CN201774283U - 太阳能充电控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能型的太阳能充电控制器。这种控制器包括太阳能电池、蓄电池、负载、MOS管开关1、MOS管开关2、单片机、太阳能电池电压采样电路、蓄电池电压采样电路、蓄电池电流采样电路、放电电流采样电路。本实用新型所述的控制器由单片机控制各部分工作，自动控制充电，保证蓄电池的最大使用寿命，自动控制放电，按照不同的环境，自动控制路灯的亮度，并且带有功率减半功能，达到节电效果，提高灯具的使用寿命。控制器电路结构简单，性能稳定，安全可靠，维修方便。

Description

太阳能充电控制器

技术领域：

本实用新型涉及一种控制器，具体的说是一种智能型的太阳能充电控制器。

背景技术：

太阳能是人类取之不尽，用之不竭的可再生能源，也是没有任何污染的环保型能源。这几年，以太阳能为能源，LED为灯具的节能型路灯技术也在不断的发展中，目前的这些产品，普遍存在着工作效率低，使用不稳定，蓄电池和LED使用寿命短的问题。本实用新型所述控制器就解决了这些问题。

实用新型内容：

鉴于上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种智能型的太阳能充电控制器。该控制器的具体技术方案如下：

参见图1，这种太阳能充电控制器，包括太阳能电池、蓄电池、负载、MOS管开关1、MOS管开关2、单片机、太阳能电池电压采样电路、蓄电池电压采样电路、蓄电池电流采样电路、放电电流采样电路；其特征在于，

所述单片机通过分别连接蓄电池电压采样电路以及蓄电池电流采样电路来获取蓄电池的电压和电流参数；所述单片机通过连接太阳能电池电压采样电路来获取太阳能电池的电压参数；所述单片机通过连接放电电流采样电路来获取负载的电流参数；

所述由太阳能电池、MOS管开关1和蓄电池构建成的充电电路回路，该回路通过单片机连接并控制的MOS管开关1来实现对充电状态的限压或限流；

所述由蓄电池、MOS管开关2和负载构建成的放电电路回路，该回路通过单片机连接并控制的MOS管开关2来实现控制负载工作在额定条件下。

上述方案该太阳能充电控制器根据各部件之间的连接关系分别实现充电控制和放电控制两个过程。

充电控制：太阳能电池经过mos管开关1到蓄电池，形成回路；太阳能电池分压采样得到的值输入到单片机，由单片机输出pwm信号，控制mos管通断，蓄电池电压和电流采样得到的值输入到单片机，控制pwm输出，mos管工作对充电状态进行限压或限流。

放电控制：蓄电池经过mos管开关2到负载，形成回路。对电池电压和放电电流采样得到的值输入到单片机，单片机控制pwm输出，使mos管导通，负载工作在额定条件下。

上述控制器中使用的单片机是合泰公司的46R23系列，该单片机集成了A/D和PWM功能。10位的ad模数转换完全满足实际的采样需求。软件工程师按照工程需求编写软件，写入单片机的存储器。

另外，太阳能电池电压由ad3端口采样，单片机接收太阳能电池的实时电压值，控制pwm0输出，对电池进行充电；蓄电池电压由ad2端口采样，单片机对蓄电池电压进行监控，保证蓄电池不过充，不过放；充电电流由AD1单口采样，单片机控制充电电流不能大于额定值；放电电流由ad0端口采样，单片机接收蓄电池实时电流值，控制pwm1输出，自动控制路灯亮度。

本实用新型所述的控制器由单片机控制各部分工作，自动控制充电，保证蓄电池的最大使用寿命，自动控制放电，按照不同的环境，自动控制路灯的亮度，并且带有功率减半功能，达到节电效果，提高灯具的使用寿命。控制器电路结构简单，性能稳定，安全可靠，维修方便。

附图说明：

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本实用新型。

图1为本实用新型的电路结构框图。

图2为本实用新型的具体电路原理图。

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2所示，本实用新型所述控制器的具体应用时的电路结构如图所示。

其中，控制器外部提供3组接口，分别连接太阳能电池，蓄电池和各种型号规格的节能灯具。太阳能电池，目前常用的是输出12V-24V的太阳能电池组件，蓄电池采用的是12V-24V免维护电池；节能灯具根据不同的使用环境，分为12V1.4A、12V2A，24V2A等几种规格。内部单片机连接着放电电流监测电路，充电电流监测电路，蓄电池电压监测电路，太阳能电池电压监测电路。R1、R2分压，由AD3口输入到单片机，对太阳能电池电压进行监测；R4、R5分压，由AD2口输入到单片机，对蓄电池电压进行监测；R9、R10分压，由AD0口输入到单片机，对放电电流进行监测；R11、R12分压，由AD1输入到单片机，对充电电流进行监测。

另外，单片机工作电路为：由电源端输出的电压，由C5、C6滤波，经过Q2，1m7805，输出5v的工作电压，保证单片机可以正常工作。

充电过程：光照后，太阳能电池产生电压，经过R1、R2组成分压电路(单片机的AD转换采样范围在0-5V之间，实际太阳能电压超过5V，分压后保证采样电压在5V以内)，AD3端口电压采样信号到单片机，单片机比较该电压大于蓄电池电压后，pwm0信号输出控制场效应管Q7导通，进行充电，由于太阳能电池输出有波动，单片机会对该电压实时监控，如果大于14.8V的最大充电电压，则pwm0信号输出，让其稳定在14.8V的最佳充电电压值上，于此同时，充电电流在分压后由AD1端口输入到单片机，单片机判断该电流是否大于蓄电池额定的最大电流，如果大于额定值，pwm0输出，控制Q7导通时间，降低充电电流。

放电过程：当傍晚光照减弱后，太阳能电池电压经过R1、R2组成分压电路，在AD3端口采样信号到单片机，当检测到的电压小于3V时，判定灯亮，开始放电，由pwm1输出控制放电电流，放电电流信号经过R9、R10组成的电流采样电路，在AD0端口输出到单片机，设置单片机pwm1以不同脉冲宽度输出，控制场效应管Q1导通时间，使放电电流由0A，慢慢升高到设置好的电流值(根据目前型号，大概分为0.5A、1.5A、2A几种规格)，保证了节能LED路灯不会因为瞬时的大电流而降低使用寿命。在此过程中，蓄电池电压信号由R4，R5分压后，由AD2端口输入到单片机，单片机电压比较，当电压小于10.5V的时候，判定为蓄电池的最小额定电压，此时断电，保证电池不过放，当电压恢复到12.5V后，才能放电。

另外，控制器主要由单片机协调各部分工作，该款单片机具备AD转换功能，主要对太阳能输出电压、蓄电池电压、蓄电池电流等进行采样，判断其工作状态，然后进行相应的工作。具体如下：

由单片机对太阳能电池进行采样，根据白天，黑夜太阳能电池输出值的不同，判断该系统是出于充电或者放电状态，假如出于充电状态，则由单片机对蓄电池电压和电流进行采样，判断电压是否在蓄电池充电电压、电流允许范围内，假如超出范围内，则断开充电回路；假如出于放电状态，也由单片机对蓄电池电压和电流进行采样，判断电压是否在蓄电池允许最低范围内，低于允许的范围，则不能提供LED供电，LED灯有恒流供电，单片机控制pwm输出，保证电流恒定，同时兼顾功率控制。

本实用新型发明由单片机控制各种工作状态：

1、单片机A/D口AN3采集太阳能电池的电压，太阳能电池在白天和黑夜有不同的电压输出，由此判断是否是白天还是黑夜，控制单片机进行白天的充电过程和夜晚的放电过程。

2、在充电状态下，单片机A/D口AN2采集蓄电池电压，由蓄电池特性决定，大于13.5v定义为充电最高电压，单片机控制pwm0输出，停止充电；单片机A/D口AN1采集蓄电池电流，如果采集到的电流大于1A，则控制单片机pwm0输出，减小电流。

3、在放电状态下，单片机A/D口AN2采集蓄电池电压，电压低于10V，由pwm1输出控制断电，避免蓄电池过放，损坏蓄电池。放电过程有单片机控制，pwm1输出，控制电流缓慢增加，最终达到系统设计的值，同时对电流值进行监控，保证在功率范围内，本产品同时还设计了自动功率控制模块，在有必要的时候，自动将功率按要求输出，达到节能的效果。

4、肖特基二极管起到防止反充的效果。

5、7805给单片机供电。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和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效物界定。

Claims (1)

1.太阳能充电控制器，包括太阳能电池、蓄电池、负载、MOS管开关1、MOS管开关2、单片机、太阳能电池电压采样电路、蓄电池电压采样电路、蓄电池电流采样电路、放电电流采样电路；其特征在于，

所述单片机通过分别连接蓄电池电压采样电路以及蓄电池电流采样电路来获取蓄电池的电压和电流参数；所述单片机通过连接太阳能电池电压采样电路来获取太阳能电池的电压参数；所述单片机通过连接放电电流采样电路来获取负载的电流参数；

所述由太阳能电池、MOS管开关1和蓄电池构建成的充电电路回路，该回路通过单片机连接并控制的MOS管开关1来实现对充电状态的限压或限流；

所述由蓄电池、MOS管开关2和负载构建成的放电电路回路，该回路通过单片机连接并控制的MOS管开关2来实现控制负载工作在额定条件下。

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