CN204986823U - 一种高效太阳能路灯 - Google Patents

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余育耀
黄东波
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Abstract

本实用新型公开了一种高效太阳能路灯,包括:太阳能电池板、太阳能充放电控制模块、储能电路模块和LED路灯,所述太阳能充放电控制模块包括单片机控制电路模块、LED照明驱动电路模块、温度传感器和最大功率点跟踪电路模块;最大功率点跟踪电路模块分别与储能电路模块和单片机控制电路模块连接;单片机控制电路模块分别与最大功率点跟踪电路模块、温度传感器、LED照明驱动电路模块和储能电路模块连接;所述储能电路模块和LED照明驱动电路模块连接;所述LED照明驱动电路模块和LED路灯连接。本设计利用最大功率点跟踪电路模块与单片机控制电路模块相结合,有效地提高太阳能利用效率和蓄电池的充放电控制的问题。

Description

一种高效太阳能路灯
技术领域
本实用新型涉及路灯技术领域,特别是一种高效太阳能路灯。
背景技术
在能源日益紧张,污染严重的今天,太阳能作为一种清洁、可持续利用的能源,引起大家的重视,得到了开发和应用。太阳能发电技术是太阳能开发的一个重要方面,常以LED照明技术相结合,构成不受区域限制的照明系统,广泛应用。照明系统通常由太阳能电池板、控制系统、蓄电池和LED等构成,由于太阳能电池板输出的太阳能会受环境的影响,如何跟踪最大功率点,提高太阳能利用效率,成为大家关注的问题。另一方面,如何更好控制蓄电池的充放电,延长蓄电池的寿命,节约成本,也是设计者需要关系的方面。
实用新型内容
本实用新型提供一种高效太阳能路灯,其利用最大功率点跟踪电路模块与单片机控制电路模块相结合,有效地提高太阳能利用效率和蓄电池的充放电控制的问题。
本实用新型所采用的具体技术方案为:
一种高效太阳能路灯,包括:太阳能电池板、太阳能充放电控制模块、储能电路模块和LED路灯,所述太阳能充放电控制模块包括单片机控制电路模块、LED照明驱动电路模块、温度传感器和最大功率点跟踪电路模块;
最大功率点跟踪电路模块,所述最大功率点跟踪电路模块实时侦测太阳能电池板的发电电压,并追踪最高电压值和电流值;
单片机控制电路模块,所述单片机控制电路模块控制最大功率点跟踪电路模块和储能电路模块的电路关断;
储能电路模块,所述储能电路模块储存从最大功率点跟踪电路模块传输的能量,并可对LED照明驱动电路模块放电;
所述最大功率点跟踪电路模块分别与储能电路模块和单片机控制电路模块连接;所述单片机控制电路模块分别与最大功率点跟踪电路模块、温度传感器、LED照明驱动电路模块和储能电路模块连接;所述储能电路模块和LED照明驱动电路模块连接;所述LED照明驱动电路模块和LED路灯连接。
进一步的,所述最大功率点跟踪电路模块包括输入采样电路、升压斩波电路、输出采样电路和驱动电路;所述升压斩波电路的输入端和输入采样电路连接,升压斩波电路的输出端和输出采样电路连接。
进一步的,所述单片机控制电路模块通过驱动电路和升压斩波电路连接。
进一步的,所述储能电路模块包括充电电路模块、充电控制模块、蓄电池和放电控制模块;所述充电电路模块分别与最大功率点跟踪电路模块和充电控制模块连接;所述充电控制模块和蓄电池连接;所述单片机控制电路模块分别与充电控制模块和放电控制模块连接。
进一步的,所述单片机控制电路模块采用单片机控制芯片的型号为STC12C5204AD。
进一步的,所述LED照明驱动电路模块采用LED驱动集成电路型号为LM3429。
更进一步的,温度传感器型号为DS18B2。
本实用新型所带来的有益技术效果为:该太阳能路灯利用最大功率点跟踪电路模块与单片机控制电路模块相结合,设计了以单片机STC12C5204AD为控制芯片,利用LED驱动集成电路LM3429设计LED驱动电路的太阳能照明,能更有效利用太阳能和更好地对蓄电池充电,该太阳能路灯还具有高效率的特点,可用于边远缺电的农村地区。
附图说明
图1:本实用新型具体实施例各个模块之间的连接框图。
图2:本实用新型具体实施例最大功率点跟踪电路模块内部部件之间的连接框图。
图3:本实用新型具体实施例储能电路模块内部部件之间的连接框图。
具体实施方式
以下将结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明,但不应以此来限制本实用新型的保护范围。
为了方便说明并且理解本实用新型的技术方案,以下说明所使用的方位词均以附图所展示的方位为准。
实施例一
如图1所示,本太阳能路灯由太阳能电池板、太阳能充放电控制模块、LED路灯和储能电路模块四个部分组成,其中最为关键的部分是太阳能充放电控制模块,太阳能充放电控制模块包括单片机控制电路模块、LED照明驱动电路模块、温度传感器和最大功率点跟踪电路模块。最大功率点跟踪电路模块实时侦测太阳能电池板的发电电压,并追踪最高电压值和电流值。最大功率点跟踪电路模块分别与储能电路模块和单片机控制电路模块连接;单片机控制电路模块分别与最大功率点跟踪电路模块、温度传感器、LED照明驱动电路模块和储能电路模块连接;储能电路模块和LED照明驱动电路模块连接;LED照明驱动电路模块和LED路灯连接。
为了更有效利用太阳能和更好地对蓄电池充电,设计了单片机控制电路模块以单片机STC12C5204AD为控制芯片,利用LED照明驱动电路模块的LED驱动集成电路LM3429设计LED照明驱动电路模块的太阳能照明。单片机控制电路模块,所述单片机控制电路模块控制最大功率点跟踪电路模块和储能电路模块的电路关断。
如图2所示,最大功率点跟踪电路模块包括输入采样电路、升压斩波电路、输出采样电路和驱动电路;升压斩波电路的输入端和输入采样电路连接,升压斩波电路的输出端和输出采样电路连接。输入采样电路采集升压斩波电路的输入电压和电流,并将采集结果传输至单片机控制电路模块。输出采样电路采集升压斩波电路的输出电压和电流,并将采集结果传输至单片机控制电路模块。升压斩波电路的输入端和太阳能电池板连接,输出端分别与储能电路模块和充电电路模块连接。升压斩波电路对从太阳能电池板传输的输入电压进行升压处理并传输给充电电路模块或者直接经过储能电路模块处理后传输给负载或者LED路灯。进一步,单片机控制电路模块通过驱动电路和升压斩波电路连接,其中,驱动电路和升压斩波电路中开光管连接。单片机控制电路模块跟据输入采样电路和输出采样电路的采样结果,通过驱动电路控制升压斩波电路内部开关管的占空比,进而控制太阳能电池板的输出电压和输出电流,达到了可以跟踪太阳能电池板的最大功率输出的效果。
如图3所示,储能电路模块包括充电电路模块、充电控制模块、蓄电池和放电控制模块;所述充电电路模块分别与最大功率点跟踪电路模块和充电控制模块连接;所述充电控制模块和蓄电池连接;所述单片机控制电路模块分别与充电控制模块和放电控制模块连接。
工作原理:
太阳能充放电控制模块根据太阳能电池板的电压判断白天和夜晚;白天,将太阳能电池太阳能转换为电能,太阳能充放电控制模块为了提高太阳能转换效率进行最大功率点跟踪,还根据储能电路模块的充电特性进行充电;夜晚,太阳能充放电控制模块驱动LED路灯发光;太阳能充放电控制模块还具有蓄电池保护和温度补偿的功能。储能电路模块,所述储能电路模块储存从最大功率点跟踪电路模块传输的能量,并可对LED照明驱动电路模块放电。
为了提高太阳能的利用效率,采用了TI公司最新生产SM72442和SM72295两款的集成电路,SM72442是一款光伏专用集成电路,内部集成了MPPT算法,具有极高的转换效率,由于SM72442的输出电流较小,为了推到开关管工作,采用光伏全桥驱动芯片SM72295与之配合,外加开关管构成Buck电路,驱动开关管工作。为了更好地对蓄电池充电,这里采用单片机STC12C5204AD控制集成电路SM72442对蓄电池充电,单片机STC12C5204AD根据型号为DS18B2的温度传感器采集的温度和集成电路SM72442传送来的电压和电流,实时设置充电的最高电压、最大电流传送到集成电路SM72442,利用电压比较器SM72375构成电流限定电路来实现蓄电池三段式充电。
LED照明驱动电路模块是太阳能照明系统的重要组成部分,故采用TI公司生产的恒流驱动LED集成电路LM3429来构成。当单片机STC12C5204AD通过采集到太阳能电池电压低于5V,认为处于夜晚,输出低电平,让继电器闭合,蓄电池就接到LED恒流驱动电路。由于蓄电池电压不是固定的,因此,利用集成电路LM3429构成Buck-Boost电路可实现亮度调节。
太阳能充放电控制模块是太阳能照明系统的核心部分,太阳能充放电控制电路设计的好坏,关系到太阳能的利用效率和蓄电池的使用寿命。该系统经测试充电效率近90%,并且具有较好的照明效果,可用于边远缺电的农村地区。而且,该系统还具有较强的拓展性,可通过改变采样电阻,实现输出电压的改变。该太阳能路灯具有高效率的特点,可用于边远缺电的农村地区。
本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
根据上述说明书的揭示和教导,本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此,本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式,对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外,尽管本说明书中使用了一些特定的术语,但这些术语只是为了方便说明,并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (7)

1.一种高效太阳能路灯,其特征在于:包括,太阳能电池板、太阳能充放电控制模块、储能电路模块和LED路灯,所述太阳能充放电控制模块包括单片机控制电路模块、LED照明驱动电路模块、温度传感器和最大功率点跟踪电路模块;
最大功率点跟踪电路模块,所述最大功率点跟踪电路模块实时侦测太阳能电池板的发电电压,并追踪最高电压值和电流值;
单片机控制电路模块,所述单片机控制电路模块控制最大功率点跟踪电路模块和储能电路模块的电路关断;
储能电路模块,所述储能电路模块储存从最大功率点跟踪电路模块传输的能量,并可对LED照明驱动电路模块放电;
所述最大功率点跟踪电路模块分别与储能电路模块和单片机控制电路模块连接;所述单片机控制电路模块分别与最大功率点跟踪电路模块、温度传感器、LED照明驱动电路模块和储能电路模块连接;所述储能电路模块和LED照明驱动电路模块连接;所述LED照明驱动电路模块和LED路灯连接。
2.根据权利要求1所述的太阳能路灯,其特征在于:所述最大功率点跟踪电路模块包括输入采样电路、升压斩波电路、输出采样电路和驱动电路;所述升压斩波电路的输入端和输入采样电路连接,升压斩波电路的输出端和输出采样电路连接。
3.根据权利要求1所述的太阳能路灯,其特征在于:所述单片机控制电路模块通过驱动电路和升压斩波电路连接。
4.根据权利要求1所述的太阳能路灯,其特征在于:所述储能电路模块包括充电电路模块、充电控制模块、蓄电池和放电控制模块;所述充电电路模块分别与最大功率点跟踪电路模块和充电控制模块连接;所述充电控制模块和蓄电池连接;所述单片机控制电路模块分别与充电控制模块和放电控制模块连接。
5.根据权利要求1所述的太阳能路灯,其特征在于:所述单片机控制电路模块采用单片机控制芯片型号为STC12C5204AD。
6.根据权利要求1所述的太阳能路灯,其特征在于:所述LED照明驱动电路模块采用LED驱动集成电路型号为LM3429。
7.根据权利要求1所述的太阳能路灯,其特征在于:温度传感器型号为DS18B2。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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