CN204164921U - 一种基于太阳能的自动定时节能灯 - Google Patents

Abstract

一种基于太阳能的自动定时节能灯，包括太阳能充电电路、太阳能发电控制供电电路、电压比较电路、定时/计数电路、照明电路。本系统利用控制电路使太阳能对蓄电池进行有效的充放电。节能灯电路白天接收太阳能转化的电能，经过充放电电路将电能存储到蓄电池中，节能灯电路不工作；当充放电电路系统检测到夜晚光照亮度达到某一程度时，由蓄电池向节能灯电路供电。当蓄电池放电到设定时间后，充放电电路系统将切断节能灯电路，使灯熄灭，蓄电池放电过程结束。这种基于太阳能的自动定时节能灯电路是以太阳能光电转换提供电能，充放电电路中增加了过压、欠压保护，提高了蓄电池的使用寿命。同时生产成本低，节能环保，安装简便，应用范围广。

Description

一种基于太阳能的自动定时节能灯

技术领域

本实用新型涉及照明电器，尤其涉及一种由太阳能供电的带电压保护的自动定时节能灯。 

背景技术

随着人类社会发展地越来越快，对能源的消耗也越来越多，尤其是矿石能源。有必要开发利用新能源，例如太阳能。一般的家用电器所使用的电能都是通过燃烧矿石发电或者是水能发电，这些能源的产生都会对环境造成影响。目前很少使用洁净、低碳环保的太阳能作为能源的常用家电。 

太阳能行业是21世纪的朝阳行业，发展前景十分广阔，在可再生能源行业中，太阳能没有污染、市场空间非常大，太阳能现已经在民用领域内广泛应用于照明、发电等方面，太阳能应用的研究与开发越来越受到世界各国的广泛重视。太阳能自动定时节能灯作为一种新型节能灯具，它与传统的灯具相比有节能、环保、安全、方便、寿命长等许多优点。发展可持续能源和绿色能源从照明这种小方面入手，可节约更多的电能，技术条件和市场环境成熟后可在该领域和其他领域进行广泛推广。 

目前，现有技术中的太阳能自动控制节能灯主要分为两部分。一部分是利用光生伏特效应原理制成的太阳能电池：白天接收太阳辐射能并转化为电能，经过充放电电路将电能存储到蓄电池中，此时节能灯电路不工作。传统充电电路中，蓄电池持续工作，大大降低了蓄电池的使用寿命。另一部分是当电压比较电路检测到夜晚光照亮度暗到某一程度时，由蓄电池向节能灯供电工作。当蓄电池放电到设定时间后，定时/计数电路将切断节能灯电路，使灯熄灭，蓄电池放电结束。 

实用新型内容

针对现有技术中的不足，本实用新型提供了一种基于太阳能的自动定时节能灯。 

本实用新型的技术方案是按以下方式实现。 

一种基于太阳能的自动定时节能灯，包括太阳能充电电路、太阳能发电控制供电电路、电压比较电路、定时/计数电路、照明电路，所述太阳能充电电路包括太阳能板BT1、蓄电池BT2、继电器J2、电压比较器U3A、三极管Q1、稳压二极管VD1、整流二极管D1、普通二极管D2、电位器RP1、电位器RP2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电阻R7，所述太阳能板BT1负极接地，其正极接整流二极管D1的正极，整流二极管D1的负极分别接三极管Q1的发射极、通过电阻R5接5V电源、通过电阻R6接电位器RP2的一端、蓄电池BT2的正极，三极管Q1的集电极通过电阻R1接到普通二极管D2的负极，普通二极管D2的正极接地，继电器J2的一端接电阻R1和普通二极管D2之间的连接线，继电器J2的另一端接地，三极管Q1的基极通过电阻R2和电阻R3接电位器RP1的一端，电压比较器U3A的输出端接电阻R2和电阻R3之间的连接线，电压比较器U3A的电源端接VCC，电压比较器U3A的地端接GND，电压比较器U3A的反向输入端接电位器RP2的滑动端，电压比较器U3A的正向输入端通过电阻R4接5V电源，电位器RP1的另一端接电压比较器U3A的正向输入端与电阻R4之间的连接线上，电位器RP1的另一端与电位器RP1的滑动端接在一起，稳压二极管VD1的负极接5V电源，稳压二极管VD1的正极接地，电位器RP2的另一端通过电阻R7接地，蓄电池BT2的负极接地；所述太阳能充电电路中的太阳能板BT1向蓄电池BT2充电达到上限点时，所述太阳能充电电路中的太阳能板BT1与蓄电池BT2脱离、停止充电；所述太阳能充电电路中的蓄电池BT2向负载供电使电压降到回充点时，所述太阳能充电电路中的太阳能板BT1与蓄电池BT2并联、开始充电；所述太阳能发电控制供电电路包括电压比较器U3B、三极管Q2、场效应管Q8、稳压管二极管VD2、电位器RP3、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14和电阻R15；所述电位器RP3的一端通过电阻R8接蓄电池BT2的正极，电位器RP3的另一端通过电阻R9接地，电压比较器U3B的反向输入端接电位器RP3的滑动端，电压比较器U3B的电源端接VCC，电压比较器U3B的地端接GND，电压比较器U3B的正向输入端通过电阻R10接5V电源，电阻R11的一端接到电阻R10与电压比较器U3B的正向输入端的连接线上，电阻R11的另一端通过电阻R12接到蓄电池BT2的正极，电压比较器U3B的输出端分别接通过电阻R13的三极管Q2的基极和电阻R11和电阻R12的连接线上，三极管Q2的发射极接到蓄电池BT2的正极，三极管Q2的集电极通过电阻R14和电阻R15接地，稳压管二极管VD2的负极接到电阻R14和电阻R15的连接线上，稳压管二极管VD2的正极接地，场效应管Q8的栅极接到电阻R14和电阻R15的连接线上，场效应管Q8的源极接地，场效应管Q8的漏极接第一输出端；所述太阳能发电控制供电电路在蓄电池BT2电压降到下限阈值时断开输出负载，所述太阳能发电控制供电电路在蓄电池BT2电压高于上限阈值时蓄电池向负载供电。 

作为优选，所述电压比较电路包括555定时器U1、电解电容C2、瓷片电容C3、光敏电阻RL、电位器RP4和电阻R16；所述555定时器U1的第一管脚接地，555定时器U1的第二管脚接电解电容C2的正极，电解电容C2的负极接地，555定时器U1的第三管脚接第二输出端，555定时器U1的第四管脚和第八管脚连接到一起接到光敏电阻RL的一端，光敏电阻RL的另一端接到电位器RP4的一端，555定时器U1的第六管脚分别接到电解电容C2的正极、通过电阻R16接到光敏电阻RL和电位器RP4的连接线上，电位器R94的另一端和滑动端连接到一起接地，55定时器U1的第五管脚通过瓷片电容C3接地。 

作为优选，所述定时/计数电路包括计数/分频器U2、开关S1、普通二极管D3、电解电容C4、瓷片电容C5、瓷片电容C6、电阻R17、电阻R18、电阻R19和电阻R20；所述的计数/分频器U2第三管脚接到普通二极管D3的正极，计数/分频器U2第十一管脚分别接到普通二极管D3的负极、通过电阻R19接到开关S1的一端，计数/分频器U2第十管脚通过电阻R18和电阻R17接到电阻R19和开关S1的连接线上，计数/分频器U2第九管脚通过瓷片电容C5接到开关S1的一端，开关S1的另一端接到电阻R17和电阻R18的链接线上，计数/分频器U2第八管脚和计数/分频器U2第十二管脚接地，计数/分频器U2第十六管脚通过瓷片电容C6和电阻R20接地。 

作为优选，所述照明电路包括三极管Q3、普通二极管D4、普通二极管D5、电阻R21、电阻R22、电阻R23和LED灯组；所述的三极管Q3的基极通过电阻R21和电阻R22接到普通二极管D4的正极，普通二极管D4的负极接普通二极管D5的正极，普通二极管D5的负极接LED灯组的正极，LED灯组的负极通过电阻R23接到三极管Q3的集电极。 

本实用新型与现有技术相比所产生的有益效果是：这种基于太阳能的自动定时节能灯电路是以太阳能光电转换提供电能，充放电电路中增加了过压、欠压保护，提高了蓄电池的使用寿命。同时自动定时节能灯生产成本低，节能环保，可自动调节，安装简便，应用范围广。 

附图说明

附图1为本实用新型的系统结构框图。 

附图2为本实用新型的太阳能充电电路和太阳能发电控制供电电路原理图。 

附图3为本实用新型的电压比较电路原理图。 

附图4为本实用新型的定时/计数电路原理图。 

附图5为本实用新型的照明电路原理图。 

具体实施方式

下面结合附图说明本实用新型的具体工作原理。 

一种基于太阳能的自动定时节能灯，包括太阳能充电电路、太阳能发电控制供电电路、电压比较电路、定时/计数电路、照明电路，其特征在于：所述太阳能充电电路包括太阳能板BT1、蓄电池BT2、继电器J2、电压比较器U3A、三极管Q1、稳压二极管VD1、整流二极管D1、普通二极管D2、电位器RP1、电位器RP2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电阻R7，所述太阳能板BT1负极接地，其正极接整流二极管D1的正极，整流二极管D1的负极分别接三极管Q1的发射极、通过电阻R5接5V电源、通过电阻R6接电位器RP2的一端、蓄电池BT2的正极，三极管Q1的集电极通过电阻R1接到普通二极管D2的负极，普通二极管D2的正极接地，继电器J2的一端接电阻R1和普通二极管D2之间的连接线，继电器J2的另一端接地，三极管Q1的基极通过电阻R2和电阻R3接电位器RP1的一端，电压比较器U3A的输出端接电阻R2和电阻R3之间的连接线，电压比较器U3A的电源端接VCC，电压比较器U3A的地端接GND，电压比较器U3A的反向输入端接电位器RP2的滑动端，电压比较器U3A的正向输入端通过电阻R4接5V电源，电位器RP1的另一端接电压比较器U3A的正向输入端与电阻R4之间的连接线上，电位器RP1的另一端与电位器RP1的滑动端接在一起，稳压二极管VD1的负极接5V电源，稳压二极管VD1的正极接地，电位器RP2的另一端通过电阻R7接地，蓄电池BT2的负极接地；所述太阳能充电电路中的太阳能板BT1向蓄电池BT2充电达到上限点时，所述太阳能充电电路中的太阳能板BT1与蓄电池BT2脱离、停止充电；所述太阳能充电电路中的蓄电池BT2向负载供电使电压降到回充点时，所述太阳能充电电路中的太阳能板BT1与蓄电池BT2并联、开始充电；所述太阳能发电控制供电电路包括电压比较器U3B、三极管Q2、场效应管Q8、稳压管二极管VD2、电位器RP3、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14和电阻R15；所述电位器RP3的一端通过电阻R8接蓄电池BT2的正极，电位器RP3的另一端通过电阻R9接地，电压比较器U3B的反向输入端接电位器RP3的滑动端，电压比较器U3B的电源端接VCC，电压比较器U3B的地端接GND，电压比较器U3B的正向输入端通过电阻R10接5V电源，电阻R11的一端接到电阻R10与电压比较器U3B的正向输入端的连接线上，电阻R11的另一端通过电阻R12接到蓄电池BT2的正极，电压比较器U3B的输出端分别接通过电阻R13的三极管Q2的基极和电阻R11和电阻R12的连接线上，三极管Q2的发射极接到蓄电池BT2的正极，三极管Q2的集电极通过电阻R14和电阻R15接地，稳压管二极管VD2的负极接到电阻R14和电阻R15的连接线上，稳压管二极管VD2的正极接地，场效应管Q8的栅极接到电阻R14和电阻R15的连接线上，场效应管Q8的源极接地，场效应管Q8的漏极接第一输出端；所述太阳能发电控制供电电路在蓄电池BT2电压降到下限阈值时断开输出负载，所述太阳能发电控制供电电路在蓄电池BT2电压高于上限阈值时蓄电池向负载供电。 

 所述电压比较电路包括555定时器U1、电解电容C2、瓷片电容C3、光敏电阻RL、电位器RP4和电阻R16；所述555定时器U1的第一管脚接地，555定时器U1的第二管脚接电解电容C2的正极，电解电容C2的负极接地，555定时器U1的第三管脚接第二输出端，555定时器U1的第四管脚和第八管脚连接到一起接到光敏电阻RL的一端，光敏电阻RL的另一端接到电位器RP4的一端，555定时器U1的第六管脚分别接到电解电容C2的正极、通过电阻R16接到光敏电阻RL和电位器RP4的连接线上，电位器R94的另一端和滑动端连接到一起接地，55定时器U1的第五管脚通过瓷片电容C3接地。 

所述定时/计数电路包括计数/分频器U2、开关S1、普通二极管D3、电解电容C4、瓷片电容C5、瓷片电容C6、电阻R17、电阻R18、电阻R19和电阻R20；所述的计数/分频器U2第三管脚接到普通二极管D3的正极，计数/分频器U2第十一管脚分别接到普通二极管D3的负极、通过电阻R19接到开关S1的一端，计数/分频器U2第十管脚通过电阻R18和电阻R17接到电阻R19和开关S1的连接线上，计数/分频器U2第九管脚通过瓷片电容C5接到开关S1的一端，开关S1的另一端接到电阻R17和电阻R18的链接线上，计数/分频器U2第八管脚和计数/分频器U2第十二管脚接地，计数/分频器U2第十六管脚通过瓷片电容C6和电阻R20接地。 

所述照明电路包括三极管Q3、普通二极管D4、普通二极管D5、电阻R21、电阻R22、电阻R23和LED灯组；所述的三极管Q3的基极通过电阻R21和电阻R22接到普通二极管D4的正极，普通二极管D4的负极接普通二极管D5的正极，普通二极管D5的负极接LED灯组的正极，LED灯组的负极通过电阻R23接到三极管Q3的集电极。 

本实施方式中，如附图1所示，一种基于太阳能的自动定时节能灯包括太阳能充电电路、太阳能发电控制供电电路、电压比较电路、定时/计数电路、照明电路。 

如附图2所示，所述太阳能充电电路由太阳能板BT1、蓄电池BT2、继电器J2、电压比较器LM393的U3A、9012三极管Q1、5.1V稳压二极管VD1、1N4007整流二极管D1、1N4148普通二极管D2、20KΩ电位器RP1、2KΩ电位器RP2、20Ω电阻R1、30KΩ电阻R2、30KΩ电阻R3、2KΩ电阻R4、5.1KΩ电阻R5、8.2KΩ电阻R6和5.1KΩ电阻R7组成。其工作原理是：白天太阳能板向蓄电池充电，当蓄电池随太阳能的不断充入，电压缓慢上升，到达上限点时候，U3A的反相端电压高于同相端，出低电平，三极管Q1导通，继电器吸合，将太阳能与蓄电池脱离，停止充电；同时蓄电池向负载供电，当电池电压降到回充点时候，U3A输出开路（集电极开路输出），三极管截止，继电器放开，其常闭触点将太阳能板与蓄电池并联，进行充电；所述太阳能发电控制供电电路由电压比较器LM393的U3B、9012三极管Q2、50N06场效应管Q8、9.1V稳压管二极管VD2、470μF电解电容C1、2KΩ电位器RP3、5.1KΩ电阻R8、5.1KΩ电阻R9、10KΩ电阻R10、68KΩ电阻R11、10KΩ电阻R12、10KΩ电阻R13、1KΩ电阻R14和5.1KΩ电阻R15组成。其工作原理是：当蓄电池电压降到一定值（10.5V），（为了防止电池过放损坏，应该及时将电池与负载断开）。U3B输出开路，三极管Q2截止，集电极没有电流，R15电压为0，场效应管截止。输出负载被断开。当电池电压高于一定值时（一般要调到12.5V以上，欠压后，负载断开，电池电压会慢慢回升到12V左右），U3B输出低电平，三极管Q2导通，输出高电压，控制场效管导通，蓄电池通过Q4向负载供电。 

如附图3所示，所述电压比较电路由555定时器U1、100μF电解电容C2、0.01μF瓷片电容C3、100Ω光敏电阻RL、50KΩ电位器RP4和10KΩ电阻R16组成。其工作原理是：白天，光敏电阻RL呈低阻状态，U1的2脚和6脚的电压大于2/3Vcc，U1的第3脚输出低电平；晚上，光敏电阻RL呈高阻状态，U1的2脚和6脚的电压小于1/3Vcc，U1的第3脚输出高电平。 

如附图4所示，所述定时/计数电路由计数/分频器U2、1N4148普通二极管D3、47μF电解电容C4、0.33μF瓷片电容C5、0.68μF瓷片电容C6、10KΩ电阻R17、20KΩ电阻R18、51KΩ电阻R19和20KΩ电阻R20组成。其工作原理是：U2是一块带振荡器的14位二进制串行计数/分频器HCF4060，在电路中，它作为定时器使用。C5、R17～R19与U2内部电路组成振荡电路，其产生的正尖脉冲使U2自动清零，开始计时，此时U2的3脚输出低电平。经过一段时间后，U2的3脚跳为高电平。当U2的第3脚输出的高电平经隔离二极管D3加在U2的脉冲输入端第11脚，使U2停止振荡，电路的这种状态一直保持到天亮时U2断电为止。延时时间由R17、R18、R19及C5的参数确定（T=1.1RC)。 

如附图5所示，所述照明电路由9012三极管Q3、1N4148普通二极管D4、1N4148普通二极管D5、5.1KΩ电阻R21、电阻R22、 1KΩ的电阻R23和LED灯组组成。其工作原理是：照明电路主要由D4、D5、照明灯组和Q3组成，,Q3导通，断开太阳能板的充电回路，接通LED灯组。一段时间后，Q3截止，LED灯组灭。按电路给定的数据，当开关S1断开时，定时时间随R17、R18、R19及C5的参数确定；当开关闭合时，定时时间随R17、R18、R19及C5的参数确定。 

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。 

Claims (4)

1.一种基于太阳能的自动定时节能灯，包括太阳能充电电路、太阳能发电控制供电电路、电压比较电路、定时/计数电路、照明电路，其特征在于：所述太阳能充电电路包括太阳能板BT1、蓄电池BT2、继电器J2、电压比较器U3A、三极管Q1、稳压二极管VD1、整流二极管D1、普通二极管D2、电位器RP1、电位器RP2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电阻R7，所述太阳能板BT1负极接地，其正极接整流二极管D1的正极，整流二极管D1的负极分别接三极管Q1的发射极、通过电阻R5接5V电源、通过电阻R6接电位器RP2的一端、蓄电池BT2的正极，三极管Q1的集电极通过电阻R1接到普通二极管D2的负极，普通二极管D2的正极接地，继电器J2的一端接电阻R1和普通二极管D2之间的连接线，继电器J2的另一端接地，三极管Q1的基极通过电阻R2和电阻R3接电位器RP1的一端，电压比较器U3A的输出端接电阻R2和电阻R3之间的连接线，电压比较器U3A的电源端接VCC，电压比较器U3A的地端接GND，电压比较器U3A的反向输入端接电位器RP2的滑动端，电压比较器U3A的正向输入端通过电阻R4接5V电源，电位器RP1的另一端接电压比较器U3A的正向输入端与电阻R4之间的连接线上，电位器RP1的另一端与电位器RP1的滑动端接在一起，稳压二极管VD1的负极接5V电源，稳压二极管VD1的正极接地，电位器RP2的另一端通过电阻R7接地，蓄电池BT2的负极接地；所述太阳能充电电路中的太阳能板BT1向蓄电池BT2充电达到上限点时，所述太阳能充电电路中的太阳能板BT1与蓄电池BT2脱离、停止充电；所述太阳能充电电路中的蓄电池BT2向负载供电使电压降到回充点时，所述太阳能充电电路中的太阳能板BT1与蓄电池BT2并联、开始充电；所述太阳能发电控制供电电路包括电压比较器U3B、三极管Q2、场效应管Q8、稳压管二极管VD2、电位器RP3、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14和电阻R15；所述电位器RP3的一端通过电阻R8接蓄电池BT2的正极，电位器RP3的另一端通过电阻R9接地，电压比较器U3B的反向输入端接电位器RP3的滑动端，电压比较器U3B的电源端接VCC，电压比较器U3B的地端接GND，电压比较器U3B的正向输入端通过电阻R10接5V电源，电阻R11的一端接到电阻R10与电压比较器U3B的正向输入端的连接线上，电阻R11的另一端通过电阻R12接到蓄电池BT2的正极，电压比较器U3B的输出端分别接通过电阻R13的三极管Q2的基极和电阻R11和电阻R12的连接线上，三极管Q2的发射极接到蓄电池BT2的正极，三极管Q2的集电极通过电阻R14和电阻R15接地，稳压管二极管VD2的负极接到电阻R14和电阻R15的连接线上，稳压管二极管VD2的正极接地，场效应管Q8的栅极接到电阻R14和电阻R15的连接线上，场效应管Q8的源极接地，场效应管Q8的漏极接第一输出端；所述太阳能发电控制供电电路在蓄电池BT2电压降到下限阈值时断开输出负载，所述太阳能发电控制供电电路在蓄电池BT2电压高于上限阈值时蓄电池向负载供电。

2.根据权利要求1所述的一种基于太阳能的自动定时节能灯，其特征在于：所述电压比较电路包括555定时器U1、电解电容C2、瓷片电容C3、光敏电阻RL、电位器RP4和电阻R16；所述555定时器U1的第一管脚接地，555定时器U1的第二管脚接电解电容C2的正极，电解电容C2的负极接地，555定时器U1的第三管脚接第二输出端，555定时器U1的第四管脚和第八管脚连接到一起接到光敏电阻RL的一端，光敏电阻RL的另一端接到电位器RP4的一端，555定时器U1的第六管脚分别接到电解电容C2的正极、通过电阻R16接到光敏电阻RL和电位器RP4的连接线上，电位器R94的另一端和滑动端连接到一起接地，55定时器U1的第五管脚通过瓷片电容C3接地。

3.根据权利要求1所述的一种基于太阳能的自动定时节能灯，其特征在于：所述定时/计数电路包括计数/分频器U2、开关S1、普通二极管D3、电解电容C4、瓷片电容C5、瓷片电容C6、电阻R17、电阻R18、电阻R19和电阻R20；所述的计数/分频器U2第三管脚接到普通二极管D3的正极，计数/分频器U2第十一管脚分别接到普通二极管D3的负极、通过电阻R19接到开关S1的一端，计数/分频器U2第十管脚通过电阻R18和电阻R17接到电阻R19和开关S1的连接线上，计数/分频器U2第九管脚通过瓷片电容C5接到开关S1的一端，开关S1的另一端接到电阻R17和电阻R18的链接线上，计数/分频器U2第八管脚和计数/分频器U2第十二管脚接地，计数/分频器U2第十六管脚通过瓷片电容C6和电阻R20接地。

4.根据权利要求1所述的一种基于太阳能的自动定时节能灯，其特征在于：所述照明电路包括三极管Q3、普通二极管D4、普通二极管D5、电阻R21、电阻R22、电阻R23和LED灯组；所述的三极管Q3的基极通过电阻R21和电阻R22接到普通二极管D4的正极，普通二极管D4的负极接普通二极管D5的正极，普通二极管D5的负极接LED灯组的正极，LED灯组的负极通过电阻R23接到三极管Q3的集电极。