CN203504819U - 太阳能路灯控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能路灯控制系统，包括充电控制单元、放电控制单元和主控器，其关键在于：所述充电控制单元设置有充电电路，该充电电路输入端接在光伏板电源输出端上，该充电电路输出端接在蓄电池组电源输出端上，所述光伏板电源输出端上连接有采样电路A,所述主控器电压采集端A通过采样电路A采集光伏板的输出电压值，该主控器控制端C通过PWM控制电路控制充电电路。本实用新型结构简单、维护方便；在电池的电量、电压发生变化时，LED灯组的工作电流能恒定于设定值，同时具有过过电流保护功能，可有效保护LED灯组，延长其使用寿命；具有功率调整功能，能适应不同的LED灯组和不同环境对亮度的需求。

Description

太阳能路灯控制系统

技术领域

本实用新型涉及太阳能发电领域，具体涉及一种太阳能路灯控制系统。 

背景技术

目前国家大力提倡构建节约型社会，积极鼓励利用绿色可再生能源，太阳能便成为绿色能源中最佳的选择。 

在人们的生产和生活中，太阳能电池已经得到广泛的应用，如在阳光充足的偏远地区使用太阳能为人们提供照明、生活提供电源；在城市中也大量利用太阳路灯进行照明，可节省大量电力。 

利用太阳能为城市路灯提供电源就必须有相应的太阳能路灯控制器，现有技术中的太阳能路灯控制器输出仅仅是简单的开关，输出电流的大小依靠路灯灯具内部的横流源装置来控制，并且路灯内部的恒流源装置的控制电路通常是升压电路，当蓄电池电量充足时，输出需要进行降压操作对电流进行控制，此时路灯内部的恒流源装置中的控制电路不起作用，输出电流大，路灯灯具容易烧坏，同时在路灯烧坏后需要对路灯中恒流源装置进行维修时，因路灯灯具较高，因此维修十分不方便。 

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的不足，提出一种结构简单、维修方便，输出电流恒定、可调，输出同时具有升压和降压功能的太阳能路灯控制系统。具体技术方案如下： 

一种太阳能路灯控制系统，包括充电控制单元、放电控制单元和主控器，所述主控器为单片机，其关键在于：所述充电控制单元设置有充电电路，该充电电路输入端接在光伏板电源输出端上，该充电电路输出端接在蓄电池组电源输出端上，所述光伏板电源输出端上连接有采样电路A,所述主控器电压采集端A通过采样电路A采集光伏板的输出电压值，该主控器控制端通过PWM控制电路控制充电电路； 

所述放电控制单元设置有放电电路，该放电电路输入端接在蓄电池组电源输出端上，该放电电路输出端接LED灯组电源端，所述蓄电池组电源输出端上连接有采样电路B,所述主控器电压采集端B通过采样电路B采集蓄电池组输出端电压值，该主控器控制端A通过PWM控制电路控制放电电路。 

本实用新型工作原理如下： 

所述主控器中集成设置有实时时钟，通过实时时钟设定太阳能路灯控制控制系统中蓄电池组的充电和放电时间端。在充电时间段时，主控器电压采集端通过采样电路A采集到光伏板的电压值达到设定的充电电压时，主控器根据光伏板输出端的电压值控制端C发出相应的控制信号，通过PWM控制电路控制充电电路中的MOS管，通过调整MOS管栅极的占空比，达到在恒流状态下为蓄电池组充电； 

在放电时间段时，主控器电压采集端通过采样电路B采集到蓄电池组的电压值达到设定的放电电压时，主控器根据蓄电池组输出端的电压值通过内部软件计算后输出对应的控制信号，该控制信号经过PWM控制电路放大等相关处理后输出对应大小的占空比信号控制放电电路中的MOS管，以此达到通过控制放电电路中MOS管的栅极使放电电路输出电流相对恒定，使LED灯组中电流的大小不因蓄电池组电量和电压的改变而变化。 

本实用新型可进一步为： 

所述蓄电池组电源输出端上还连接有电流采样电路，所述主控器电流采集端通过电流采样电路采集蓄电池组电源输出端的电流值。当主控器检测到蓄电池组的电流值大于设定的上限值时，该主控器控制端A便停止发出控制信号，切断放大电路，防止LED灯组因工作电流过大而损坏。 

所述主控器亮度采集端连接有亮度传感器。因天气原因，天黑的时间是阶段性变化的，亮度传感器的设置可弥补利用主控器中的实时时钟控制LED灯组开关的局限性，在主控器通过亮度传感器检测到环境亮度低于设定值时，便开启LED灯组。 

所述放电电路设置有MOS管Q2，该MOS管Q2源极经二极管D2和电感L1接在蓄电池组正电源端，该MOS管Q2漏极串接电阻R6后接在LED灯组电源正端，所述LED灯组电源负端接在蓄电池组负电源端，所述MOS管Q2栅极接在所述PWM控制电路的输第一输出端上，所述二极管D2的正端还串接MOS管Q3后接地，该MOS管Q3栅极连接在PWM控制电路的第二输出端上，所述电阻R6的电源输出端还串接电容C1后接地。该放电电路结构简单，同时具有升压和降压功能，其升压是这样实现的，在蓄电池组电压降低时，主控器通过控制端B发出控制信号经PWM控制电路触发MOS管Q3瞬间导通为电感L1充电，在电感L1充电的同时，电容C1迅速放电保证LED灯组的工作电压不会降低，在MOS管Q3断开后，电感L1放电，可提升放电电路的输出电压，达到升压的目的。 

所述充电电路中设置有MOS管Q1，该MOS管Q1源极接光伏板电源正端，该MOS管Q1源漏极极经二极管D1后接在蓄电池组电源正端上，该蓄电池组负端和光伏板负端相连，所述MOS管Q1栅极和PWM控制电路的第三输出端相连。 

所述PWM控制电路中设置有驱动模块U2，该驱动模块U2三路输入端分别接所述主控器控制端，该驱动模块U2三路输出端分别接在所述MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Q1的栅极上。 

所述蓄电池组电源输出端还连接有电流采样电路，该电流采样电路设置有运算放大器U5和运算放大器U6，所述运算放大器U6正向输入端串接电阻R10后接在蓄电池组电源正端上，同时所述电阻R10还串联在放电电路的放电回路中，该运算放大器U6反向输入端串电阻R16后接在蓄电池组电源负端上，该运算放大器U6反向输入端还串接电阻R17后接在该运算放大器U6的输出端上，该运算放大器U6输出端接在所述运算放大器U5的反向输入端，所述运算放大器U5正向输入端接参考电源，该运算放大器U5输出端接在所述主控器电流采集端。 

所述驱动模块U2输出端通光电耦合器U7对信号进行隔离反向后接在所述MOS管Q1栅极上。在MOS管Q1采用P沟道MOS管时需要对控制信号进行反向。 

所述驱动模块U2为TC4469驱动芯片。 

本实用新型的有益效果为：结构简单、维护方便；在电池的电量、电压发生变化时，LED灯组的工作电流能恒定于设定值，同时具有过过电流保护功能，可有效保护LED灯组，延长其使用寿命；具有功率调整功能，能适应不同的LED灯组和不同环境对亮度的需求。 

附图说明

图1为本实用新型结构框图； 

图2为本实用新型电路结构图； 

图3为本实用新型电流采样电路结构图； 

图4为本实用新型PWM控制电路结构图； 

图5为本实用新型主控器结构图。 

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。 

如图1所示，一种太阳能路灯控制系统，包括充电控制单元1、放电控制 单元2和主控器3，其关键在于：所述充电控制单元1设置有充电电路4，该充电电路4输入端接在光伏板5电源输出端上，该充电电路4输出端接在蓄电池组6电源输出端上，所述光伏板5电源输出端上连接有采样电路A,所述主控器3电压采集端A通过采样电路A采集光伏板5的输出电压值，该主控器3控制端通过PWM控制电路10控制充电电路4； 

如图2所示，所述充电电路4中设置有MOS管Q1，该MOS管Q1源极接光伏板5电源正端，该MOS管Q1源漏极极经二极管D1后接在蓄电池组6电源正端上，该蓄电池组负端和光伏板1负端相连，所述MOS管Q1栅极和PWM控制电路10第三输出端相连。 

如图1所示，所述放电控制单元2设置有放电电路7，该放电电路7输入端接在蓄电池组6电源输出端上，该放电电路7输出端接LED灯组电源端，所述蓄电池组6电源输出端上连接有采样电路B,所述主控器3电压采集端B通过采样电路B采集蓄电池组6输出端电压值，所述电压采集端B为AD0端，该主控器3控制端通过PWM控制电路10控制放电电路7。 

如图2所示，所述放电电路7设置有MOS管Q2，该MOS管Q2为P沟道金氧半场效晶体管，该MOS管Q2源极经二极管D2和电感L1接在蓄电池组1正电源端，该MOS管Q2漏极串接电阻R6后接在LED灯组电源正端，所述LED灯组电源负端接在蓄电池组6负电源端，所述MOS管Q2栅极接在所述PWM控制电路的第一输出端上，所述二极管D2的正端还串接MOS管Q3后接地，该MOS管Q3栅极连接在PWM控制电路的第二输出端上，所述电阻R6的电源输出端还串接电容C1后接地。 

如图4所示，所述PWM控制电路10中设置有驱动模块U2，所述驱动模块U2为TC4469驱动芯片,该TC4469驱动芯片三路输入端分别接在所述主控器3控制端上，具体为PW0、PW1和PW2，该TC4469驱动芯片输出PWM IN1和PWM IN2 端分别接所述MOS管Q3和MOS管Q1的栅极，所述TC4469驱动芯片输出端PWM IN3通过光电耦合器U7对信号进行隔离反向后接在所述MOS管Q1栅极上。 

如图3所示，所述蓄电池组6电源输出端上还连接有电流采样电路8，所述电流采样电路8设置有运算放大器U5和运算放大器U6，所述运算放大器U6正向输入端串接电阻R10后接在蓄电池组6电源正端上，所述电阻R10还串联在放电电路7的放电回路中，该运算放大器U6反向输入端串电阻R16后接在蓄电池组6电源负端上，该运算放大器U6反向输入端还串接电阻R17后接在该运算放大器U6的输出端上，该运算放大器U6输出端接在所述运算放大器U5的反向输入端，所述运算放大器U5正向输入端接参考电源，该运算放大器U5输出端接在所述主控器3电流采集端。所述电阻R10采用康铜丝电阻，康铜丝电阻值不会随着温度和电流的改变而发生变化，放电电路7中电流的变化将引起电阻R10两端电压的改变，运算放大器U6将电阻R10两端电压的改变值进行放大后输入运算放大器U5中和标准电源电源进行对比，将电阻R10的变化数据送入主控器3中，主控器3便能计算出放电电路7中对应的电流数据，达到监控放电电路7中电流的目的，在放电电路7中电流大于设定定值时，及时切断放电电路7，保护LED灯组。 

所述主控器3亮度采集端连接有亮度传感器9。 

本实用新型是这样实现的，主控器3中的实时时钟到达设定的充电时间段，采样电路A将采集的光伏板5输出电压值传输到主控器3中，主控器3对光伏板5输出电压电压进行判断，如达到设定的充电条件，则主控器3内部软件根据计算结果输出端输出相应的大小的占空比信号控制TC4469驱动芯片，该TC4469驱动芯片输出端PWM IN3输出PWM控制信号，该PWM控制信号经过光电耦合器U7隔离反向后驱动充电电路4中大功率P沟道金氧半场效晶体管Q1导通，通过调整PWM控制信号的占空比的大小便可调整光伏板5对蓄电池组6充 电电流的大小； 

主控器3中的实时时钟到达设定的路灯开启时间，或者亮度传感器9检测到自然环境中亮度值低于设置值时，主控器3控制端发出控制信号通过TC4469驱动芯片触发N沟道金氧半场效晶体管栅极，开启路灯；采样电路A将采集的蓄电池组6输出电压的实时值提供给主控器3，在蓄电池组6输出电压较高时，该主控器3根据蓄电池组的输出电压值调整控制端控制信号的占空比大小，从而到达调整P沟道金氧半场效晶体管源极和漏极间的电流值；在蓄电池组6输出电压较低时，主控器3控制端发出控制信号通过TC4469驱动芯片触发N沟道金氧半场效晶体管Q3栅极，使N沟道金氧半场效晶体管Q3短暂导通，在电感L1和电容C1的配合下，提高电压值，同时主控器3控制端发出控制信号通过TC4469驱动芯片触发N沟道金氧半场效晶体管Q2栅极，通过调整主控器3控制端发出控制信号的占空比大小，调整放电电路电流输出的大小，实现负载LED灯组中工作电流的相对恒定，不随着蓄电池组电量、电压的的变化而变化。 

Claims (9)

1.一种太阳能路灯控制系统，包括充电控制单元(1)、放电控制单元（2）和主控器（3），其特征在于：所述充电控制单元(1)设置有充电电路（4），该充电电路（4）输入端接在光伏板（5）电源输出端上，该充电电路（4）输出端接在蓄电池组（6）电源输出端上，所述光伏板（5）电源输出端上连接有采样电路A,所述主控器（3）电压采集端A通过采样电路A采集光伏板（5）的输出电压值，该主控器（3）控制端通过PWM控制电路（10）控制充电电路（4）； 

所述放电控制单元（2）设置有放电电路（7），该放电电路（7）输入端接在蓄电池组（6）电源输出端上，该放电电路（7）输出端接LED灯组电源端，所述蓄电池组（6）电源输出端上连接有采样电路B,所述主控器（3）电压采集端B通过采样电路B采集蓄电池组（6）输出端电压值，该主控器（3）控制端通过PWM控制电路（10）控制放电电路（7）。 

2.根据权利要求1所述太阳能路灯控制系统，其特征在于：所述蓄电池组（6）电源输出端上还连接有电流采样电路（8），所述主控器（3）电流采集端通过电流采样电路（8）采集蓄电池组（6）电源输出端的电流值。 

3.根据权利要求1所述太阳能路灯控制系统，其特征在于：所述主控器（3）亮度采集端连接有亮度传感器（9）。 

4.根据权利要求1所述太阳能路灯控制系统，其特征在于：所述放电电路（7）设置有MOS管Q2，该MOS管Q2源极经二极管D2和电感L1接在蓄电池组（1）正电源端，该MOS管Q2漏极串接电阻R6后接在LED灯组电源正端，所述LED灯组电源负端接在蓄电池组（6）负电源端，所述MOS管Q2栅极接在所述PWM控制电路的第一输出端上，所述二极管D2的正端还串接MOS管Q3后接地，该MOS管Q3栅极连接在PWM控制电路的第二输出端上，所述电阻R6的电源输 出端还串接电容C1后接地。 

5.根据权利要求4所述太阳能路灯控制系统，其特征在于：所述充电电路（4）中设置有MOS管Q1，该MOS管Q1源极接光伏板（5）电源正端，该MOS管Q1源漏极极经二极管D1后接在蓄电池组（6）电源正端上，该蓄电池组负端和光伏板（1）负端相连，所述MOS管Q1栅极和PWM控制电路（10）第三输出端相连。 

6.根据权利要求5所述太阳能路灯控制系统，其特征在于：所述PWM控制电路（10）中设置有驱动模块U2，该驱动模块U2三路输入端分别接所述主控器（3）控制端，该驱动模块U2三路输出端分别接所述MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Q1的栅极上。 

7.根据权利要求2所述太阳能路灯控制系统，其特征在于：所述电流采样电路（8）设置有运算放大器U5和运算放大器U6，所述运算放大器U6正向输入端串接电阻R10后接在蓄电池组（6）电源正端上，所述电阻R10还串联在放电电路（7）的放电回路中，该运算放大器U6反向输入端串电阻R16后接在蓄电池组（6）电源负端上，该运算放大器U6反向输入端还串接电阻R17后接在该运算放大器U6的输出端上，该运算放大器U6输出端接在所述运算放大器U5的反向输入端，所述运算放大器U5正向输入端接参考电源，该运算放大器U5输出端接在所述主控器（3）电流采集端。 

8.根据权利要求6所述太阳能路灯控制系统，其特征在于：所述驱动模块U2输出端还通过光电耦合器U7对信号进行隔离反向后接在所述MOS管Q1栅极上。 

9.根据权利要求6所述太阳能路灯控制系统，其特征在于：所述驱动模块U2为TC4469驱动芯片。 

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