CN201629889U - 一种可自动调节能量输出的节能控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种可自动调节能量输出的节能控制器，应用于照明灯具，该照明灯具包括依次连接的供电单元、蓄电单元和负载，而所述控制器包括侦测单元和能量输出控制单元，侦测单元与蓄电单元连接，根据侦测到的蓄电单元的输出/入电流向能量输出检测单元发出讯号，而能量输出控制单元与负载连接，并控制负载的运行功率。此种控制器根据蓄电单元的剩余电量的变化来调节负载的运行功率，可有效分配剩余蓄能，延长蓄能的使用时间，提高照明的稳定性和持续性。

Description

一种可自动调节能量输出的节能控制器

技术领域

本实用新型属于照明领域，特别涉及一种可自动调节能量输出的节能控制器。

背景技术

目前随着工业经济的发展，对电力的需求量逐年增加，然而由于目前大都使用煤炭发电，而煤炭为不可再生资源，且煤炭燃烧会产生大量的废气，污染环境，因此各国都在寻求其它的可替代资源，如风力发电、太阳能发电等，以风力发电为例，虽然其为洁净能源，然而，由于季节不同，风速不同，造成发电量有多有少，电压不稳定，则对蓄电池充电不稳，导致缩短蓄电池的使用寿命；再以太阳能发电为例，由于自然界天气的多变性，因此也会引起太阳能发电的电压不稳，由于气候原因造成风能和太阳能供电的不稳定性也使工作负载(光源)无法正常持续地工作。

为了解决上述问题，目前常见的做法是同时配备电能，在风力较弱或天气不好时，使用市电保证灯具的照明，然而，这样也会在一定程度上造成电力资源的消耗，仍有改进的空间。

有鉴于上述分析，单纯采用风能或太阳能作为能源的方式尚存缺陷，无法得到推广，而配备电能又存在不环保节能的缺陷。

再者，由于风力发电或太阳能发电的不稳定性，遇到天气条件不佳时，蓄电池中存储的电量较少，不能满足一整夜的照明需求，因此现在通常的做法是定时调节光源的功率，如设定傍晚至夜晚12点之前发光功率较高，而在后半夜路上人流量和车流量较少时降低发光功率，这种做法虽然可以在一定程度上解决蓄电池蓄能不足与整夜照明之间的矛盾，但不具灵活性，如蓄电池蓄能充裕时，就无需用到这种方式，因此仍不能灵活适应实际情况。

鉴于现有照明灯具存在的种种不足，本设计人乃针对前述缺陷进行研究改进，研制出一种可灵活控制照明灯具工作功率的控制器，本案由此产生。

实用新型内容

本实用新型的主要目的，在于提供一种可自动调节能量输出的节能控制器，其可延长蓄能的使用时间，提高照明的稳定性和持续性。

本实用新型的次要目的，在于提供一种可自动调节能量输出的节能控制器，其可提高对蓄电单元的充电效率。

为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种可自动调节能量输出的节能控制器，应用于照明灯具，该照明灯具包括依次连接的供电单元、蓄电单元和负载，所述控制器包括侦测单元和能量输出控制单元，侦测单元与蓄电单元连接，根据侦测到的蓄电单元的输出/入电流向能量输出检测单元发出讯号，而能量输出控制单元与负载连接，并控制负载的运行功率。

上述供电单元包括太阳能供电单元和风能供电单元，均连接至蓄电单元的输入端。

上述照明灯具还包括一稳压单元，太阳能供电单元和风能供电单元均通过稳压单元与蓄电单元连接，由稳压单元对二供电单元的输出电压进行升压或降压后送入蓄电单元。

采用上述方案后，本实用新型具有以下改进：

(1)实时检测蓄电单元的输出电流或输入电流，便可得知蓄电单元内电量的变化，也即：当输出电流较高时，说明此时蓄电单元内剩余电量充足，反之亦然，而若输入电流较高时，表示供电单元产生电量多，为蓄电单元供应电量高，再由能量输出控制单元根据剩余电量的变化来相应调节负载的运行功率，从而合理地分配蓄电能量，使得供电更具合理性，延长蓄能的使用时间，提高负载使用的持续性和稳定性，尽可能满足照明的需要；另外，更可设置一预设值，在黎明前蓄电单元内存储电量不足时，可在蓄电单元内存储电量低于该预设值时降低负载的运行功率，配合黎明前已有微光的天色，足以满足照明的需要，从而保留蓄电，降低消耗电量，达到最佳的节能模式；

(2)本实用新型使用风能和太阳能同时对蓄电单元进行充电，并不需使用市电，节能环保，且避免单纯使用风能或太阳能的缺陷，即使在早晚太阳光照较弱或无风天气时，也可进行对蓄电单元的充电，提高充电效率，确保蓄电单元有稳定的蓄电电量；

(3)本实用新型还设有稳压单元，可将太阳能供电单元、风能供电单元产生的电压进行稳压至蓄电单元标配的电压再进行充电，延长蓄电单元的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图；

图2是本实用新型的电路连接图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本实用新型的结构及特点进行详细说明。

首先参考图1所示，本实用新型提供一种可自动调节能量输出的节能控制器，其可根据能量的变化自动控制输出功率，应用于照明灯具，所述照明灯具包括供电单元、蓄电单元4和负载7，供电单元为蓄电单元4充电，再由蓄电单元4为负载7提供照明电源，此为现有技术，而在本实施例中，将供电单元设计为包括太阳能供电单元1和风能供电单元2，同时借助太阳能和风能为蓄电单元4充电，提高充电稳定性，同时还在供电单元与蓄电单元4之间连接一稳压单元3，而所述控制器包括侦测单元5和能量输出控制单元6，以下分别介绍。

太阳能供电单元1和风能供电单元2均与稳压单元3连接，并经由稳压单元3连接至蓄电单元4的输入端，其中，太阳能供电单元1用于吸收太阳照射太阳能板所产生的电能并供给蓄电单元3，风能供电单元2用于将自然界中的风作为动力源，将其转化为电能储存到蓄电单元3中，由于太阳能、风能均为可再生能源，无污染，节能环保，因此非常符合目前缓解能源紧缺的现状的需求；另外，由于外界太阳光照和风力的不稳定性，致使太阳能供电单元1和风能供电单元2的输出电压高低不稳，因此使用稳压单元3可有效地对电压进行升压或降压至标准电压，然后再送入蓄电单元4中，可确保蓄电单元4工作的稳定性，延长使用寿命。

请同时参考图2所示，是本实用新型一个较佳实施例的电路连接图，其中蓄电单元4使用24V蓄电池组，而稳压单元3采用升压芯片N2及其外围的U1-U5、C1-C5，太阳能供电单元1和风能供电单元2的输出电流通过阻容电路E7、R4谐振及升压芯片N2的处理后充入蓄电单元4中，具体来说，当太阳能供电单元1的电压低于蓄电单元4(24V)时，该电压通过升压芯片N2及其外围的元器件使其升压到30V。而同时当风能供电单元2的电压大于30V时，通过升压芯片N2及U1-U5和C1-C5降压使其达到30V并使之对蓄电单元4充电；反之，当风能供电单元2的输出电压低于蓄电单元4(24V)时，该电压通过升压芯片N2及其外围的元器件使其升压到30V。而同时当太阳能供电单元1的电压大于30V时通过升压芯片N2及U1-U5和C1-C5降压使其达到30V并使之对蓄电单元4充电，使其与风能供电单元2拥有平稳相同的工作电压并对蓄电单元4进行充电；另外，当太阳能供电单元1和风能供电单元2的输出电压都小于蓄电电压24V时，太阳能供电单元1和风能供电单元2的输出电压通过升压芯片N2同时升压到30V，使其能够对蓄电单元4同时进行充电；反之，当太阳能供电单元1、风能供电单元2的输出电压都大于蓄电电压30v时，太阳能供电单元1、风能供电单元2的输出电压通过升压芯片N2及UI-U5使其同时稳压到30V，使其能够对蓄电单元4同时进行充电。因此本实用新型具有使低电压升压充电和使两种或两种以上不同电压的供电单元同时为蓄电池供电的功能，能吸收太阳能供电单元1因早晚阳光不强，阴天阳光不足及风力供电单元2因风力微弱而无法吸收的电能，大大提高了风能供电单元2及太阳能供电单元1的充电效率，最大程度地降低投资成本。

蓄电单元4的输出端连接负载7，为负载7提供照明电源。

侦测单元5连接蓄电单元4的输出端或输入端，用于侦测蓄电单元4的输出电流或输入电流，本实施例中是以检测输出电流为例进行说明，检测输入电流的原理与结构与此类似，不再赘述；侦测单元5检测到蓄电单4的输出电流后，判断输出电量的变化，并根据输出电量值向能量输出控制单元6发出讯号；而能量输出控制单元6的输出端连接负载7，根据侦测单元5的讯号控制负载7的运行功率，以下将结合具体电路详细说明。

结合图2所示，侦测单元5主要采用微处理器N1，而能量输出控制单元6包括一受侦测单元5的讯号触发而呈导通/断开状态的电晶体开关S1，而负载7为受该电晶体开关S1控制的F2，电晶体开关S1有一极与负载F2导通，并可随蓄电能量的变化而控制其能量的输出。具体来说，当侦测单元5测得蓄电单元4的输出电量变化时，微处理器N1相应输出控制能量输出控制单元6的电晶体开关S1一脚的波形，而使电能通过电晶体开关S1时也发生变化，此时，负载F2的输出功率也随之相应地变化，当侦测单元5测得蓄电单元4的输出电量降低时，微处理器N1即会发出一控制讯号，并触发电晶体开关S1的输出随之降低，而当侦测单元5测得蓄电单元4的输出电量升高时，微处理器N1即会发出一控制讯号，并触发电晶体开关S1的输出随之升高，合理地分配能量的输出，从而能大大提高负载7工作的持续性，无需定时控制，使用更加方便。

此外，再请参考图2所示，若负载7为F1、F2，其所对应的照明驱动单元包括分别电连接微处理器N1且相对应受控制而呈导通/断开状态的电晶体开关E2、E3，分别电连接二电晶体开关E2、E3且分别电连接路灯F1、F2的继电器V1、V2，分别与继电器V1、V2并联的二极管D1、D4，以及分别与二极管D1、D4并联的电容C6、C7。其中，二极管D1、D4与电容C6、C7用于吸收电晶体开关E2、E3与继电器V1、V2在切换间所产生的反电动势，防止电晶体开关E2、E3与继电器V1、V2受反电动势影响而误动作。

以负载F2为例，夜晚时，微处理器N1触发电晶体开关E3呈导通状态，电晶体开关E3进而控制继电器V2呈导通状态，并使微处理器N1在已稳压、整流处理蓄电单元4输出的电流后，将之传递至负载F2以供使用，以发出照明光亮；同时通过引脚A2探测蓄电单元4的输出电量，通过端口M输出相应的波形来控制电晶体开关S1的导通量，通过电晶体开关S1的电流的变化直接控制负载F2运行的功率。相反地，在白天时，微处理器N1控制电晶体开关E3呈断开状态，电晶体开关E3控制继电器V2呈断开状态，此时，电能无法传递至负载F2，故无法发出照明光线。

另外，微处理器N1还存储有一对应蓄电单元4电量的预设值，其可检测蓄电单元4的电流信号值，并将风能供电单元2、太阳能供电单元1的电流信号值作为基准电流信号值，判断两个信号值的大小，当蓄电单元4的电流信号值小于基准电流信号值时，微处理器N1触发电晶体开关E1呈导通状态，而使该电晶体开关E1控制继电器V3呈导通状态，此时，风能供电单元2、太阳能供电单元1的电能便能通过升压芯片N2的升压后持续充入蓄电单元4中；当蓄电单元4的电量低于预设值时，微处理器N1通过M脚输出相应变化，以控制电晶体开关E3导通量的波形来控制其电流导通量，从而控制负载F2的输出功率，因此，在风力阳光充足的情况下，即风能供电单元2、太阳能供电单元1可以为蓄电单元4正常充电，而在早晚阳光强度较弱或外在的风力变小时，风能供电单元2与太阳能供电单元1也能对蓄电单元4进行有效的充电，从而较大地增加太阳能和风能的充电时间和工作效率，并通过与蓄电能量大小的变化而去控制负载7的输出功率相结合，再一次增加负载7持续运行的时间，使供电部分得到多层次的保证。

相反地，当蓄电单元4的参考电流信号值大于风能供电单元2和太阳能供电单元1的基准电流信号值时，微处理器N1则触发电晶体开关E1呈导通状态，电晶体开关E1同时控制继电器V3呈导通状态，此时，太阳能供电单元1、风能供电单元2的电能通过升压芯片N2和U1-U5的降压稳压后便持续充入蓄电单元4中，当微处理器N1探测到蓄电单元4中的电流大于预设值时，微处理器N1输出信号使点晶体开关E 3导通，继电器V2闭合直接为负载F2供电。这样可以延长电晶体开关S1的使用寿命，从而也确保整个电路的稳定性。

综上所述，本实用新型一种可自动调节能量输出的节能控制器，通过侦测单元5和能量输出控制单元6的设计，不但能即时掌握全天候环境中的天气变化，有效运用大自然能源，并能根据蓄电单元4剩余电量的变化来控制输出功率的模式，从而有效地降低蓄电单元4所消耗的电量持久性；而配合稳压单元3，能使本实用新型的照明在阴雨天得到较大的保证，使采用太阳能、风能供电的路灯使用起来更稳定、更持久，亮灯时间更长。甚至是在风力及太阳能均有所不足的情况下，也可以连续工作；再者，由于本实用新型是不以哪一方为主次、顺其自然的蓄电方式，而能够大幅提高蓄电效率，减少蓄电所需的时间，而能够更确保有稳定的蓄电电量，同时，并配合稳压充电功能，使其充电的有效时间得到较大的提高，并适时合理地控制输出量予以辅助，能最大程度地发挥其稳定性，确保负载7能发挥极佳的照明持久性。

以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。

Claims (3)

1.一种可自动调节能量输出的节能控制器，应用于照明灯具，该照明灯具包括依次连接的供电单元、蓄电单元和负载，其特征在于：所述控制器包括侦测单元和能量输出控制单元，侦测单元与蓄电单元连接，根据侦测到的蓄电单元的输出/入电流向能量输出检测单元发出讯号，而能量输出控制单元与负载连接，并控制负载的运行功率。

2.如权利要求1所述的一种可自动调节能量输出的节能控制器，其特征在于：所述供电单元包括太阳能供电单元和风能供电单元，均连接至蓄电单元的输入端。

3.如权利要求2所述的一种可自动调节能量输出的节能控制器，其特征在于：所述照明灯具还包括一稳压单元，太阳能供电单元和风能供电单元均通过稳压单元与蓄电单元连接，由稳压单元对二供电单元的输出电压进行升压或降压后送入蓄电单元。