CN201467524U - 太阳能灯串智能控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能灯串智能控制器，它包括太阳能电池板、充电电池、单片机、二极管、PMOS管、复数个NMOS管、复数个电容、复数个电阻以及复数个三极管按照一定的方式电路连接构成。所述充电电池、两个电阻和一个电容电路连接构成电池电压取样回路，用于监测充电电池的充电电压；所述两个电阻串联，其中一个电阻与所述电容并联；所述太阳能电池板、两个电阻和一个电容电路连接构成太阳能电池板电压的取样回路，用于监测太阳能电池板的实际电压；所述太阳能电池板、一个二极管、一个PMOS管、四个电阻和四个三极管电路连接共同构成太阳能电池板对充电电池的一个充电回路，控制适当的充电或放电。本实用新型用于灯串的控制电路中，加强电量管理功能，利用效率高，实际效果明显。

Description

太阳能灯串智能控制器

技术领域

本实用新型涉及控制器，特别涉及太阳能灯串智能控制器。

背景技术

传统的圣诞灯串大多以市电作为能量来源，以市电为能源的产品受市电制约，如果没有市电，则负载不工作，同时市电相对为高压，而圣诞灯串为户外家庭用品，具有一定危险性。市面上以太阳能为能源的新产品，没有电量管理和智能控制功能，因此在连续的阴雨天无法保证正常的工作，导致电池经常处于过放状态，使用寿命缩短。同时，目前的各种太阳能产品成本高、电路复杂、元件分立、功能单一，难以适应客户的不同需求。当前形势能源紧张，太阳能产品由于利用自然能源，具有节能环保的优点而被广泛应用。如今太阳能产品如雨后春笋般地出现于人们生活中。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，克服现有太阳能产品没有电源管理和智能控制功能，在连续阴雨天无法保证正常工作的缺陷，提供一种用于太阳能产品的智能控制器，有效延长负载工作时间，延长产品的使用寿命，成本低，实际效果明显。

为了解决上述问题本实用新型的技术方案是这样的：

本实用新型太阳能灯串智能控制器，包括太阳能电池板、充电电池、单片机、二极管、PMOS管、复数个NMOS管、复数个电容、复数个电阻以及复数个三极管按照一定的方式电路连接构成。

所述充电电池、两个电阻和一个电容电路连接构成电池电压取样回路，用于监测充电电池的充、放电电压；所述两个电阻串联，其中一个电阻与所述电容并联。

所述太阳能电池板、两个电阻和一个电容电路连接构成太阳能电池板电压的取样回路，用于监测太阳能电池板的实际电压；所述两个电阻串联，其中一个电阻与所述电容并联。

所述太阳能电池板、一个二极管、电容、PMOS管、四个电阻和四个三极管电路连接共同构成太阳能电池板对充电电池的一个充电回路，进行电池的充电管理。

本实用新型太阳能灯串智能控制器的控制电路即由充电电池的电压取样电路、太阳能电池板的电压采样电路和太阳能电池板对充电电池的充电回路三个电路组成，所述单片机连接所述控制电路中，单片机的引脚外连接由复数个LED灯、电阻、电容和三极管构成的负载电路。

本实用新型的工作电源是由3节1.2V电池经稳压电路稳压至2.8V，然后给智能控制器的整个控制电路供电。

所述单片机采用PIC16F616型号作为该控制器的单片机，连接在控制电路中。

本实用新型工作原理简述如下：

太阳能电池板对充电电池充电时，通过充电电池采样电路如果发现充电电池电压偏高(高于4.4V)，则所述单片机输出高电平，使充电回路中相应的三极管导通或截止从而断开充电回路，防止过充电.

晚上，所述充电电池在放电时，单片机输出PWM脉冲，使相应的NMOS管导通，允许灯串以不同的亮度工作；当充电电池电压低于过放点(3.0)V，则单片机对应的引脚输出低电平，负载电路中相应的三极管截止，禁止放电。

在天黑后，太阳能电池板电压取样电路获知太阳能电池板电压下降，当取样电压小于设定值时，单片机与负载电路中LED灯连接的引脚输出PWM脉冲，所述负载电路中的三极管导通，允许灯串以不同的亮度工作，同时记忆第一天客户自选的亮灯模式，第二天夜里第一个小时以客户自选模式亮灯，天亮时所述单片机的引脚输出低电平，所述三极管截止，禁止放电。

本实用新型的有益效果是，1、在当前能源紧张的情况下，太阳能作为一种环保、洁净的可再生能源，受到世界各国的关注。光伏发电具有许多优点：

(1)阳光随处可得，不受地域限制；(2)安全可靠；(3)无噪音，无污染；

(4)不用水，不消耗燃料；(5)不需要架设远距离的输电线路；(6)安装简单、方便，建设周期短；(7)便于分布实施。

2、电池的资金投入占光伏产品的很大比重，根据电池的特性加入充放电管理功能，延长电池的使用寿命。

3、电池的能量有限，因此加入电量管理功能，使电池能量得到充分的利用。

4、根据用户实际情况智能控制负载工作模式，有效延长负载工作时间，使电池能量得到合理的利用。

通过设置太阳能灯串控制器后，太阳能灯串能够在阴雨天或黑夜正常工作，有效控制并充分利用太阳能转化的电能，节能安全，经济环保。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型；

图1为本实用新型的电路原理图。

图2为本实用新型实施例的工作模式图。

图3为本实用新型实施例的灯串电流示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

如图1所示，太阳能灯串智能控制器，包括太阳能电池板取样电路、充电电池取样电路和太阳能电池板对充电电池的充电电路三个回路共同组成一控制电路，所述控制电路中设置有单片机PIC16F616，所述单片机PIC16F616左右两侧各有7个引脚，通过所述引脚与取样电路、充电电路的电路元件相连接。

所述太阳能电池板取样电路由太阳能电池板、电阻R3(20KΩ±1％)、电阻R4(10Ω±1％)和电容C6电路连接构成，所述电阻R3的一端SBAT示为太阳能电池板的电压，电阻R3的另一端分别连接电容C6和电阻R4并联的一端，该端口还与单片机PIC16F616的引脚3-RA4/AN3相连接；所述电容C6和电阻R4并联的另一端接地.所述太阳能电池取样电路用于监测太阳能电池板的电压，遇到阴雨天或黑夜，太阳能电池板的电压会明显下降，通过所述取样电路将电压信号传送给控制器的单片机PIC16F616，单片机PIC16F616根据实际情况控制电池充放电保持电路正常运行.

所述充电电池取样电路由充电电池BAT、电阻R1(20KΩ±1％)、电阻R2(10Ω±1％)和电容C5电路连接构成。所述充电电池BAT负极接地，负极还与单片机PIC16F616的引脚14-电源端口VSS相连接，单片机PIC16F616的电源端口VDD-引脚1连接工作电源VCC2.8V；所述充电电池BAT正极与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端连接电容C5与电阻R2并联的一端，该端口还与单片机PIC16F616的引脚13相连接；所述电容C5与电阻R2并联的另一端接地。

所述太阳能电池板对充电电池的充电电路由太阳能电池板、半导体二极管D1、电阻R7(10KΩ)、R8(47KΩ)、R9(10KΩ)、R10(1KΩ，)，电容C9，三极管Q1、Q2、Q3、Q4和PMOS管Q5电路连接构成。

太阳能电池板接地的一端分别连接电阻R8的一端、三极管Q4和Q3(Q4与Q3并联)的输出端和三极管Q2的输入端，所述电阻R8串联连接电阻R7的一端。

所述电阻R7的另一端接太阳能电池板的SBAT端；所述三极管Q4的输入端串联连接一电容C9的一端，所述电容C9的另一端接太阳能电池板的SBAT端；所述三极管Q3的输入端串联连接所述电阻R9的一端，所述电阻R9的另一端接太阳能电池板的SBAT端；所述三极管Q2的另一个输入端分别连接三极管Q1的输出端和PMOS管Q5，所述三极管Q1的输入端接太阳能电池板的SBAT端和PMOS管Q5的一端，PMOS管Q5的另一端接充电电池的BAT端。其中在所述电阻R9接SBAT端的一端和三极管Q1接SBAT端的输入端连接有一半导体二极管D1，即所述半导体二极管D1的输入端连接所述电阻R9，D1的输出端连接所述三极管器Q1的输入端。

本实用新型的单片机PIC16F616通过引脚外连接一负载电路，所述负载电路包括三个LED灯，Q6、Q7、Q8，电阻R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18，电容C10、C11、C12，所述三个LED灯并联，各自电路中分别设置电阻和电容。

本实用新型的工作原理包括两个环节：充电电池采样与充、放电控制原理和环境照度采样与光控原理。

1、充电电池采样与充、放电控制原理：

电阻R1、R2组成充电电池的取样分压电路，此电压送给单片机RAO/ANO作A/D转换后测量充电电池电压，防止电池过充和过放。充电时通过电池取样电路如果发现电池电压偏高(高于4.4V)，则单片机引脚RA5输出高电平，使Q4导通，Q3截止，Q1截止，Q5截止，断开充电回路，防止过充电。在放电时，单片机引脚RC5、RC4、RC3输出PWM脉冲，Q6、Q7、Q8导通，允许灯串以不同的亮度工作，当电池电压低于过放点(3.0V)，则RC5、RC4、RC3输出低电平，Q6、Q7、Q8截止，禁止放电。

2、环境照度采样与光控原理：

R3、R4分压后送给单片机RA4/AN3作A/D转换后判断环境照度用.天黑后太阳能电池电压下降，当取样电压小于设定值时单片机RC5、RC4、RC3输出PWM脉冲，Q6、Q7、Q8导通，允许灯串以不同的亮度工作，同时记忆第一段客户自选的亮灯模式，第二天夜里第一个小时以客户自选模式亮灯，天亮时RC5、RC4、RC3输出低电平，Q6、Q7、Q8截止，禁止放电.

参看图2，本实用新型客户根据需要可自选工作模式：

1小时客户自选模式+3小时降流循环模式+2小时节能模式+2小时降流节能模式；

当电池电压低于3.6V时，3小时降流循环模式中的常亮取消；

点按按键，可以选择第一小时的客户自选模式，长按按键超过3秒，进入全过程常亮模式。

本实用新型的灯串电流分布显示如图3所示。

本实用新型还可自设亮灯模式：有8段花样，具体如下

(1)2-8段7种模式循环(Combination)

(2)灯串固定不闪(Steady On)

(3)波浪翻滚(两种速度变换)、(In Wave)

(4)双灯跑马(四种速度变换)、(Sequential)

(5)单灯渐明渐暗(三种速度变换)、(SLO_GLO)

(6)跑马+星星闪烁(Chasing/Flash)

(7)四灯同时渐明渐暗(三种速度变换)、(Slow Fade)

(8)星星闪烁(Twinkle/Flash)

本实用新型以太阳能作为能量来源的产品，白天太阳能电池板对充电电池进行充电，晚上充电电池对负载放电，并且负载电流的大小根据选定模式、电池容量和放电时间来确定。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (8)

1.太阳能灯串智能控制器，包括太阳能电池板，其特征在于，它还包括充电电池、电阻、电容、二极管、三极管和单片机，所述太阳能电池板与对应的电阻、电容电路连接构成一个太阳能电池板的电压取样电路，所述充电电池与对应的电阻、电容电路连接构成一个充电电池的电压取样电路，所述太阳能电池板、充电电池与对应的电阻、电容、PMOS管半导体二极管和三极管电路连接构成一个充电电路。

2.根据权利要求1所述的太阳能灯串智能控制器，其特征在于，所述单片机为PIC16F616型号单片机，左右两侧各有七个引脚，电源接VDD连接工作电源2.8V，VSS端口连接所述充电电池的负极接地端。

3.根据权利要求1所述的太阳能灯串智能控制器，其特征在于，所述单片机与所述取样电路、充电电路连接构成智能控制器的控制电路。

4.根据权利要求1所述的太阳能灯串智能控制器，其特征在于，所述充电电路中的电阻(R9)与三极管(Q1)之间电路连接一半导体二极管(D1)。

5.根据根据权利要求1所述的太阳能灯串智能控制器，其特征在于，所述太阳能电池板的电压取样电路中的两个电阻(R3与R4)串联，其中一个电阻(R4)并联电容(C6)。

6.根据权利要求5或2所述的太阳能灯串智能控制器，其特征在于，所述电阻(R4)与电容(C6)并联的一端接所述单片机的引脚(RA4/AN3端)，另一端接地。

7.根据根据权利要求1所述的太阳能灯串智能控制器，其特征在于，所述充电电池的电压取样电路中的两个电阻(R1与R2)串联，其中一个电阻(R2)并联电容(C5)。

8.根据权利要求7或2所述的太阳能灯串智能控制器，其特征在于，所述电阻电阻(R2)与电容(C5)并联的一端接所述单片机的引脚(13)，另一端接地。

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