CN204104192U - 一种多照明模式的独立太阳能路灯系统 - Google Patents

一种多照明模式的独立太阳能路灯系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种多照明模式的独立太阳能路灯系统，通过为独立太阳能路灯系统设计了3个模拟量检测通道，它们和低功耗单片机微处理器系统一起组成太阳能路灯系统的实时参数检测系统，并且根据对这些参数实时计算，智能决策合适的充电电压，控制DC/DC模块PWMⅠ按照马斯曲线要求高效地进行充电，既要蓄电池无气体析出，也使太阳能电池板转化的电能以最大功率对蓄电池充电，本系统采用电压变化率算法和温度变化率算法相结合的充电算法精细控制蓄电池的充电过程，对蓄电池寿命有质的提高，在夜间照明模式下，控制系统根据蓄电池的电压和放电变化，结合蓄电池的温度变化，智能调节路灯亮度，保护蓄电池不过放电。

Description

一种多照明模式的独立太阳能路灯系统
技术领域
本实用新型涉及一种多照明模式的独立太阳能路灯系统，属于太阳能光伏照明技术领域。
背景技术
在太阳能光伏照明系统的工程中，运行成本最高的是蓄电池的失效。因为太阳能电池板输出的电能对蓄电池的充电效率和蓄电池组的寿命影响是一对矛盾，LED路灯的照明控制和蓄电池组的寿命也是一对矛盾，它们是太阳能路灯最关键的技术。目前已有的产品由于系统检测量的不足，根本做不到智能化的高效率充电和蓄电池的寿命关注，也无法做到LED路灯的智能化照明调节和蓄电池的放电保护。为克服这些技术不足。
实用新型内容
本实用新型的目的是：提供一种多照明模式的独立太阳能路灯系统，能有效解决上述背景的问题，以克服现有技术的不足。
本实用新型的技术方案
一种多照明模式的独立太阳能路灯系统，包括太阳能光伏组组、LED路灯、蓄电池组和低功耗微处理器检测控制系统，在太阳能光伏组和蓄电池组的正极之间串联有PWMⅠ；在太阳能光伏组的输出线与PWMⅠ的连接点上并联有电压检测模块Ⅰ；在蓄电池组的正极与LED路灯之间串联有PWMⅡ；在蓄电池组的正极与PWMⅡ的连接线上接有DC/DC转换模块，提供低功耗微处理器系统的工作电源；在蓄电池组的正极与PWMⅡ的连接线上还连接有电压检测模块Ⅱ；在低功耗微处理器系统的3个A/D输入引脚分别连接了电压检测模块Ⅰ、电压检测模块Ⅱ和蓄电池组的温度检测模块的模拟量输入；在低功耗微处理器系统的2个PWM引脚分别连接PWMⅠ和PWMⅡ模块的控制端；在低功耗微处理器系统上的9个开关量输出引脚连接了2个数码管显示模块；在低功耗微处理器系统上的3个开关量输入引脚分别连接了设置开关组的多功能按钮B和照明模式开关S0和S1。
前述的多照明模式的独立太阳能路灯系统中，通过设置开关组的模式开关S0和S1，可以选择已经预先存储在微处理器系统中的太阳能路灯的4个照明模式之一为当前工作模式，开关S0和S1是按照二进制编码完成4种模式选择的。
前述的多照明模式的独立太阳能路灯系统中，系统的设置开关组的按钮B是一个多功能按钮，通过按动按钮B，可以查询太阳能电池板当前的输出电压、蓄电池当前的电压和温度，当前蓄电池组在设定的照明模式下能够照明的小时数，以及系统故障数据信息，这些数据都组合显示在显示模块上。长按按钮B在3秒以上，分别能够进行白天试灯和关闭试灯等功能。
前述的多照明模式的独立太阳能路灯系统中，控制系统在太阳能光伏组的输出端和PWMⅡ的电源输出端分别设有TVS防雷保护管。
前述的多照明模式的独立太阳能路灯系统中，通过太阳能光伏组组输出电压检测模块Ⅰ的输出电压判断天黑点亮LED路灯照明，同时，在天亮时也根据电压检测模块Ⅰ的输出电压判断天亮灭灯；也可以选择微处理器系统的时钟控制路灯的点亮时间和灭灯时间。
前述的多照明模式的独立太阳能路灯系统中，无论当前太阳能路灯在哪种照明模式下工作，控制系统都会根据蓄电池的剩余电量智能调节路灯亮度，保护蓄电池不过放电。
由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本实用新型为独立太阳能路灯系统设计了3个模拟量检测通道，即太阳能光伏组输出电压检测模块Ⅰ，蓄电池组电压检测模块Ⅱ，蓄电池组温度检测模块，它们和低功耗单片机微处理器系统一起组成太阳能路灯系统的实时参数检测系统，并且根据对这些参数实时计算，智能决策合适的充电电压，控制PWMⅠ按照马斯曲线要求高效地进行充电，既要蓄电池无气体析出，也使太阳能电池板转化的电能以最大功率对蓄电池充电，本系统采用电压变化率算法和温度变化率算法相结合的充电算法精细控制蓄电池的充电过程，经过多次实验对比，确认该算法高效实用，对蓄电池寿命有质的提高，达到PWM充电模式的智能高效运行，比通常的蓄电池三阶段充电方式更精细，在夜间照明模式下，控制系统根据蓄电池的电压和放电变化，结合蓄电池的温度变化，智能调节路灯亮度，保护蓄电池不过放电；在太阳能路灯工程中，用户常常有个性化的照明节能要求，目前有的产品可以定制，但用户在使用中如果还有新的要求就不易实现，因此，本发明设计了最常用的4种照明模式，用户可以随时选择，满足个性化需求；在太阳能路灯工程施工中，或者在维护检修中，需要检测太阳能电池板、蓄电池、LED路灯的安装运行情况、以及试灯等等，通常需要安装人员或者维修人员使用万用表等仪表逐项地检测，比较麻烦。本发明设计了多功能按钮B，可以迅速查询太阳能电池板当前的输出电压、蓄电池当前的电压和温度，以及系统故障的数据信息，还具有白天试灯等等功能。在安装、维护和检修中特别方便。
附图说明
附图1为本实用新型的系统图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进一步的详细说明，但不作为对本实用新型的任何限制。
本实用新型的实施例：一种高智能化多照明模式的独立太阳能路灯系统，包括太阳能光伏组组1、LED路灯3、蓄电池组2和低功耗微处理器检测控制系统10，在太阳能光伏组1和蓄电池组2的正极之间串联PWMⅠ4；在太阳能光伏组1的输出线与PWMⅠ4的连接点上并联有TVS防雷保护管13和电压检测模块Ⅰ6；在蓄电池组2的正极与LED路灯3之间串联有PWMⅡ5；在蓄电池组2的正极与PWMⅡ5的连接线上接有DC/DC8转换模块，提供低功耗微处理器系统10的工作电源；在蓄电池组2的正极与PWMⅡ5模块的连接线上还连接有电压检测模块Ⅱ9；在低功耗微处理器系统10的3个A/D输入引脚分别连接了电压检测模块Ⅰ6、电压检测模块Ⅱ9和蓄电池组2的温度检测模块7的模拟量输入；在低功耗微处理器系统10的2个PWM引脚分别连接PWMⅠ4模块和PWMⅡ5模块的控制端；在低功耗微处理器系统10上的9个开关量输出引脚连接了2个数码管显示模块11；在低功耗微处理器系统10上的3个开关量输入引脚分别连接了设置开关组12的多功能按钮B和照明模式开关S0和S1；在PWMⅡ5模块的输出线与LED路灯连接线上并联了一个TVS防雷保护管14。
其中通过设置开关组12的模式开关S0和S1，可以选择已经预先存储在微处理器系统中的太阳能路灯的4个照明模式之一为当前工作模式，开关S0和S1是按照二进制编码完成4种模式选择的。
系统的设置开关组12的按钮B是一个多功能按钮，通过按动按钮B，可以查询太阳能电池板当前的输出电压、蓄电池当前的电压和温度，当前蓄电池组在设定的照明模式下能够照明的小时数，以及系统故障数据信息，这些数据都组合显示在显示模块11上，长按按钮B在3秒以上，分别能够进行白天试灯和关闭试灯等功能。
通过太阳能光伏组组输出电压检测模块Ⅰ6的输出电压判断天黑点亮LED路灯照明，同时，在天亮时也根据电压检测模块Ⅰ6的输出电压判断天亮灭灯；也可以选择微处理器系统的时钟控制路灯的点亮时间和灭灯时间。
无论当前太阳能路灯在哪种照明模式下工作，控制系统都会根据蓄电池的剩余电量智能调节路灯亮度，保护蓄电池不过放电。
其中本实施例中所表述的低功耗微处理器检测控制系统10、电压检测模块Ⅰ6、电压检测模块Ⅱ9和温度检测模块7都为现有技术常规产品，只要上述产品型号和类型只要能满足本系统的设计要求，本系统都可采取。
具体实施过程
白天太阳能光伏组把太阳的光能转换成电能，它的输出电压送到PWMⅠ，在微处理器的控制下转换成适合蓄电池当前充电的电压，高效地储存电能。夜晚微处理器控制DC/DC模块PWMⅡ把蓄电池的能量转换成适合LED路灯需要的电压，路灯点亮，微处理器系统控制PWMⅠ、PWMⅡ的技术是太阳能路灯最关键的技术，白天既要最大限度储存太阳能电池板输出的电能，又要保护蓄电池不要过充，延长使用寿命；晚上微处理器系统根据蓄电池的电压和放电变化，结合蓄电池的温度变化，智能调节路灯亮度，既充分利用蓄电池能量，又要保护蓄电池不过放电，这些精细控制信号来源于本发明的控制算法，微处理器系统通过太阳能光伏组输出电压检测模块Ⅰ，蓄电池组电压检测模块Ⅱ，蓄电池组温度检测模块获得系统的实时数据，再根据这些参数计算，白天智能决策合适的充电电压，晚上智能决策LED路灯的亮度。
通过设计了设置开关组的模式开关S0和S1，按照二进制编码完成4种路灯照明模式选择，满足用户的个性化照明节能要求。例如，从天黑到23:30以正常亮度点亮路灯，后半夜降低亮度以节省电力等等。
通过设计了多功能按钮B，通过按动按钮B，可以查询太阳能电池板当前的输出电压、蓄电池当前的电压和温度，当前蓄电池组在设定的照明模式下能够照明的小时数，以及系统故障数据信息，这些数据都组合显示在显示模块上。长按按钮B在3秒以上，分别能够进行白天试灯和关闭试灯等功能。方便太阳能路灯的按照、维护和修理，提高维护效率。
在太阳能光伏组的输出端和PWMⅡ模块的电源输出端分别设计了TVS防雷保护管和，使太阳能路灯的防雷安全性能提高。
具有两种方式控制路灯天黑点亮和天亮灭灯，可以选择环境亮度感应方式，即通过太阳能光伏组输出电压确定；也可以选择时钟控制方式，即由微处理器时钟控制。 

Claims (3)

1.一种多照明模式的独立太阳能路灯系统，包括太阳能光伏组组（1）、LED路灯（3）、蓄电池组（2）和低功耗微处理器检测控制系统（10），其特征在于：在太阳能光伏组（1）和蓄电池组（2）的正极之间串联有PWMⅠ（4）；在太阳能光伏组（1）的输出线与PWMⅠ（4）的连接点上并联有电压检测模块Ⅰ（6）；在蓄电池组（2）的正极与LED路灯（3）之间串联有PWMⅡ（5）；在蓄电池组（2）的正极与PWMⅡ（5）的连接线上接有DC/DC（8）转换模块，提供低功耗微处理器系统（10）的工作电源；在蓄电池组（2）的正极与PWMⅡ（5）DC/DC模块的连接线上还连接有电压检测模块Ⅱ（9）；在低功耗微处理器系统（10）的3个A/D输入引脚分别连接了电压检测模块Ⅰ（6）、电压检测模块Ⅱ（9）和蓄电池组（2）的温度检测模块（7）的模拟量输入；在低功耗微处理器系统（10）的2个PWM引脚分别连接PWMⅠ（4）和PWMⅡ（5）的控制端；在低功耗微处理器系统（10）上的9个开关量输出引脚连接了2个数码管显示模块（11）；在低功耗微处理器系统（10）上的3个开关量输入引脚分别连接了设置开关组（12）的多功能按钮B和照明模式开关S0和S1。
2.根据权利要求1所述的多照明模式的独立太阳能路灯系统，其特征在于：通过设置开关组（12）的模式开关S0和S1，可以选择已经预先存储在微处理器系统中的太阳能路灯的4个照明模式之一为当前工作模式，开关S0和S1是按照二进制编码完成4种模式选择的。
3.根据权利要求1所述的多照明模式的独立太阳能路灯系统，其特征在于：控制系统在太阳能光伏组（1）的输出端和DC/DC模块PWMⅡ（5）的电源输出端分别设有TVS防雷保护管（13）和（14）。
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CN107733064A (zh) * 2017-11-14 2018-02-23 深圳市百仕特电子有限公司 一种基于太阳能的分离式电源及led照明灯
CN109041376A (zh) * 2018-07-27 2018-12-18 惠州市德赛西威汽车电子股份有限公司 一种多用途车载手电筒及其设计方案
CN109599915A (zh) * 2018-12-13 2019-04-09 湖南亿福照明科技有限公司 太阳能路灯控制装置与系统

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