(论文)太阳能路灯控制器电路2例(2013年优秀毕业设计论文)

太阳能路灯控制器电路2例 (组图)2008-08-12 08:20:17中国能源信息网我要评论 核心提示：太阳能路灯控制器电路.1 工作原理电路原理见图 1 所示。该电路由以 U5 为核心组成的蓄电池过充电控制电路、以 U 4A U4D为核心组成的蓄电池电压指示电路及显示电压按钮开关 KS1 电路、以 U1B 组成的蓄电池过放电控制电路、以 U1A组成的开灯检测控制电路、以 U2 组成的开灯及延时熄灯及二次开灯定时控制电路，以及以控制三极管Q2驱动继电器组成的输出控制电路等组成。现分别介绍如下。(1) 过充电、过放电检测保护部分太阳能电池组件板或阵列由插口 CZ1 的脚输入，加至防反充电二极管 D2 的正极D2的负极接 12V 蓄电池的正极，即 CZ1 的脚。控制器在初始上电时，由于 C4 的作用使 U5脚为低电平，脚输出高电平，Q7 导通； Q8 截止，允许太阳能电池给蓄电池充电。当蓄电池所充的电压小于 14 4V 时，由R13 、 (R38 十R39) 组成的串联分压电路送至 U5 、电压低于 2 3 U5 的供电电压时，即小于6V，电路维持充电状态；随着充电时间的延长，蓄电池电压逐渐升高，当 U5 、的电压高于 2 3 U5 供电电压时，U5脚输出低电平， Q7 截止、 Q8 导通，给太阳能电池板泄放电流，停止对蓄电池充电。在U5脚输出低电平的状态下，其脚导通，相当于将 1140 并入电路中。此时电路的分压比为： R38+ R39 R40IRl3+(R38+R39) R40 ，不难算出，当蓄电池电压低于设定值 13V 时电路状态再次翻转，U5脚输出高电平，允许蓄电池充电。(2) 开灯检测方法与控制太阳能电池板是一个很好的光敏元件，其输出电流、电压能随着接受光的强度和照度变化而变化，本控制器就是利用这一原理实现开、关灯控制的。太阳能电池板PVin 输入电压经 R5 、 R6 串联分压后；加至运放 U 1A 脚，其脚接于 R9 、R8+VR1的分压点上。在白天，太阳能电池板在阳光的照射下输出电压很高，其经 R5 、 R6 分压后使运放 U 1A脚电压高于脚， U 1A脚输出低电平， Q1 截止， U2 无供电电压不工作，Q2截止，继电器不吸合，系统无输出电压，路灯不工作。随着天色渐黑，太阳能电池板输出电压降低。 UlA 脚的电压也同步降低，当 U1A脚电压低于脚时，比较器翻转， U 1A 脚输出高电平， Q1 导通，定时电路 U2 得电工作， Q2 导通、JDQ1吸合点亮路灯。图中 VR1 为路灯开灯时刻设置调节电位器，调节 VRl 可设置不同时刻点亮路灯。DW1是钳位二极管，作用是避免白天太阳能电池板接受的电压过高导致 U 1A 脚输入电压过高而损坏。 C1 为储能电容，作用是防止 U1A脚电压瞬时突变误点亮路灯。 R14 为反馈电阻其作用是使 U 1A 成为一个迟滞比较器防止和避免 U1A在开灯点附近振荡而反复开、关路灯。(3) 路灯延时电路点亮、熄灭控制电路延时控制电路选用 CD4541BE 可编程定时控制芯片，它功耗低、内置可编程分频器电路，最大分频级数为 65536 级。本控制器设计定时开灯和定时关灯时间调节范围是： 2 093 小时 -11 93 小时分别由 V ： R2 和VR3控制调节。(4) 蓄电池停止放电优先控制电路若在路灯欲点亮或已点亮时，蓄电池电压已经低于其允许终止放电值时， Q4 导通此时无论 U 1A 输出高电平与否，均会使Q1截止，从而保护蓄电池避免过放电损坏。(5) 电池电压指示电路为了让现场看管、维护人员及时了解、掌握蓄电池的状态，本控制器设有 LED 电池电压指示装置，通过LLED点亮的数量指示蓄电池电压的高低。2 电路调试制作中发现。 NE555 时基电路的实际状态转换点，即 1 3V( ： C 与 2 3VCC状态的翻转跳变点并不是严格遵循理论值。通过调节电阻 R13 可实现 14 4V 的过充电控制。将 R13 由设计的100k换为 120k 即可达到实际要求。同理，通过调节 VR4 可校准蓄电池指示电压。二、用 PIC 12F 675 单片机制作的太阳能路灯控制器图 2 是用： PIC 12F 675 单片机制作的太阳能路灯控制器电路。 PIC 12F 675 是 8 引脚单片机，具有 6个I 0 口，自带内部 RC 振荡器 ( 振荡频率为 4MHz) 、 4 路 10 位 A D转换器、一路比较器，该控制器性能稳定、可靠，耗电低。1 工作原理PIC 12F675控制蓄电池的过充电、过放电，开、关路灯功能，定时点亮、天黑自动点亮、延时点亮、自动跟踪点亮等功能，路灯点亮测试控制功能，LED指示功能等。由蓄电池 BTl 、蓄电池过充电控制执行场效应管 01 、三端稳压器 U1 组成电源供电系统； Q2 、 Q4组成放电控制；K1 手动， R_GM1 光控自动开灯系统，蓄电池分压电阻，发光指示二极管等部分组成。太阳能电池板电压由接口J3输入经防反充二极管 D1 后分成两路，一路经 U1 LM 78L 05 稳压后，为 PIC 12F675单片机提供工作电源，另一路经 FB 保险丝给蓄电池充电。单片机上电后，首先由 Rf 、 Cf组成的硬件电路进行复位然后由软件控制U2 脚 GP4 输出高电平，让 Q4 导通、 Q2 截止，控制系统停止放电，再检测 U2脚 GP0 上的分压值，通过内部 A D 转换及软件运算间接检测、判断蓄电池是否欠压、过压若蓄电池发生过充电，则通过软件控制U2 脚 GP5 输出高电平，使 Q1导通短路太阳能电池板、停止向蓄电池充电，同时点亮“过充电”指示灯 LED2；若未发生过充电，则 U2 脚 GP5输出低电平，允许蓄电池充电。通过检测 U2 脚 GP1 所接的光敏电阻R_GM1上的分压值，判断是否已经“天黑，到了开路灯时间”，若到了预设的开灯点，则由软件控制 u2 脚 GP4 输出低电平，使 Q4截止、02 导通，点亮路灯。若不到开灯点，则程序返回，循环检测上述诸参数。K1 是手动开灯按钮。按下 K1 ，路灯点亮。单片机通过检测光敏电阻R_GM1上的分压值，判断是否“天黑”，若是天黑则按设计要求点亮路灯，若否，单片机进入路灯控制器“测试”功能：2分钟后路灯自动熄灭。2 说明由于单片机程序设计十分灵活，故这里用“开灯点”作为开灯标记符，这个点可以是时间。也可以是天黑的“程度”。若定义的是时间，可以让路灯从此时开始计时，点亮若干小时后熄灭；若是天黑的程度，可以让路灯到了此天黑程度后开始点亮。此后既可计时熄灭，也可判别天亮后熄灭。一切由软件设计人员抉择。 本篇文章来源于中国太阳能信息网|Solar.NengYuan.Net 原文链接：/2008/0812/2301.html电流10A 太阳能控制器原理图IC1 TLC2272CpIC2 78L05(12V)D1 19TQ015(24V)D2 18TQ045(6v)1N5232 5.6V 0.5W 稳压二极管(12v)1N5342 12V 0.5W 稳压二极管(24v)1N5252 24V 0.5W 稳压二极管Q1 2N3904Q2 2N3906Q3 IRF9Z34NLED1 红/绿双色c1 47f,50vc2-c4,c7-c9 0.1FC5,C6 0.01F(12V)TZ1 27V 瞬态电压抑制器(24)tz1 47V 瞬态电压抑制器(12V)TM1 3.3K(25) NTC 热敏电阻(24V)TM1 4.7K(25) NTC 热敏电阻所有电阻 1/4wR1(忽略)R2,R4 10KR3(忽略)R5,R8 100KR6 75R11 75KR10 180KR9 200K(6V)R12 100K(12V)R12 300K(24V)R12 470KR7 4.7M(12V)VR1 100K 多圈电位器(24v)VR1 500K 多圈电位器F1 10A 保险s1 S2 DIP开关简单的太阳能充电电路 之所以列在第一位不单单是因为它结构简单的，还有一点就是它是我第一个接触的太阳能控制器电路，还记得那时我拿着用铅笔画的电路图到家乡唯一的元件店里买元件，老板不懂上面的继电器符号，坚持说是我画错了。后来开学了，在前进四路我终于把要买的元件买齐，在实验室借了个面包板，调试完又焊接。遗憾的是当时在武汉买不到一块太阳能电池板（现在好象买不到），虽然做了个半成品，但是从此让我的太阳能梦想走出了第一步，多说了几句，言归正传。图片如下：此主题相关图片 这是一个给v的蓄电池不间断充电的电路。 图中D1（A）是个反充二极管，是光伏系统的必须的装置，作用是防止电流倒流；LM317是给集成块提供v的电源的；J1和J2是两个继电器，继电器通常有常开状态和常闭状态；这里把LM393当电压比较器用；RP1和RP2是用做用户设定过充和过放电压的。电压比较和继电器达到不间断充电的目的。网上的另外一个充电电路（转载）图片位置：/info/uppic/13561_278854.jpg所示太阳能灯电路是一种低损耗电路，使用一只7W四引脚CFL（小型荧光灯）和一块12V、7-Ahr密封免维护电池。逆变器的效率大于85%，静态电流小于2mA。它有一个带电池过放电保护*Gong*能和过充电保护*Gong*能的并联充电控制器。低静态电流、过放电保护*Gong*能和过充电保护*Gong*能三者确保电池使用寿命很长。逆变器的预热*Gong*能可以避免CFL两端变黑，从而延长其使用寿命。这一电路可在农村地区用作一种可靠小巧的便携式光源，在城市用作应急灯系统。并联充电控制器电路包括IC1（低电流2.5V电压基准源LM385）和IC2（LM324比较器）。配有电阻R1 R8和三极管Q1的IC2A可防止电池过放电。 当电池电压低于10.8V时，该电路切断负载（逆变器和灯管），从而防止电池过放电。在无负载状况下，电池放电后的电压约为12.2V，因此，为防止出现振荡现象，电路提供的过放电复位电压为12.3V。红发光二极管LED1指示低电压状态。配有电阻R9 R14和三极管Q2的IC2B可防止电池过充电。当电池电压超过14.8V时，Q2导通，并使太阳能电池阵列旁流，从而防止电池过充电。当电池电压低于12.5V时，Q2截止，太阳能板电池阵列对电池进行充电。D2为一支反向阻隔二极管。它能防电池在太阳能电池不产生电能时对太阳能电池放电。黄发光二极管LED2指示电池充满电。绿发光二极管LED3与IC2c和电阻R15 R20一起，提供充电指示。 采用单片机为控制核心的控制器电路 分微处理器电路、稳压电源电路、实时时钟电路、液晶显示电路、充电开关电路、键盘接口电路，由于网上没有电路图，我也没发把图发上来，就说说重要部分的原理吧。单片机有用c的也有用的，也有用pic的，都是将太阳电池采样测量经AD转换于单片机通信，显示电路可以人机界面，方便控制，时钟电路可以提供时间输出，可实现对路灯控制。太阳能路灯控制器：我这有个电路图，它一共分成几部分。单片机电路，稳压电源电路，实时时钟电路，液晶显示电路，充点开关电路，放电开关电路，键盘接口电路，太阳电池和蓄电池接口电路组成。 等我把它扫描上来和大家共享。MPPT，就是最大功率点的跟踪，可以提高工作效率。MPPT的基本原理：它有很多电路构成，首先是单片机，还有书多外围电路，电压采集电路，电流采集电路，dc/dc电路。 还有很多要注意的地方，孤岛效应等等，我也不是很懂，正在学习中。 中大型的光伏电站的控制器要有以下几个功能：1） 防电池过充过放功能2） 可以及时把工作状态反馈给用户3） 负载的控制4） 提供各种接口5） 能源不够可以补充，多余可以提供给其他负载6） 防止蓄电池、光伏组件反