CN205812455U - 一种自适应环境光线亮度的太阳能led智能路灯 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种自适应环境光线亮度的太阳能LED智能路灯，包括太阳能光电板、DC/DC变换器、蓄电池组、LED路灯、控制器、手持机、光暗检测器以及防护单元，所述DC/DC变换器与所述太阳能光电板相连，所述蓄电池组、LED路灯、控制器分别与所述DC/DC变换器相连，所述控制器包括单片机、LED路灯驱动器、太阳能光电板驱动器以及过压过流保护电路，所述单片机的PWM端与所述DC/DC变换器相连。本方案蓄电池组充电过程采用MPPT模块，既提高了充电效率也提高了对太阳能的利用，放电过程通过时钟控制模块分时段动态调整相应PWM信号的占空比，合理规划光暗时路灯的亮灯时间段及亮度，实现高精度恒流驱动LED路灯，另外，遥控手持机可以读取和设置控制器的工作参数。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能LED路灯，具体涉及的是一种自适应环境光线亮度的太阳能LED智能路灯。
背景技术
随着人民生活水平的提高与科学技术的发展，人们对生活的质量提出了更高的要求，现有的生活能源，例如煤炭、石油等，都会产生对人体有害的污染气体，所以，近年来绿色能源成为研究和发展的热门话题，尤其是以风能和太阳能发电的能源，风能和太阳能是一种新兴的可再生能源，且开发利用不会对环境造成污染。而路灯是广泛运用于道路上的必备设备，需要消耗大量的电能，将太阳能发电应用于路灯上，同时采用耗电量较小的LED路灯作为照明光源已成为道路照明发展趋势。
目前的太阳能路灯控制器存在许多不足，一方面大多数采用恒流、恒压、二阶段或三阶段的充电方法，存在充电效率低、控制精度低、蓄电池使用寿命短的问题；另一方面太阳能路灯控制器控制蓄电池充电和放电需要两个独立的电压变换器，成本高，结构复杂，且一般太阳能LED路灯控制器将光伏控制器和LED驱动电源模块分开设计，这样会使得系统设备体积大和效率低；此外，现有的路灯控制器很少有根据气候实时变化、光暗不同而分时段来调整路灯亮灯时间段及亮度的功能。
实用新型内容
本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种自适应环境光线亮度的太阳能LED智能路灯，包括：
太阳能光电板；
DC/DC变换器，包括MOSFET管,所述DC/DC变换器与所述太阳能光电板相连；
蓄电池组，所述蓄电池组与所述DC/DC变换器相连；
LED路灯，所述LED路灯与所述DC/DC变换器相连；
控制器，包括单片机、LED路灯驱动器、太阳能光电板驱动器以及过压过流保护电路，所述单片机包括MPPT模块、时钟控制模块、无线收发模块，所述单片机的PWM端与所述DC/DC变换器相连，所述无线收发模块设有SPI通讯接口；
光暗检测器，所述光暗检测器分别与所述时钟控制模块、MPPT模块、LED路灯驱动器、太阳能光电板驱动器相连，所述光暗检测器用于检测所述太阳能光电板的输出电压，所述光暗检测器可设置需检测的电压值；
与所述无线收发模块无线相连的手持机，用于设置和读取所述太阳能光电板电压、所述蓄电池组保护电压、所述LED路灯电流、所述时钟控制模块分时段改变LED路灯亮度的工作参数；
防护单元，所述防护单元包括设于所述蓄电池组、控制器外部的防尘、防水罩以及一设置于防尘、防水罩外部的避雷器。
本方案蓄电池组充电过程采用MPPT算法模块，既提高了充电效率也提高了对太阳能的利用；放电过程通过时钟控制模块在光线达到预设的暗度时分时段动态调整相应PWM信号的占空比，合理规划光暗时路灯的亮度时间段及路灯亮度，实现高精度恒流驱动LED路灯；LED路灯驱动器和太阳能光电板驱动器均设于控制器内，这样减小装置设备体积和提高工作效率；控制器以单片机为控制核心，使用同步整流DC/DC变换器作为电源变换的主电路，减少了开关器件的损耗，且减小了体积和成本；通过完善的过充和过放保护手段，有效地防止了对蓄电池有害的过充和过放现象的发生，从而可以延长蓄电池的寿命；此外，控制器还配有遥控手持机，可以设置和读取所述太阳能光电板电压、所述蓄电池组保护电压、所述LED路灯电流、所述时钟控制模块在光暗时分时段改变LED路灯亮度的工作参数，既可以使该控制器可以适应不同的太阳能光电板、蓄电池组、LED路灯，还可以通过读取控制器的运行参数，评估系统工作情况。
进一步地，所述单片机为STM32单片机一。
进一步地，所述无线收发模块包括NRF24L01芯片。
进一步地，所述无线收发模块的工作频率采用的是ISM频段内的2.4-2.5GHz。
进一步地，所述MPPT模块采用的算法是扰动观察法。
进一步地，所述手持机包括STM32单片机二、显示屏、无线模块、键盘，所述显示屏、无线模块、键盘分别与所述STM32单片机二相连。
进一步地，所述太阳能光电板为单晶硅太阳能光电板。
附图说明
图1是本实用新型的工作原理图；
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
如图1所示，本实用新型公开了一种自适应环境光线亮度的太阳能LED智能路灯，包括：
太阳能光电板；
DC/DC变换器，包括MOSFET管,所述DC/DC变换器与所述太阳能光电板相连；
蓄电池组，所述蓄电池组与所述DC/DC变换器相连；
LED路灯，所述LED路灯与所述DC/DC变换器相连；
控制器，包括单片机、LED路灯驱动器、太阳能光电板驱动器以及过压过流保护电路，所述单片机包括MPPT模块、时钟控制模块、无线收发模块，所述单片机的PWM端与所述DC/DC变换器相连，所述无线收发模块设有SPI通讯接口；
光暗检测器，所述光暗检测器分别与所述时钟控制模块、MPPT模块、LED路灯驱动器、太阳能光电板驱动器相连，所述光暗检测器可设置需检测的电压值；
与所述无线收发模块无线相连的手持机，用于设置和读取所述太阳能光电板电压、所述蓄电池组保护电压、所述LED路灯电流、所述时钟控制模块分时段改变LED路灯亮度的工作参数；
防护单元，所述防护单元包括设于所述蓄电池组、控制器外部的防尘、防水罩以及一设置于防尘、防水罩外部的避雷器。
所述光暗检测器用于检测所述太阳能光电板的输出电压，太阳能光电板的输出电压受光照的影响变化很大，在阴雨天或者晚上，太阳能光电板的输出电压几乎为零，因此，可设置需检测的电压值，本实施例中设置的电压值为17V，当检测到的电压值大于17V时，所述光暗检测器分别向所述太阳能光电板驱动器、LED路灯驱动器、MPPT模块发出信号1，所述LED路灯驱动器断开所述LED路灯电源，所述太阳能光电板驱动器导通所述蓄电池组充电开关，与此同时，所述MPPT模块采用扰动观察法产生的PWM1信号驱动所述DC/DC变换器，控制所述蓄电池组充电，以实现MPPT最大功率跟踪充电功能；当检测到的电压值低于17V时，所述光暗检测器分别向所述太阳能光电板驱动器、LED路灯驱动器、时钟控制模块发出信号2，所述太阳能光电板驱动器断开所述蓄电池组充电开关，所述LED路灯驱动器导通所述LED路灯电源，与此同时，所述时钟控制模块按照预设亮灯时间段及亮度而产生的PWM2信号驱动所述DC/DC变换器，控制所述蓄电池组放电。
太阳能光电板的输出电压对室外自然光线亮度非常敏感，由于本方案严格按照室外自然光线亮度进行控制，实时性好，及时地控制LED路灯的开启和关闭。一年四季具有时差，从夏至到冬至，日出时间推迟，日落时间提前；而从冬至到夏至，日出时间提前，日落时间推迟，本方案可以根据不同季节的日出日落时间自行且及时地调节。此外，时钟控制模块还能根据冬夏夜晚长度变化合理规划夜晚亮灯时段变化，根据不同时段对亮灯的需求来调整LED路灯的亮度，比如，凌晨两点到三点，路上的人流量或者车流量较少，此时间段LED路灯的亮度可以较凌晨到一点更暗些。
所述控制器配有遥控手持机，所述手持机与所述无线收发模块无线相连，所述手持机可以设置所述太阳能光电板电压、蓄电池组保护电压、LED路灯电流、光暗分时段改变LED路灯亮度等工作参数，从而使系统可以适应不同的太阳能光电板、蓄电池组、LED路灯；通过手持机还可以读取控制器的运行参数，既可以评估系统工作情况，还可以通过一段时间的过充、过放次数评估太阳能光电板及蓄电池组容量设置合理与否。
所述过压过流保护电路不断地检测蓄电池组的电压和LED路灯的电压。充电状态，蓄电池组过充电压为28V，过放返回电压为26V，当检测到蓄电池组的电压大于28V时，不再充电，当电压小于26V时才会充电；放电状态，蓄电池组过放电压为20V，过放返回电压为22V，当检测到蓄电池组的电压小于20V时，不再放电，当电压大于22V时才会放电。LED路灯的电压，根据LED路灯的性质而设置相应的电压，当LED路灯出现故障造成断路时有过压电路保护，会自动停止工作。
优选地，所述单片机为STM32单片机一。
优选地，所述无线收发模块包括NRF24L01芯片。
优选地，所述无线收发模块的工作频率采用的是ISM频段内的2.4-2.5GHz。
优选地，所述手持机包括STM32单片机二、显示屏、无线模块、键盘，所述显示屏、无线模块、键盘分别与所述STM32单片机二相连。
优选地，所述太阳能光电板为单晶硅太阳能光电板。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种自适应环境光线亮度的太阳能LED智能路灯，其特征在于，包括：
太阳能光电板；
DC/DC变换器，包括MOSFET管,所述DC/DC变换器与所述太阳能光电板相连；
蓄电池组，所述蓄电池组与所述DC/DC变换器相连；
LED路灯，所述LED路灯与所述DC/DC变换器相连；
控制器，包括单片机、LED路灯驱动器、太阳能光电板驱动器以及过压过流保护电路，所述单片机包括MPPT模块、时钟控制模块、无线收发模块，所述单片机的PWM端与所述DC/DC变换器相连，所述无线收发模块设有SPI通讯接口；
光暗检测器，所述光暗检测器分别与所述时钟控制模块、MPPT模块、LED路灯驱动器、太阳能光电板驱动器相连，所述光暗检测器用于检测所述太阳能光电板的输出电压，所述光暗检测器可设置需检测的电压值；
与所述无线收发模块无线相连的手持机，用于设置和读取所述太阳能光电板电压、所述蓄电池组保护电压、所述LED路灯电流、所述时钟控制模块分时段改变LED路灯亮度的工作参数；
防护单元，所述防护单元包括设于所述蓄电池组、控制器外部的防尘、防水罩以及一设置于防尘、防水罩外部的避雷器。
2.根据权利要求1所述的一种自适应环境光线亮度的太阳能LED智能路灯，其特征在于，所述单片机为STM32单片机一。
3.根据权利要求1所述的一种自适应环境光线亮度的太阳能LED智能路灯，其特征在于，所述无线收发模块包括NRF24L01芯片。
4.根据权利要求3所述的一种自适应环境光线亮度的太阳能LED智能路灯，其特征在于，所述无线收发模块的工作频率采用的是ISM频段内的2.4-2.5GHz。
5.根据权利要求1所述的一种自适应环境光线亮度的太阳能LED智能路灯，其特征在于，所述MPPT模块采用的算法是扰动观察法。
6.根据权利要求1至5任一所述的一种自适应环境光线亮度的太阳能LED智能路灯，其特征在于，所述手持机包括STM32单片机二、显示屏、无线模块、键盘，所述显示屏、无线模块、键盘分别与所述STM32单片机二相连。
7.根据权利要求1至5任一所述的一种自适应环境光线亮度的太阳能LED智能路灯，其特征在于，所述太阳能光电板为单晶硅太阳能光电板。
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| CN201620715001.9U CN205812455U (zh) | 2016-07-08 | 2016-07-08 | 一种自适应环境光线亮度的太阳能led智能路灯 |
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| CN201620715001.9U CN205812455U (zh) | 2016-07-08 | 2016-07-08 | 一种自适应环境光线亮度的太阳能led智能路灯 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN110630949A (zh) * | 2018-06-05 | 2019-12-31 | 宁波奥莱新星照明电器有限公司 | 一种带自学习功能的太阳能感应灯具 |
| CN111465138A (zh) * | 2020-04-14 | 2020-07-28 | 上海市城市建设设计研究总院（集团）有限公司 | 自适应光伏led隧道加强照明系统及其运行方法 |
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2016
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