CN201467532U - 太阳能直流路灯智能控制器 - Google Patents

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肖明山
王国平
郑大清
刘青波
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Abstract

本实用新型提供一种太阳能直流路灯智能控制器，包括外壳和置于外壳内的PCB电路板，所述PCB电路板上设置有温度传感器、电流传感器及光强传感器，其特征在于：所述外壳为ABS材料密封设计的外壳，所述外壳开有使所述温度传感器的感温头穿出的孔，所述温度传感器的感温头位于所述孔外使温度传感器成为外置温度传感器。采用以上结构的太阳能直流路灯智能控制器对工作环境温度的参数进行精确的采样、计算，在同样照明时间内比现有的控制器更具有省电优势和性能上有着更高控制精度。

Description

太阳能直流路灯智能控制器
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能路灯控制器，特别是涉及一种太阳能直流路灯智能控制器。
背景技术
目前，随着传统能源的日益紧缺，太阳能因具有无污染、无限性及无地域限制应用等特点成为一种新的代替能源被使用。太阳能路灯也是其中的一种应用形式，而太阳能控制器作为太阳能路灯照明系统中的一个关键的部件，必须是性能良好的充放电控制器。现有的太阳能直流路灯的控制器在外观、节能省电等各方面存在着一些欠缺。
外观方面：目前的太阳能控制器普遍使用铁质壳体，这样的设计存在着外壳容易生锈、密封防水性也较差的问题，使得内部PCB板很容易在使用过程中发生腐蚀，从而造成控制器损坏。
节能省电方面：深夜时，几乎在没有行人的情况下，本无需高亮度照明，只需要低亮度照明即可，但目前的太阳能直流路灯控制器却一直采用全功率状态即高亮度照明下运行，这在太阳能光伏发电系统能量输入极不稳定情况下浪费了宝贵的蓄电池能量。同时为不使蓄电池处在亏电状态，必然要加大光电池的瓦数，使得整个系统的采购成本上升。
性能方面：现有太阳能控制器均采用了控制器内置温度传感器，即温度传感器与控制器同在一个封闭的壳体内，由于控制器在充放电的过程中，其功率器件及内部控制电路必然会产生功率损耗，此损耗转换产生出一定的热量导致壳体机内温度上升，高于工作环境温度或蓄电池的真实温度。因内置温度传感器测量产生误差，误差直接影响蓄电池的充电及放电控制电压精度，由于温度补偿是对所有充、放电控制参数补偿的。对于环境温度低时，自动提升充电电压、均衡充电电压、浮充充电电压等均进行补偿。对于环境温度高时，自动降低充电电压。控制误差至少在-5---7mV/℃范围。此误差直接影响蓄电池的充电及放电控制电压精度。
实用新型内容
本实用新型为了解决上述现有的太阳能路灯控制器存在的缺陷，提供一种太阳能直流路灯智能控制器，对工作环境温度的参数进行精确的采样、计算；优选地在同样照明时间内比现有的控制器更具有省电优势和性能上有着更高控制精度。
本实用新型的技术方案如下：
一种太阳能直流路灯智能控制器，包括外壳和置于外壳内的PCB电路板，所述PCB电路板上设置有温度传感器、电流传感器及光强传感器，其特征在于：所述外壳为ABS材料密封设计的外壳，所述外壳开有使所述温度传感器的感温头穿出的孔，所述温度传感器的感温头位于所述孔外使温度传感器成为外置温度传感器。
所述PCB电路板还包括PWM功率驱动、MCU电脑主控器(U2)、输出保护及功率驱动、超低损耗电子防反接电路，所述PWM功率驱动的输入端与光电板连接，所述PWM功率驱动的输出端分别与MCU电脑主控器(U2)、蓄电池连接，所述MCU电脑主控器(U2)输入端与蓄电池连接，所述MCU电脑主控器(U2)的输出端还分别与输出保护及功率驱动、外置温度传感器连接，所述输出保护及功率驱动的输出端与负载连接，所述超低损耗电子防反接电路的输入端分别与光电池、负载连接，输出端与蓄电池连接。
所述MCU电脑主控器(U2)的22脚和24脚分别与采样电阻R38、分压电阻R41连接，所述MCU电脑主控器(U2)的13脚和14脚均与PWM功率驱动电路连接，所述MCU电脑主控器(U2)的28脚、19脚与外置温度传感器相连，所述MCU电脑主控器(U2)的21脚、15脚均与运算放大器U1连接，所述MCU电脑主控器(U2)的10脚与按键K1相连；所述输出保护及功率驱动电路包括三极管Q11、Q12、Q13以及运算放大器U1。
所述外壳面板上设置有若干个LED指示灯和数码管指示器、工作设置轻触按钮开关、外置温度传感器感温头以及若干个接线端子，所述接线端子均设置在外壳面板上的一侧。
所述外壳下部有铝合金散热底板，所述铝合金散热底板的四角有固定孔。
本实用新型的技术效果在于：
本实用新型采用了材料为ABS并进行密封设计的外壳，使其在恶劣的室外工作时不会轻易发生外壳生锈腐蚀导致控制器损坏现象；外壳上设置有使所述温度传感器的感温头穿出的孔，所述温度传感器的感温头位于所述孔外，感温头感知的是外部环境温度变化而不是壳体内不准确的温度变化，检测到的准确的温度变化输入到电脑主控器后，使其对工作环境温度的参数进行精确的采样、计算，作出准确的过放、过充电压的控制，避免由于机盒电路温升时进行误控制，保证蓄电池工作在最佳的状态，延长蓄电池的使用寿命。
MCU电脑主控器通过调整负载输出的脉冲宽度从而把负载的输出电流、电压降低使负载半功率运行，并能在半功率运行时间上实现可调化，具有多时段全功率和半功率省电控制模式，在同样照明时间内比现有的控制器更具有省电优势和性能上有着更高控制精度。
接线端子同时放在了外壳右侧面，这样使得接线布置更加方便。
附图说明
图1为本实用新型的太阳能直流路灯智能控制器的外壳面板示意图；
图2是本实用新型的太阳能直流路灯智能控制器的连接示意图；
图3是本实用新型的太阳能直流路灯智能控制器的电路原理图。
附图标记列示如下：
1-外壳，2-LED指示灯，3-数码管指示器，4-工作设置轻触按钮开关，5-外置温度传感器感温头，6-接线端子，7-铝合金散热底板，8-固定孔。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例做进一步说明。图1为本实用新型的太阳能直流路灯智能控制器的外壳面板示意图，图2是本实用新型的太阳能直流路灯智能控制器的连接示意图，图3是本实用新型的太阳能直流路灯智能控制器的电路原理图。
如图1所示，本实用新型的太阳能直流路灯智能控制器包括外壳1和内置于外壳内的PCB电路板，外壳1采用了ABS材料并进行密封设计，使其在恶劣的室外工作时不会轻易发生外壳生锈腐蚀导致控制器损坏现象，外壳1面板上有若干个LED指示灯2和数码管指示器3、工作设置轻触按钮开关4、外置温度传感器感温头5、右侧有若干个接线端子6，使得接线布置更加方便.外壳1下部有铝合金散热底板7，铝合金散热底板的四角有固定用的固定孔8.本实用新型为了精确控制温度，将温度传感元件设置在控制器盒表面，即采用外置温度传感器感温头.
如图2所示，PCB电路板包括外置温度传感器、电流传感器及光强传感器、PWM功率驱动、MCU电脑主控器(U2)、输出保护及功率驱动、超低损耗电子防反接电路，PWM功率驱动的输入端与光电板连接，PWM功率驱动的输出端分别与MCU电脑主控器(U2)、蓄电池连接，MCU电脑主控器(U2)输入端与蓄电池连接，MCU电脑主控器(U2)的输出端分别与输出保护及功率驱动、外置温度传感器连接，输出保护及功率驱动的输出端与负载连接，超低损耗电子防反接电路的输入端分别与光电板、负载连接，输出端与蓄电池连接。
PWM功率驱动是根据MCU电脑主控器检测到的蓄电池信号进行由光电板的光电池向蓄电池直接充电，浮充充电，提升充电的控制方式及过充保护；输出保护及功率驱动是根据MCU电脑主控器发来的信号进行蓄电池向负载输出电能的开关控制，其包括过放保护、过放恢复、电子短路、过载保护、过压保护及半功率输出；电子防反接电路是针对蓄电池在反接时避免控制损坏的有效保护；MCU电脑主控器是根据内部所编写的程序、按键电路输入的命令和电流传感器、光强传感器、及外置温度传感器所采集到的数据来进行分析和处理，从而对显示电路、PWM功率驱动、输出保护、功率驱动和负载输出时间上控制，并通过LED和数码管来显示当前工作状态。MCU电脑主控器通过调整负载输出的脉冲宽度从而把负载的输出电流、电压降低使负载半功率运行，并能在半功率运行时间上实现可调化。
下面结合图2、图3描述本实用新型的电路控制过程：
本实用新型系统电源供给电路由2个稳压电源集成电路U5、U6组成，提供VL(9V)，VCC(5V)电压供系统使用，其可以自动识别蓄电池的12V或24V的供电电压。
光电池(PV)对蓄电池(BAT)充电和蓄电池对负载的放电主要是通过MCU电脑主控器U2(Atmega8L)及其相应的程序来完成.当U2的24脚由采样电阻R38、经R41分压后检测到蓄电池电压低于过放电压11.0V时(以12V蓄电池为例)，此时光照如果达到一定程度，光伏效应产生一定电压幅值时，MCU电脑主控器U2的13和14脚发出指令让PWM功率驱动电路控制光电池对蓄电池以14.6V的提升充电压进行充电并保持10min，以激活蓄电池，避免硫化结晶，然后降到浮充电压直至充电返回电压动作.如果蓄电池电压高于过放电压，将不会有提升充电方式，而是以14.3V的直充电压对蓄电池先充电10min后再以13.6V的浮充电压充电直至充电返回电压动作，以防蓄电池失水损坏.在充电过程中，由MCU电脑主控器U2的28、19脚与外置温度传感器相连接，通过引线将温度传感器裸露在外，使其对工作环境温度的参数进行精确的采样、计算，作出准确性电压的补偿控制，避免由于机内温升导致的测量误差导致充电控制电压自动降低；在蓄电池电压没有处于过放状态下，同时MCU电脑主控器U2的22脚检测到光电池电压低于光控启动值，经过延时10min确认后，功率驱动及输出保护电路开始对负载输出.当负载在输出过程发生短路或出现过载时，由于其输出电流值超出MCU电脑主控器U2所设定的参数，通过23脚发来信号让运算放大器U1产生动作，控制负载输出停止工作，当故障被移除时负载重新输出；当负载运行到U2内部设定的进入半功率时间值时，U2脚发出指令，通过调整输出保护及驱动电路控制Q11的输出脉冲宽度从而把输出电流、电压降低一半，实现对负载的半功率输出；U2的10脚与按键K1相连，改变该脚对地低电平时间可以更改半功率的运行时间，当数码管指示器关闭时，按下按键并松开，5秒后数码管指示器显示半功率模式″X.″(″X.″表示半功率时间的代码7.-0.任意值)，此时按下K15秒钟，可见数码管指示器闪烁一下，此时进入半功率时间设定状态，按动K1可以切换到期望的时间值，当切换到期望设定的状态时，保持按下K15秒，可见数码管指示器闪烁一下，此时时间模式被U2确认.此设置方法同时也可以调整负载输出的总时间，使得本实用新型具有多时段全功率和半功率省电控制模式.
采用以上结构的太阳能直流路灯智能控制器具有ABS外盒、半功率和将温度传感器外置的太阳能直流路灯智能控制器，其可以在同样照明时间上比现有的控制器更具有省电优势和性能上有着更高控制精度的产品。以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，对于依据本实用新型的实质所做出的其它的变型和改进，均将落入本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种太阳能直流路灯智能控制器，包括外壳和置于外壳内的PCB电路板，所述PCB电路板上设置有温度传感器、电流传感器及光强传感器，其特征在于：所述外壳为ABS材料密封设计的外壳，所述外壳开有使所述温度传感器的感温头穿出的孔，所述温度传感器的感温头位于所述孔外使温度传感器成为外置温度传感器。
2.根据权利要求1所述的太阳能直流路灯智能控制器，其特征在于：所述PCB电路板还包括PWM功率驱动、MCU电脑主控器(U2)、输出保护及功率驱动、超低损耗电子防反接电路，所述PWM功率驱动的输入端与光电板连接，所述PWM功率驱动的输出端分别与MCU电脑主控器(U2)、蓄电池连接，所述MCU电脑主控器(U2)输入端与蓄电池连接，所述MCU电脑主控器(U2)的输出端还分别与输出保护及功率驱动、外置温度传感器连接，所述输出保护及功率驱动的输出端与负载连接，所述超低损耗电子防反接电路的输入端分别与光电池、负载连接，输出端与蓄电池连接。
3.根据权利要求2所述的太阳能直流路灯智能控制器，其特征在于：所述MCU电脑主控器(U2)的22脚和24脚分别与采样电阻R38、分压电阻R41连接，所述MCU电脑主控器(U2)的13脚和14脚均与PWM功率驱动电路连接，所述MCU电脑主控器(U2)的28脚、19脚与外置温度传感器相连，所述MCU电脑主控器(U2)的21脚、15脚均与运算放大器U1连接，所述MCU电脑主控器(U2)的10脚与按键K1相连；所述输出保护及功率驱动电路包括三极管Q11、Q12、Q13以及运算放大器U1。
4.根据权利要求1所述的太阳能直流路灯智能控制器，其特征在于：所述外壳面板上设置有若干个LED指示灯和数码管指示器、工作设置轻触按钮开关、外置温度传感器感温头以及若干个接线端子，所述接线端子均设置在外壳面板上的一侧。
5.根据权利要求4所述的太阳能直流路灯智能控制器，其特征在于：所述外壳下部有铝合金散热底板，所述铝合金散热底板的四角有固定孔。
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