CN201829984U - 太阳能供电系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及太阳能源利用领域,尤其涉及一种太阳能的供电系统。本实用新型的太阳能供电系统,包括太阳能电池板(1)、配电箱(2),该配电箱(2)内置有蓄电池(23)及控制电路(22),所述的太阳能电池板(1)通过电性连接的控制电路(22)对蓄电池(23)充电,所述的配电箱(2)上设有输出端子(21),所述的蓄电池(23)的输出端电性连接于配电箱的输出端子(21)。本实用新型克服了现有技术的不足,利用太阳能对蓄电池充电,并由蓄电池为配电箱提供电力配送端口,可以连接各种所需耗电负载。不仅是一种适用于电力网络为达的边远地区的供电系统,同时也是一种干净无污染的电力能源发生系统。

Description

太阳能供电系统
技术领域
本实用新型涉及太阳能源利用领域,尤其涉及一种太阳能的供电系统。
背景技术
在野外的电源主要采用电力网供电方式供电,需要铺设电力线缆网络。如果在比较边远的地区,则需要从电网干道连接很长的电线进行供电,不仅电缆耗电量大,也十分不方便。或者携带柴油发电机进行发电来提高电力资源。但是随着地球资源的日益贫乏,尤其是石油资源的匮乏,基础能源的投资成本日益攀高,各种安全和污染隐患可谓是无处不在。而太阳能作为一种“取之不尽,用之不竭”的安全、环保新能源越来越受到重视。如何在野外边远地区简单快捷的产生和提供干净一种无污染的电力能源,已经成为迫待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型针对上述的问题,本实用新型提供一种适用于电力网络为达的边远地区的供电系统,同时也是一种干净无污染的电力能源发生系统。
本实用新型采用的技术方案是:
本实用新型的太阳能供电系统,包括太阳能电池板(1)、配电箱(2),该配电箱(2)内置有蓄电池(23)及控制电路(22),所述的太阳能电池板(1)通过电性连接的控制电路(22)对蓄电池(23)充电,所述的配电箱(2)上设有输出端子(21),所述的蓄电池(23)的输出端电性连接于配电箱的输出端子(21)。
进一步的,所述的配电箱的输出端子(21)通过电缆(3)连接于耗电负载,所述的耗电负载是照明路灯(4)或者水泵(5)或者移动通信基站(6)。
进一步的,所述的太阳能电池板(1)设置于固定支架(11)的上端,所述的固定支架(11)下端固定于地面或墙体,所述的固定支架(11)中部固定连接所述的配电箱(2)。
进一步的,所述的控制电路(22)是由单片机及其外围组成的电路,包括:
单片机控制电路(221),其输入连接于电源电路(222)、电压检测电路(223)及按键(227),输出连接于负载输出(225)、显示LED电路(226)及指示灯(228),其输入输出与PWM充电控制电路(224)相连接;
电源电路(222),其输入连接于蓄电池(23),为控制电路(22)提供工作电源;
电压检测电路(223),其输入连接于太阳能电池板(1)和蓄电池(23),将检测的电压信号传输至单片机控制电路(221);
PWM充电控制电路(224),其输入输出还与蓄电池(23)相连接,控制蓄电池(23)的充放电;
负载输出电路(225),其输出与所述的配电箱的输出端子(21)连接。
更进一步的,所述的单片机控制电路(221)包括单片机芯片(U1)及连接于其上的晶振电路,所述的单片机芯片(U1)为PIC16F716。
更进一步的,所述的电压检测电路(223)包括太阳能输入电压检测电路和蓄电池电压检测电路,太阳能输入电压检测电路输入连接于太阳能电池板,经过上拉电阻(R22)、分压电阻(R23)和滤波电容(C10)连接至单片机芯片(U1);蓄电池电压检测电路输入连接于蓄电池,经过上拉电阻(R21)、分压电阻(R20)和滤波电容(C9)连接至单片机芯片(U1)。
更进一步的,所述的电源电路(222)输入连接于蓄电池,经过保险丝(FUSE1)、二极管(D1)和滤波电容(C1、C3)后连接至三端稳压芯片(U4),经过滤波电容(C2、C4)输出+5V工作电源电压。
更进一步的,所述的PWM充电控制电路(224)输入连接于太阳能电池板(1),经过二极管(D6)、稳压二极管(D7)连接至三极管(Q6)的集电极,所述三极管(Q6)的基极与三极管(Q7)的基极相连接于三极管(Q5)的集电极并通过上拉电阻(R18)连接至三极管(Q6)的集电极,三极管(Q5)的基极通过电阻(R17)与单片机芯片(U1)相连,三极管(Q6)的发射极与三极管(Q7)的发射极相连接并通过电阻(R19)、稳压二极管(D5)连接至场效应管(FET2)的栅极,场效应管(FET2)的漏极与太阳能电池板输入相连,通过控制场效应管(FET2)的导通和截止来进行蓄电池充放电控制,其中,三极管(Q5、Q6)为PNP型三极管,三极管(Q7)为NPN型三极管。
更进一步的,所述的负载输出电路(225)是PWM脉宽调制负载输出电路,包括三极管(Q3、Q4、Q5)、场效应管(FET1)、稳压二极管(D4)及电阻(R12、R13、R14),三极管(Q3)的基极与三极管(Q4)的基极相连接于三极管(Q2)的集电极并通过上拉电阻(R13)连接至三极管(Q3)的集电极,三极管(Q3)的发射极与三极管(Q4)的发射极相连接并通过电阻(R14)、稳压二极管(D4)连接至场效应管(FET1)的栅极,场效应管(FET1)的漏极接至输出端(J2),并连接所述的配电箱的输出端子(21)。
更进一步的,所述的显示LED电路(226)包括移位寄存器芯片(U2)和LED数码显示管(U3),并通过限流电阻(R4-R11)相连接。
本实用新型克服了现有技术的不足,利用太阳能对蓄电池充电,并由蓄电池为配电箱提供电力配送端口,可以连接各种所需耗电负载。不仅是一种适用于电力网络为达的边远地区的供电系统,同时也是一种干净无污染的电力能源发生系统。
附图说明
图1是本实用新型太阳能供电系统的结构示意图;
图2是本实用新型太阳能供电系统的第一种应用实施例的示意图;
图3是本实用新型太阳能供电系统的第二种应用实施例的示意图;
图4是本实用新型太阳能供电系统的第三种应用实施例的示意图;
图5是本实用新型太阳能供电系统的系统电路原理框图;
图6是本实用新型太阳能供电系统控制电路的原理图。
具体实施方式
现结合附图说明和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
参阅图1所示,本实用新型公开的一种太阳能供电系统,包括太阳能电池板1、配电箱2,该配电箱2内置有蓄电池23及控制电路22,所述的太阳能电池板1通过电性连接的控制电路22对蓄电池23充电,所述的配电箱2上设有输出端子21,所述的蓄电池23的输出端电性连接于配电箱的输出端子21。所述的太阳能电池板1设置于固定支架11的上端,所述的固定支架11下端固定于地面或墙体,所述的固定支架11中部固定连接所述的配电箱2。
本实用新型的太阳能供电系统可以通过上述的配电箱的输出端子21通过电缆3连接于各种耗电负载。参阅图2所示,就是所述的配电箱的输出端子21通过电缆3连接于照明路灯4的电源接口41,用于提供野外路面照明。参阅图3所示,就是所述的配电箱的输出端子21通过电缆3连接于水泵5的电源接口51,用于提供水泵工作电源。参阅图4所示,就是所述的配电箱的输出端子21通过电缆3连接于移动通信基站6的电源接口61,用于提供移动通信基站的工作电源。
参阅图5所示,所述的控制电路22是由单片机及其外围组成的电路,包括:
单片机控制电路223,其输入连接于电源电路222、电压检测电路223及按键227,输出连接于负载输出225、显示LED电路226及指示灯228,其输入输出与PWM充电控制电路224相连接;
电源电路222,其输入连接于蓄电池23,为控制电路22提供工作电源;
电压检测电路223,其输入连接于太阳能电池板1和蓄电池23,将检测的电压信号传输至单片机控制电路223;
PWM充电控制电路224,其输入输出还与蓄电池23相连接,控制蓄电池23的充放电;
负载输出电路225,其输出与所述的配电箱的输出端子21连接。
进一步的,参阅图6所示,所述的单片机控制电路223包括单片机芯片U1及连接于其上的晶振电路,所述的单片机芯片U1为PIC16F716。
进一步的,所述的电压检测电路223包括太阳能输入电压检测电路和蓄电池电压检测电路,太阳能输入电压检测电路输入连接于太阳能电池板,经过上拉电阻R22、分压电阻R23和滤波电容C10连接至单片机芯片U1;蓄电池电压检测电路输入连接于蓄电池,经过上拉电阻R23、分压电阻R20和滤波电容C9连接至单片机芯片U1。单片机芯片U1接收电压检测电路223检测的电压信号后产生控制信号,具有过充、过放、过载保护、防反接保护等全自动控制。
进一步的,所述的电源电路222输入连接于蓄电池,经过保险丝FUSE1、二极管D1和滤波电容C1、C3后连接至三端稳压芯片U4,经过滤波电容C2、C4输出+5V工作电源电压。
进一步的,所述的PWM充电控制电路224输入连接于太阳能电池板1,经过二极管D6、稳压二极管D7连接至三极管Q6的集电极,所述三极管Q6的基极与三极管Q7的基极相连接于三极管Q5的集电极,三极管Q5的基极通过电阻R17与单片机芯片U1相连,三极管Q6的发射极与三极管Q7的发射极相连接并通过电阻R19、稳压二极管D5连接至场效应管FET2的栅极,场效应管FET2的漏极与太阳能电池板输入相连,通过控制场效应管FET2的导通和截止来进行蓄电池充放电控制,其中,三极管Q5、三极管Q6为PNP型三极管,三极管Q7为NPN型三极管。通过PWM充电控制电路,使充电回路的电压损失较现有的充电电路降低近一半,充电效率提高3%-6%,增加了用电时间。
进一步的,所述的负载输出电路225是PWM脉宽调制负载输出电路,包括三极管Q3、三极管Q4、三极管Q5、场效应管FET1、稳压二极管D4及电阻R12、电阻R13、电阻R14,三极管Q3的基极与三极管Q4的基极相连接于三极管Q2的集电极并通过上拉电阻R13连接至三极管Q3的集电极,三极管Q3的发射极与三极管Q4的发射极相连接并通过电阻R14、稳压二极管D4连接至场效应管FET1的栅极,场效应管FET1的漏极接至输出端J2,并连接所述的配电箱的输出端子21。
进一步的,所述的显示LED电路226包括移位寄存器芯片U2和LED数码显示管U3,并通过限流电阻R4-R11相连接。
进一步的,所述的按键227包括按键开关S1,经过滤波电容C6、电阻R15和限流电阻R16连接至单片机芯片U1。
进一步的,所述的指示灯228包括红色指示灯和绿色指示灯,由红色发光二极管D2和绿色发光二极管D3组成,并分别通过电阻R1和R2与单片机芯片U1相连接。
本实用新型的工作原理是:
所述的控制电路采用了内嵌有专用软件的单片机芯片,通过按键开关设置控制电路的工作模式,包括有通用控制器模式、纯光控开关模式、光控开定时延时关模式,实现智能控制。在纯光控开关模式中,当没有阳光时,光强降到启动点,控制电路延时10分钟确认启动信号后,开通负载,负载开始工作;当有阳光时,光强升到启动点以上,控制电路延时10分钟确认关闭输出信号后关闭输出,负载停止工作。在光控开定时延时关模式时,当没有阳光时,光强降到启动点,控制电路延时10分钟确认启动信号后,开通负载,负载开始工作;当负载工作到设定的时间就关闭负载,如采用光控开+12h延时关,当负载工作12小时后就关闭负载。根据延时时间的长短,对照明路灯4或者水泵5或者移动通信基站6等负载的功率进行调节,以使蓄电池延长使用时间。在通用控制器模式时则是取消光控、时控、延时功能。
其工作模式设置方法为:按下按键开关持续3秒,LED数码显示管闪烁,松开按键开关后,每按一次按键开关转换一个数字,直到LED显示的数字对应上工作模式对应的数字(按照其延时时间不同设置不同的数字)即停止按键,长按住持续3秒,等到LED显示的数字不闪烁即完成设置。非设置状态时,每按一次按键开关,LED数码显示管点亮,可观察到设置的值。
蓄电池处于充电状态时,若系统连接正常,且有阳光照射到光电池板时,绿色指示灯常亮,表示系统充电电路正常;当绿色指示灯出现闪烁时,说明系统正处于浮充状态;若充电充满,绿色指示灯为熄灭状态,表示系统充满电。充电采用PWM模式,根据不同的电压点,自动选择充电电流。这些自动控制过程将使蓄电池达到最佳充电效果并保证或延长其使用寿命。蓄电池处于放电状态时,开通负载,红色指示灯常亮。如果蓄电池的电压小于11V,红色指示灯将出现快闪,控制电路将关闭蓄电池输出,提示用户充电。当设定的延时时间到后,控制电路将关闭负载,红色指示灯出现慢闪提示。通过指示灯可直观地指示当前状态,让用户了解使用状况,方便维护,延长使用寿命。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型保护的范围之内。

Claims (10)

1.太阳能供电系统,其特征在于:包括太阳能电池板(1)、配电箱(2),该配电箱(2)内置有蓄电池(23)及控制电路(22),所述的太阳能电池板(1)通过电性连接的控制电路(22)对蓄电池(23)充电,所述的配电箱(2)上设有输出端子(21),所述的蓄电池(23)的输出端电性连接于配电箱的输出端子(21)。
2.根据权利要求1所述的太阳能供电系统,其特征在于:所述的配电箱的输出端子(21)通过电缆(3)连接于耗电负载,所述的耗电负载是照明路灯(4)或者水泵(5)或者移动通信基站(6)。
3.根据权利要求1所述的太阳能供电系统,其特征在于:所述的太阳能电池板(1)设置于固定支架(11)的上端,所述的固定支架(11)下端固定于地面或墙体,所述的固定支架(11)中部固定连接所述的配电箱(2)。
4.根据权利要求1所述的太阳能供电系统,其特征在于:所述的控制电路(22)是由单片机及其外围组成的电路,包括
单片机控制电路(221),其输入连接于电源电路(222)、电压检测电路(223)及按键(227),输出连接于负载输出(225)、显示LED电路(226)及指示灯(228),其输入输出与PWM充电控制电路(224)相连接;
电源电路(222),其输入连接于蓄电池(23),为控制电路(22)提供工作电源;
电压检测电路(223),其输入连接于太阳能电池板(1)和蓄电池(23),将检测的电压信号传输至单片机控制电路(221);
PWM充电控制电路(224),其输入输出还与蓄电池(23)相连接,控制蓄电池(23)的充放电;负载输出电路(225),其输出与所述的配电箱的输出端子(21)连接。
5.根据权利要求4所述的太阳能供电系统,其特征在于:所述的单片机控制电路(221)包括单片机芯片(U1)及连接于其上的晶振电路,所述的单片机芯片(U1)为PIC16F716。
6.根据权利要求4所述的太阳能供电系统,其特征在于:所述的电压检测电路(223)包括太阳能输入电压检测电路和蓄电池电压检测电路,太阳能输入电压检测电路输入连接于太阳能电池板,经过上拉电阻(R22)、分压电阻(R23)和滤波电容(C10)连接至单片机芯片(U1);蓄电池电压检测电路输入连接于蓄电池,经过上拉电阻(R21)、分压电阻(R20)和滤波电容(C9)连接至单片机芯片(U1)。
7.根据权利要求4所述的太阳能供电系统,其特征在于:所述的电源电路(222)输入连接于蓄电池,经过保险丝(FUSE1)、二极管(D1)和滤波电容(C1、C3)后连接至三端稳压芯片(U4),经过滤波电容(C2、C4)输出+5V工作电源电压。
8.根据权利要求4所述的太阳能供电系统,其特征在于:所述的PWM充电控制电路(224)输入连接于太阳能电池板(1),经过二极管(D6)、稳压二极管(D7)连接至三极管(Q6)的集电极,所述三极管(Q6)的基极与三极管(Q7)的基极相连接于三极管(Q5)的集电极并通过上拉电阻(R18)连接至三极管(Q6)的集电极,三极管(Q5)的基极通过电阻(R17)与单片机芯片(U1)相连,三极管(Q6)的发射极与三极管(Q7)的发射极相连接并通过电阻(R19)、稳压二极管(D5)连接至场效应管(FET2)的栅极,场效应管(FET2)的漏极与太阳能电池板输入相连,通过控制场效应管(FET2)的导通和截止来进行蓄电池充放电控制,其中,三极管(Q5、Q6)为PNP型三极管,三极管(Q7)为NPN型三极管。
9.根据权利要求4所述的太阳能供电系统,其特征在于:所述的负载输出电路(225)是PWM脉宽调制负载输出电路,包括三极管(Q3、Q4、Q5)、场效应管(FET1)、稳压二极管(D4)及电阻(R12、R13、R14),三极管(Q3)的基极与三极管(Q4)的基极相连接于三极管(Q2)的集电极并通过上拉电阻(R13)连接至三极管(Q3)的集电极,三极管(Q3)的发射极与三极管(Q4)的发射极相连接并通过电阻(R14)、稳压二极管(D4)连接至场效应管(FET1)的栅极,场效应管(FET1)的漏极接至输出端(J2),并连接所述的配电箱的输出端子(21)。
10.根据权利要求4所述的太阳能供电系统,其特征在于:所述的显示LED电路(226)包括移位寄存器芯片(U2)和LED数码显示管(U3),并通过限流电阻(R4-R11)相连接。
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