CN202631108U - 用于光伏组件的辐照度及温度监测系统 - Google Patents

用于光伏组件的辐照度及温度监测系统 Download PDF

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张经炜
丁坤
卞新高
徐俊伟
刘海浩
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Abstract

本实用新型公开了一种用于光伏组件的辐照度及温度监测系统，包括控制电路板，还包括实时测量辐照度的光伏电池，控制电路板上设置有电源稳压滤波电路和微处理器以及分别与微控制器相连接的辐照度信号调理电路、LED显示模块电路、电平转换电路和温度信号调理电路，光伏电池通过电源稳压滤波电路与控制电路板连接，光伏电池与辐照度信号调理电路相连接，温度信号调理电路上连接有若干个热敏电阻。本实用新型能够利用光伏电池进行自供电并且精确测量太阳辐照度及周围温度。

Description

用于光伏组件的辐照度及温度监测系统
技术领域
本实用新型涉及一种用于光伏组件的辐照度及温度监测系统，属于光伏监测技术领域。
背景技术
目前，国内市场上普通测量太阳辐照度仪器为以光敏二极管及其辐照表为原理的手持式辐照度测量仪器，也有手持式积分球辐照计。其中光敏二极管随辐照度的输入输出特性是非线性，因此其测量精度不高，无法进行精密测量；而积分球辐照度计以积分球作为光捕捉器件，测量精度较高，但受到积分球内部涂层材料的限制，其精度也会随着使用时间而逐渐降低；而且手持式辐照度测量仪器，不易固定角度，难以稳定测量。此外也有基于热电堆技术的日照计，但由于它安装在水平面，会测量到各个方向的辐射，其中可能包括其他水平面的反射，因此无法精确反应太阳直射辐照对光伏组件的影响。
此外，国内市场上诸多辐照度监测仪大部分需要外部电路供电，依赖于干电池或者市电电网，一旦系统掉电，将无法正常工作，在户外环境或偏远区域中使用会造成不便。对于太阳辐射能量也未能较好的利用。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种能自供电并且精确测量太阳辐照度及周围温度的用于光伏组件的辐照度及温度监测系统。
实现本实用新型目的的技术方案是：一种用于光伏组件的辐照度及温度监测系统，包括控制电路板，还包括实时测量辐照度的光伏电池，控制电路板上设置有电源稳压滤波电路和微处理器以及分别与微控制器相连接的辐照度信号调理电路、LED显示模块电路、电平转换电路和温度信号调理电路，光伏电池通过电源稳压滤波电路与控制电路板连接，光伏电池与辐照度信号调理电路相连接，温度信号调理电路上连接有若干个热敏电阻。
进一步，所述的热敏电阻有四个，一个贴在光伏电池的背板上，一个设置在控制电路板上，另外两个贴在光伏组件的背板上。
更进一步，所述的电平转换电路的输出端连接有可与计算机通信的电平转换器。
采用了上述技术方案后，光伏电池既能作为太阳辐照度传感器精确测量太阳辐照度又能为控制电路板供电，实现了自供电的目的，为户外作业提供了更高的适应能力，贴于光伏组件背板上的热敏电阻可用来测量光伏电池的温度，设置在控制电路板上的热敏电阻用来测量环境温度，贴在光伏组件背板上的热敏电阻可用来测量光伏组件的温度，LED显示模块电路可以实时显示太阳辐照度或温度，连接的电平转换器上可通过数据线与计算机连接，并可以使用计算机对测量数据进行存储、查询，并绘制日辐照度、日温度曲线，为使用者分析光伏系统性能提供依据。
附图说明
图1为本实用新型的用于光伏组件的辐照度及温度监测系统的原理框图；
图2为本实用新型的微控制器及其外围电路的电路原理图；
图3为本实用新型的辐照度信号调理电路和电源稳压滤波电路的电路原理图；
图4为本实用新型的温度信号调理电路的电路原理图；
图5为本实用新型的LED显示模块电路的电路原理图；
图6为本实用新型的电平转换电路的电路原理图。
具体实施方式
为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，
如图1所示，一种用于光伏组件的辐照度及温度监测系统，包括控制电路板，还包括实时测量辐照度的光伏电池，控制电路板上设置有电源稳压滤波电路和微处理器以及分别与微控制器相连接的辐照度信号调理电路、LED显示模块电路、电平转换电路和温度信号调理电路，光伏电池通过电源稳压滤波电路与控制电路板连接，光伏电池与辐照度信号调理电路相连接，温度信号调理电路上连接有若干个热敏电阻。
热敏电阻有四个，一个贴在光伏电池的背板上，一个设置在控制电路板上，另外两个贴在光伏组件的背板上。
如图1所示，电平转换电路的输出端连接有可与计算机通信的电平转换器。
如图2所示，微控制器可以采用Atmel公司生产的ATmegal16L型单片机，它应用模块多，功能强大，编程快捷，功耗小，使用光伏电池足以为它及外部电路供电，JTAG电路为微控制器提供仿真接口，用于调试和下载程序。
如图3所示，采用3W多晶硅光伏电池作为光伏电池为控制电路板供电，并作为太阳辐照度传感器精确测量太阳辐照度。BATTERY+与GND分别接外部光伏电池的正负极，微控制器引脚PD3接SWITCH端，通过控制三极管Q10的导通与截止从而控制MOS管Q9的导通与截止。当MOS管Q9截止时，光伏电池输出的电压通过二极管D4，由稳压芯片AS1117-5稳压至+5V，经过电容滤波后为控制电路板供电，同时为电容C8充电；当MOS管导通时，光伏电池被低阻值电阻R16短路，此时由电容C8输出电压暂时为控制电路板供电，电阻R16的一端接入第一运放器LM358的同相输入端，将电阻上的短路电流值转换为电压值，最终由引脚ADC0端输出，接入微控制器的AD转换器的AD0口。
如图4所示，引脚T1与T1GND分别接热敏电阻两端，首先通过电阻R19与电阻R20组成的电阻网络，将其阻值转为输入第二运放器LM358同相输入端的电压值，第二运放器LM358作为电压跟随器，将电压值输入微控制器的AD转换器，由于热敏电阻的阻温曲线为非线性，为了保证温度测量精确性，在微控制器程序中加入了阻温曲线分段线性插值程序，以提高精度。
如图5所示，使用了4个8段LED数码管，共阴连接，微控制器PB口接B_A至B_DOT端，控制8个型号为9013的三极管Q1~Q8通断，从而使LED数码管实时显示太阳辐照度或温度；
如图6所示，采用了芯片SN75176AD作为电平转换芯片，将ATmegal16L型单片机的串口TXD与RXD信号转换为电平信号，再通过外置的电平转换器，实现与计算机通信。
本实用新型的工作原理如下：
光伏电池既能作为太阳辐照度传感器精确测量太阳辐照度又能为控制电路板供电，实现了自供电的目的，为户外作业提供了更高的适应能力，贴于光伏组件背板上的热敏电阻可用来测量光伏电池的温度，设置在控制电路板上的热敏电阻用来测量环境温度，贴在光伏组件背板上的热敏电阻可用来测量光伏组件的温度，LED显示模块电路可以实时显示太阳辐照度或温度，连接的电平转换器上可通过数据线与计算机连接，并可以使用计算机对测量数据进行存储、查询，并绘制日辐照度、日温度曲线，为使用者分析光伏系统性能提供依据。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，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的保护范围之内。

Claims (3)

1. 一种用于光伏组件的辐照度及温度监测系统，包括控制电路板，其特征在于：还包括实时测量辐照度的光伏电池，控制电路板上设置有电源稳压滤波电路和微处理器以及分别与微控制器相连接的辐照度信号调理电路、LED显示模块电路、电平转换电路和温度信号调理电路，光伏电池通过电源稳压滤波电路与控制电路板连接，光伏电池与辐照度信号调理电路相连接，温度信号调理电路上连接有若干个热敏电阻。
2.根据权利要求1所述的用于光伏组件的辐照度及温度监测系统，其特征在于：所述的热敏电阻有四个，一个贴在光伏电池的背板上，一个设置在控制电路板上，另外两个贴在光伏组件的背板上。
3.根据权利要求1所述的用于光伏组件的辐照度及温度监测系统，其特征在于：所述的电平转换电路的输出端连接有可与计算机通信的电平转换器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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