CN201475861U - 红外感应型太阳能光伏照明控制装置 - Google Patents

红外感应型太阳能光伏照明控制装置 Download PDF

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甘贵林
陈慧玲
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Abstract

本实用新型涉及一种太阳能照明控制装置,具体地说是涉及一种红外感应型太阳能光伏照明控制装置。本实用新型所述的太阳能电池板与蓄电池通过JP1接线接线端子与控制电路连接;人体感应控制电路通过JP2接线端子和JP3接线端子与开关电源电路和故障控制输出驱动电路连接。本实用新型系统使用了新型单片机和专用软件,实现了智能优化SOC控制;专为人体感应太阳能照明系统设计,实现了蓄电池能源有效充分利用;过充、过放、微处理器短路、过载保护、独特的防反接保护,控制器电路板经过APL防漆处理,防潮性能好不仅节能而且具有极高的供电保障率。

Description

红外感应型太阳能光伏照明控制装置
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能照明控制装置,具体地说是涉及一种红外感应型太阳能光伏照明控制装置。
背景技术
目前,红外感应技术应用领域较广泛,如日常生活中的红外感应照明,红外感应自动门控制,红外感应报警装置,甚至应用于洗手台盆的红外感应出水控制装置等。常见的红外线感应灯是把太阳能灯具和红外感应传感器集一体化的产品,是在普通灯具的基础上增加了红外线感应控制装置,在人来时自动点亮,人走后熄灭,在节省能源的情况下又满足了人们在夜晚对灯饰亮度的要求,一举两得。通过光敏及红外人体感应控制蓄电池放电以及光伏照明和无线电话的通断控制装置,还未见记载。
发明内容
本实用新型的目的,是提供一种通过光敏及红外人体感应控制蓄电池放电的装置,采用AVR系列单片微处理器,通过硬件电路和专用软件完成对蓄电池充放电过程以及光伏照明和无线电话通断的智能控制的红外感应型太阳能光伏照明控制装置。
本实用新型一种红外感应型太阳能光伏照明控制装置通过下述技术方案予以实现:本实用新型一种红外感应型太阳能光伏照明控制装置包括JP1接线端子、正端控制电路、开关电源电路、JP2接线端子、人体感应控制电路、故障控制输出驱动电路、负载采样电路、负载短路电流采样电路、单片机控制电路、红外信号处理电路、指示电路、太阳能电池板和蓄电池,所述的太阳能电池板与蓄电池之间的B+、三路负载Q2、Q3、Q4的输出L1-、L2-、L3-通过JP1接线接线端子与正端控制电路、开关电源电路、故障控制输出驱动电路、负载采样电路、单片机控制电路和红外信号处理电路连接;人体感应控制电路通过JP2接线端子和JP3接线端子与开关电源电路和故障控制输出驱动电路连接。
本实用新型一种红外感应型太阳能光伏照明控制装置与现有技术相比较有如下有益效果:本实用新型在自主开发的普通太阳能光伏照明控制器上,结合市场上的红外热释电人体感应传感器,采用AVR系列单片微处理器,实现了仅对人体红外辐射动作的红外感应型太阳能光伏照明控制系统。通过对人体红外感应来控制蓄电池放电,通过硬件电路和专用软件完成对蓄电池充放电过程的智能控制。本实用新型不仅实现了上述控制技术,而且很大程度上优化了系统性能及功能,有利于市场的推广和资源的优化。本设计在普通太阳能光伏照明控制器的基础上增设了人体红外感应功能,以节省系统额外的损耗。以保证蓄电池长时间有充足的电量,从而满足照明系统稳定工作节约能源的目的。其一,本实用新型通过开发三路输出的控制器,配置独立的12V开关电源,对输出配置不同的电源电压,使电话亭广告灯箱和无线电话独立控制及驱动的目的,其二,通过温度检测电路,采用统计方法及数字滤波等软件算法,对蓄电池各电压控制点进行季节性调整,以适应高海拔地区季节性气候变化,达到提高系统资源的利用率的目的,其三,相对于电子短路保护,系统设计了独特的短路保护电路,采用微型单片处理器,精确采样,快速响应,达到保护目的。其四,独立的感应输出控制,使系统应用更加灵活。正端控制方式电路简单,有效保障了系统共地,提高系统的可靠性;人体感应控制与故障控制输出电路巧妙应用电平逻辑,即能完成人体感应对输出电路的控制,也能保证故障对系统的保护;开关电源电路可输出12V 30W有效功率,即解决无线电话供电问题,同时也给控制电路提供电源,保证了系统长期可靠的运行;前边的防反接电路能即能防止蓄电池反接又能防止市电反接,起到双重保护;负载短路电流采样电路反转速度快,再加上软件中断响应快,能在极短时间内有效关断负载输出,保护系统;总之,系统使用了新型单片机和专用软件,实现了智能控制,实现了智能优化SOC控制;专为人体感应太阳能照明系统设计,实现了蓄电池能源有效充分利用,四种工作模式选择-纯光控,光控+定时,调试;过充、过放、微处理器短路、过载保护、独特的防反接保护,工业级芯片,LED状态显示,控制器电路板经过APL防漆处理,防潮性能好不仅节能而且具有极高的供电保障率。
附图说明
本实用新型一种红外感应型太阳能光伏照明控制装置有如下附图:
图1为本实用新型一种红外感应型太阳光伏照明控制装置原理框图;
图2为本实用新型JP1接线端子结构示意图;
图3为本实用新型正端控制电路结构示意图;
图4为本实用新型开关电源电路结构示意图;
图5为本实用新型JP2、JP3接线端子结构示意图;
图6为本实用新型人体感应控制电路结构示意图;
图7为本实用新型故障控制输出驱动电路结构示意图;
图8为本实用新型负载采样电路结构示意图;
图9为本实用新型负载短路电流采样电路结构示意图;
图10为本实用新型单片机控制电路结构示意图;
图11为本实用新型红外信号处理电路结构示意图;
图12为本实用新型指示电路结构示意图。
其中:1、JP1接线端子;2、正端控制电路;3、开关电源电路;4、JP2、JP3接线端子;5、人体感应控制电路;6、故障控制输出驱动电路;7、负载采样电路;8、负载短路电流采样电路;9、单片机控制电路;10、红外信号处理电路;11、指示电路;12、太阳能电池板;13、蓄电池。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型一种红外感应型太阳光伏照明控制装置技术方案作进一步描述。
如图1-图12所示,本实用新型一种红外感应型太阳能光伏照明控制装置包括JP1接线端子1、正端控制电路2、开关电源电路3、JP2、JP3接线端子4、人体感应控制电路5、故障控制输出驱动电路6、负载采样电路7、负载短路电流采样电路8、单片机控制电路9、红外信号处理电路10、指示电路1)、太阳能电池板12和蓄电池13,所述的太阳能电池板12与蓄电池13之间的B+、三路负载Q2、Q3、Q4的输出L1-、L2-、L3-通过JP1接线接线端子1与正端控制电路2、开关电源电路3、故障控制输出驱动电路6、负载采样电路7、单片机控制电路9和红外信号处理电路10连接;人体感应控制电路5通过JP2接线端子和JP3接线端子4与开关电源电路3和故障控制输出驱动电路6连接。如图1所示。
所述的正端控制电路2三极管T3基极通过电阻R28与单片机ATMEGA88的15脚连接,三极管T3的集电极串联电阻R27后与开关管Q1门极连接,三极管T3发射极接地,开关管Q1输入源极与JP1接线端子1的1脚连接并和门极之间并联电阻R26,开关管Q1输出源极与开关管Q4的输出源极和门极连接;开关管Q4输入源极与JP1接线端子1的10脚连接。如图2、图3所示。
所述的开关电源电路3输入端开关管D1门极和输出源极接地,输入源极与JP1接线端子1的10脚和开关控制模块LM2576T的1脚连接,开关控制模块LM2576T的4脚与电感L1输出端和电容C6一端连接输出+12V直流电源并与稳压源LM7805Vin端连接,开关控制模块LM2576T的2脚与电感L1输入端和二极管D6的输出端连接,二极管D6输入端接地,电容C6另一端接地,稳压源LM7805的GND端接地,输出端Vout与电容C7一端和稳压源LM1117输入端In连接输出VCC+5V直流电源,电容C7另一端接地,稳压源LM1117的ADJ端接地,输出端Out输出+3.3V直流电源;如图4所示。
所述的人体感应控制电路5三极管T5基极串联电阻R20与JP3接线端子4的1脚连接,集电极串联电阻R19与稳压源VCC端连接,集电极端与故障控制输出驱动电路6二极管D5输入端连接,发射极接地;三极管T4的基极串联电阻R12与JP2接线端子4的1脚连接,集电极串联电阻R13与稳压源VCC端连接,集电极与故障控制输出驱动电路6二极管D3输入端连接,发射极接地;如图5、图6、图7所示。
所述的故障控制输出驱动电路6二极管D2、D4输入端负极与单片机ATMEGA88的16脚连接,二极管D3输入端负极与人体感应控制电路5三极管T4集电极连接,二极管D5输入端负极与人体感应控制电路5三极管T5集电极连接,二极管D2、D3输出端正极并联与电阻R11、R17一端连接,电阻R11另一端与三极管T2基极连接,电阻R17另一端接地,三极管T2发射极接地,集电极与电阻R14一端和开关管Q3门极连接,电阻R14另一端与开关电源电路3的开关控制模块LM2576的4脚连接,开关管Q3输出源极与JP1接线端子1的7脚连接,开关管Q3输入源极与开关管5输入源极并联与电阻R2和电阻PR2一端连接,电阻R2另一端与电容CF2一端连接和与负载短路电流采样电路8比较器U2B的6脚连接,电容CF2另一端接地;二极管D4、D5输出端正极并联与电阻R29、R31一端连接,电阻R29另一端与三极管T6基极连接,电阻R31另一端接地,三极管T6发射极接地,集电极与电阻R30和开关管Q5门极连接,电阻R30另一端与开关电源电路3的开关控制模块LM2576T的4脚连接,开关管Q5输出源极与JP1接线端子1的6脚连接;如图2、图3、图4、图9所示。
所述的负载采样电路7采样电阻PR1一端和电容CF1并联接地,采样电阻PR1另一端分别与电阻R1一端和开关管Q2输入源极连接,电阻R1另一端分别与电容CF1一端和与负载短路电流采样电路8比较器U2A的2脚连接,开关管Q2的门极与三极管T1的集电极和电阻R15的一端连接,电阻R15另一端与开关电源电路3的开关控制模块LM2576T的4脚连接,三极管T1基极串联电阻R10与单片机ATMEGA88的28脚连接,开关管Q2输入源极与JP1接线端子1的9脚连接;如图2、图8、图9所示。
所述的负载短路电流采样电路8比较器U2A的1脚与单片机控制电路9单片机ATMEGA88的19脚连接,比较器U2A的2脚与负载采样电路7的电阻R1和电容CF1并联输出端LOAD1TEST连接,比较器U2A的3脚通过电容R43与开关电源电路3的VCC输出端连接和通过电阻R55接地,比较器U2A的1脚与正极端之间并联电阻R41,正极端与开关电源电路3的VCC输出端连接,负极端接地,电阻R41并联电容C9;负载短路电流采样电路8比较器U2B的7脚与单片机控制电路9单片机ATMEGA88的18脚连接,比较器U2B的6脚与故障控制输出驱动电路6的电阻R2和电阻PR2的输出端LOAD2TEST端连接,比较器U2B的5脚与比较器U2A的3脚连接,比较器U2B的7脚与正极端之间并联电阻R42,正极端与开关电源电路3的VCC输出端连接,负极端接地。如图4、图7、图9、图10所示。
所述的单片机控制电路9的1脚通过电阻R25与开关电源电路3的VCC输出端连接,单片机控制电路9的2、3、4脚与拨码开关BM-3的3、2、1脚连接,7、20、21脚并联与开关电源电路3的VCC输出端连接,8、22脚并联接地,15脚与正端控制电路2的三极管T3基极电阻R28输入端PWM端连接,16脚与故障控制输出驱动电路6的二极管D2输入端SCC和二极管D4输入端SCC连接,18脚与负载短路电流采样电路8比较器U2B的7脚连接,19脚与负载短路电流采样电路8比较器U2A的1脚连接,11、12、13脚分别与指示电路11强充指示电阻R22输入端、欠压指示电阻R21输入端和光控指示电阻R23输入端连接,23脚与正端控制电路2的可调电阻RS2和电容C2输出端PV+VREF连接,23脚与正端控制电路2的可调电阻RS1和电容并联输出端B+VREF连接,28脚与负载采样电路7的三极管T1基极电阻R10输入端L1连接。如图3、图4、图7、图8、图9、图10所示。
所述的红外信号处理电路10的红外感应探头PIR的2、3脚之间并联C1,3脚接地,2脚与红外信号处理芯片BISS0001的14脚连接,红外信号处理芯片BISS0001的2脚与JP1接线端子的1脚连接。如图2、图11所示。
所述的指示电路11的强充指示发光二极管LED1、欠压指示发光二极管LED0、光控指示发光二极管LED2的输出端并联接地,强充指示发光二极管LED1输入端串联电阻R22与单片机ATMEGA88的11脚连接,欠压指示发光二极管LED0输入端串联电阻21与单片机ATMEGA88的12脚连接,光控指示发光二极管LED2输入端串联电阻R23与单片机ATMEGA88的13脚连接。如图10、图12所示。
实施例1。
太阳能电池板、蓄电池、三路负载通过JP1接线端子与控制器连接,电路如图1、图2所示。
单片机控制电路9的单片机ATMEGA88通过PB1口输出PWM脉冲,控制T3来驱动开关管Q1使得开通于关断,来控制对蓄电池13的充电过程,单片机ATMEGA88通过检测接收外部模拟与数字信号来分析判断系统实时状态,再通过相应的控制信号,对系统进行控制及实现保护功能,其中BM-3为拨码开关,用以系统定时,电路如图3、图10所示。
开关电源电路3的LM25765T通过电感L1将蓄电池电压(15V-45V)转换成12V,做12V负载电源及LM7805的输入电压源,LM7805输出+5V电压,供单片机及控制电路电源,LM1117-3.3V把+5V电压转换成3.3V电压给红外感应传感器提供个电源,电路如图1、图4所示。
红外感应传感器通过JP2接线端子4,把电平信号传递到PIR_IN上,再经相应的转换与单片机控制信号相或,来控制负载L2和L3的通断,电路如图5、图6、图7、图8所示:
采样电阻PR1把采样电流转换成电压,经电阻R1和电容CF1送到比较器U2A,与参考电压Vref比较,产生系统故障信号,给单片机的中端口,有单片机产生故障保护中断响应。电路如图8、图9所示:
单片机通过检测接收外部模拟与数字信号来分析判断系统实时状态,再通过相应的控制信号,对系统进行控制及实现保护功能,其中BM-3为拨码开关,用以系统定时,电路如图10所示。
红外信号处理芯片BISS0001将红外感应探头(PIR)输出的微弱电信号接收并放大,再送到JP1端子上,完成人体感应信号的传递。电路如图11所示。

Claims (10)

1.一种红外感应型太阳能光伏照明控制装置,包括JP1接线端子(1)、正端控制电路(2)、开关电源电路(3)、JP2接线端子(4)、人体感应控制电路(5)、故障控制输出驱动电路(6)、负载采样电路(7)、负载短路电流采样电路(8)、单片机控制电路(9)、红外信号处理电路(10)、指示电路(11)、太阳能电池板(12)和蓄电池(13),其特征在于:所述的太阳能电池板(12)与蓄电池(13)之间的B+、三路负载Q2、Q3、Q4的输出L1-、L2-、L3-通过JP1接线接线端子(1)与正端控制电路(2)、开关电源电路(3)、故障控制输出驱动电路(6)、负载采样电路(7)、单片机控制电路(9)和红外信号处理电路(10)连接;人体感应控制电路(5)通过JP2接线端子和JP3接线端子(4)与开关电源电路(3)和故障控制输出驱动电路(6)连接。
2.根据权利要求1所述的红外感应型太阳能光伏照明控制装置,其特征在于:所述的正端控制电路(2)三极管T3基极通过电阻R28与单片机ATMEGA88的15脚连接,三极管T3的集电极串联电阻R27后与开关管Q1门极连接,三极管T3发射极接地,开关管Q1输入源极与JP1接线端子(1)的1脚连接并和门极之间并联电阻R26,开关管Q1输出源极与开关管Q4的输出源极和门极连接;开关管Q4输入源极与JP1接线端子(1)的10脚连接。
3.根据权利要求1所述的红外感应型太阳能光伏照明控制装置,其特征在于:所述的开关电源电路(3)输入端开关管D1门极和输出源极接地,输入源极与JP1接线端子(1)的10脚和开关控制模块LM2576T的1脚连接,开关控制模块LM2576T的4脚与电感L1输出端和电容C6一端连接输出+12V直流电源并与稳压源LM7805Vin端连接,开关控制模块LM2576T的2脚与电感L1输入端和二极管D6的输出端连接,二极管D6输入端接地,电容C6另一端接地,稳压源LM7805的GND端接地,输出端Vout与电容C7一端和稳压源LM1117输入端In连接输出VCC+5V直流电源,电容C7另一端接地,稳压源LM1117的ADJ端接地,输出端Out输出+3.3V直流电源。
4.根据权利要求1所述的红外感应型太阳能光伏照明控制装置,其特征在于:所述的人体感应控制电路(5)三极管T5基极串联电阻R20与接线端子(4)JP3的1脚连接,集电极串联电阻R19与稳压源VCC端连接,集电极端与故障控制输出驱动电路(6)二极管D5输入端连接,发射极接地;三极管T4的基极串联电阻R12与接线端子(4)的JP2的1脚连接,集电极串联电阻R13与稳压源VCC端连接,集电极与故障控制输出驱动电路(6)二极管D3输入端连接,发射极接地。
5.根据权利要求1所述的红外感应型太阳能光伏照明控制装置,其特征在于:所述的故障控制输出驱动电路(6)二极管D2、D4输入端负极与单片机ATMEGA88的16脚连接,二极管D3输入端负极与人体感应控制电路(5)三极管T4集电极连接,二极管D5输入端负极与人体感应控制电路(5)三极管T5集电极连接,二极管D2、D3输出端正极并联与电阻R11、R17一端连接,电阻R11另一端与三极管T2基极连接,电阻R17另一端接地,三极管T2发射极接地,集电极与电阻R14一端和开关管Q3门极连接,电阻R14另一端与开关电源电路(3)的开关控制模块LM2576的4脚连接,开关管Q3输出源极与JP1接线端子(1)的7脚连接,开关管Q3输入源极与开关管5输入源极并联与电阻R2和电阻PR2一端连接,电阻R2另一端与电容CF2一端连接和与负载短路电流采样电路(8)比较器U2B的6脚连接,电容CF2另一端接地;二极管D4、D5输出端正极并联与电阻R29、R31一端连接,电阻R29另一端与三极管T6基极连接,电阻R31另一端接地,三极管T6发射极接地,集电极与电阻R30和开关管Q5门极连接,电阻R30另一端与开关电源电路(3)的开关控制模块LM2576T的4脚连接,开关管Q5输出源极与JP1接线端子(1)的6脚连接。
6.根据权利要求1所述的红外感应型太阳能光伏照明控制装置,其特征在于:所述的负载采样电路(7)采样电阻PR1一端和电容CF1并联接地,采样电阻PR1另一端分别与电阻R1一端和开关管Q2输入源极连接,电阻R1另一端分别与电容CF1一端和与负载短路电流采样电路(8)比较器U2A的2脚连接,开关管Q2的门极与三极管T1的集电极和电阻R15的一端连接,电阻R15另一端与开关电源电路(3)的开关控制模块LM2576T的4脚连接,三极管T1基极串联电阻R10与单片机ATMEGA88的28脚连接,开关管Q2输入源极与JP1接线端子(1)的9脚连接。
7.根据权利要求1所述的红外感应型太阳能光伏照明控制装置,其特征在于:所述的负载短路电流采样电路(8)比较器U2A的1脚与单片机控制电路(9)单片机ATMEGA88的19脚连接,比较器U2A的2脚与负载采样电路(7)的电阻R1和电容CF1并联输出端LOAD1TEST连接,比较器U2A的3脚通过电阻R43与开关电源电路(3)的VCC输出端连接和通过电阻R55接地,比较器U2A的1脚与正极端之间并联电阻R41,正极端与开关电源电路(3)的VCC输出端连接,负极端接地,电阻R41并联电容C9;负载短路电流采样电路(8)比较器U2B的7脚与单片机控制电路(9)单片机ATMEGA88的18脚连接,比较器U2B的6脚与故障控制输出驱动电路(6)的电阻R2和电阻PR2的输出端LOAD2TEST端连接,比较器U2B的5脚与比较器U2A的3脚连接,比较器U2B的7脚与正极端之间并联电阻R42,正极端与开关电源电路(3)的VCC输出端连接,负极端接地。
8.根据权利要求1所述的红外感应型太阳能光伏照明控制装置,其特征在于:所述的单片机控制电路(9)的1脚通过电阻R25与开关电源电路(3)的VCC输出端连接,单片机控制电路(9)的2、3、4脚与拨码开关BM-3的3、2、1脚连接,7、20、21脚并联与开关电源电路(3)的VCC输出端连接,8、22脚并联接地,15脚与正端控制电路(2)的三极管T3基极电阻R28输入端PWM端连接,16脚与故障控制输出驱动电路(6)的二极管D2输入端SCC和二极管D4输入端SCC连接,18脚与负载短路电流采样电路(8)比较器U2B的7脚连接,19脚与负载短路电流采样电路(8)比较器U2A的1脚连接,11、12、13脚分别与指示电路(11)强充指示电阻R22输入端、欠压指示电阻R21输入端和光控指示电阻R23输入端连接,23脚与正端控制电路(2)的可调电阻RS2和电容C2输出端PV+VREF连接,23脚与正端控制电路(2)的可调电阻RS 1和电容并联输出端B+VREF连接,28脚与负载采样电路(7)的三极管T1基极电阻R10输入端L1连接。
9.根据权利要求1所述的红外感应型太阳能光伏照明控制装置,其特征在于:所述的红外信号处理电路(10)的红外感应探头PIR的2、3脚之间并联C1,3脚接地,2脚与红外信号处理芯片BISS0001的14脚连接,红外信号处理芯片BISS0001的2脚与JP1接线端子的1脚连接。
10.根据权利要求1所述的红外感应型太阳能光伏照明控制装置,其特征在于:所述的指示电路(11)的强充指示发光二极管LED1、欠压指示发光二极管LED0、光控指示发光二极管LED2的输出端并联接地,强充指示发光二极管LED1输入端串联电阻R22与单片机ATMEGA88的11脚连接,欠压指示发光二极管LED0输入端串联电阻21与单片机ATMEGA88的12脚连接,光控指示发光二极管LED2输入端串联电阻R23与单片机ATMEGA88的13脚连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102163861A (zh) * 2011-05-25 2011-08-24 北京交通大学 基于光伏发电的电动汽车充电装置
CN104242366A (zh) * 2013-06-18 2014-12-24 刘瑞桂 一种加装有防过充电功能的电路板的12伏蓄电池

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