太陽能路燈控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種太陽能路燈控制系統(tǒng)，包括充電控制單元、放電控制單元和主控器，其關(guān)鍵在于：所述充電控制單元設(shè)置有充電電路，該充電電路輸入端接在光伏板電源輸出端上，該充電電路輸出端接在蓄電池組電源輸出端上，所述光伏板電源輸出端上連接有采樣電路A,所述主控器電壓采集端A通過采樣電路A采集光伏板的輸出電壓值，該主控器控制端C通過PWM控制電路控制充電電路。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、維護方便；在電池的電量、電壓發(fā)生變化時，LED燈組的工作電流能恒定于設(shè)定值，同時具有過過電流保護功能，可有效保護LED燈組，延長其使用壽命；具有功率調(diào)整功能，能適應(yīng)不同的LED燈組和不同環(huán)境對亮度的需求。
【專利說明】太陽能路燈控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及太陽能發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及一種太陽能路燈控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國家大力提倡構(gòu)建節(jié)約型社會，積極鼓勵利用綠色可再生能源，太陽能便成為綠色能源中最佳的選擇。
[0003]在人們的生產(chǎn)和生活中，太陽能電池已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，如在陽光充足的偏遠地區(qū)使用太陽能為人們提供照明、生活提供電源；在城市中也大量利用太陽路燈進行照明，可節(jié)省大量電力。
[0004]利用太陽能為城市路燈提供電源就必須有相應(yīng)的太陽能路燈控制器，現(xiàn)有技術(shù)中的太陽能路燈控制器輸出僅僅是簡單的開關(guān)，輸出電流的大小依靠路燈燈具內(nèi)部的橫流源裝置來控制，并且路燈內(nèi)部的恒流源裝置的控制電路通常是升壓電路，當(dāng)蓄電池電量充足時，輸出需要進行降壓操作對電流進行控制，此時路燈內(nèi)部的恒流源裝置中的控制電路不起作用，輸出電流大，路燈燈具容易燒壞，同時在路燈燒壞后需要對路燈中恒流源裝置進行維修時，因路燈燈具較高，因此維修十分不方便。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種結(jié)構(gòu)簡單、維修方便，輸出電流恒定、可調(diào)，輸出同時具有升壓和降壓功能的太陽能路燈控制系統(tǒng)。具體技術(shù)方案如下:
[0006]一種太陽能路燈控制系統(tǒng)，包括充電控制單元、放電控制單元和主控器，所述主控器為單片機，其關(guān)鍵在于:所述充電控制單元設(shè)置有充電電路，該充電電路輸入端接在光伏板電源輸出端上，該充電電路輸出端接在蓄電池組電源輸出端上，所述光伏板電源輸出端上連接有采樣電路A，所述主控器電壓采集端A通過采樣電路A采集光伏板的輸出電壓值，該主控器控制端通過PWM控制電路控制充電電路；
[0007]所述放電控制單元設(shè)置有放電電路，該放電電路輸入端接在蓄電池組電源輸出端上，該放電電路輸出端接LED燈組電源端，所述蓄電池組電源輸出端上連接有采樣電路B，所述主控器電壓采集端B通過采樣電路B采集蓄電池組輸出端電壓值，該主控器控制端A通過PWM控制電路控制放電電路。
[0008]本實用新型工作原理如下:
[0009]所述主控器中集成設(shè)置有實時時鐘，通過實時時鐘設(shè)定太陽能路燈控制控制系統(tǒng)中蓄電池組的充電和放電時間端。在充電時間段時,主控器電壓采集端通過采樣電路A采集到光伏板的電壓值達到設(shè)定的充電電壓時，主控器根據(jù)光伏板輸出端的電壓值控制端C發(fā)出相應(yīng)的控制信號，通過PWM控制電路控制充電電路中的MOS管，通過調(diào)整MOS管柵極的占空比，達到在恒流狀態(tài)下為蓄電池組充電；
[0010]在放電時間段時，主控器電壓采集端通過采樣電路B采集到蓄電池組的電壓值達到設(shè)定的放電電壓時，主控器根據(jù)蓄電池組輸出端的電壓值通過內(nèi)部軟件計算后輸出對應(yīng)的控制信號，該控制信號經(jīng)過PWM控制電路放大等相關(guān)處理后輸出對應(yīng)大小的占空比信號控制放電電路中的MOS管，以此達到通過控制放電電路中MOS管的柵極使放電電路輸出電流相對恒定，使LED燈組中電流的大小不因蓄電池組電量和電壓的改變而變化。
[0011]本實用新型可進一步為:
[0012]所述蓄電池組電源輸出端上還連接有電流采樣電路，所述主控器電流采集端通過電流采樣電路采集蓄電池組電源輸出端的電流值。當(dāng)主控器檢測到蓄電池組的電流值大于設(shè)定的上限值時，該主控器控制端A便停止發(fā)出控制信號，切斷放大電路，防止LED燈組因工作電流過大而損壞。
[0013]所述主控器亮度采集端連接有亮度傳感器。因天氣原因，天黑的時間是階段性變化的，亮度傳感器的設(shè)置可彌補利用主控器中的實時時鐘控制LED燈組開關(guān)的局限性，在主控器通過亮度傳感器檢測到環(huán)境亮度低于設(shè)定值時，便開啟LED燈組。
[0014]所述放電電路設(shè)置有MOS管Q2，該MOS管Q2源極經(jīng)二極管D2和電感LI接在蓄電池組正電源端，該MOS管Q2漏極串接電阻R6后接在LED燈組電源正端，所述LED燈組電源負端接在蓄電池組負電源端，所述MOS管Q2柵極接在所述PWM控制電路的輸?shù)谝惠敵龆松?，所述二極管D2的正端還串接MOS管Q3后接地，該MOS管Q3柵極連接在PWM控制電路的第二輸出端上，所述電阻R6的電源輸出端還串接電容Cl后接地。該放電電路結(jié)構(gòu)簡單，同時具有升壓和降壓功能，其升壓是這樣實現(xiàn)的，在蓄電池組電壓降低時，主控器通過控制端B發(fā)出控制信號經(jīng)PWM控制電路觸發(fā)MOS管Q3瞬間導(dǎo)通為電感LI充電，在電感LI充電的同時，電容Cl迅速放電保證LED燈組的工作電壓不會降低，在MOS管Q3斷開后，電感LI放電，可提升放電電路的輸出電壓，達到升壓的目的。
[0015]所述充電電路中設(shè)置有MOS管Q1，該MOS管Ql源極接光伏板電源正端，該MOS管Ql源漏極極經(jīng)二極管Dl后接在蓄電池組電源正端上，該蓄電池組負端和光伏板負端相連，所述MOS管Ql柵極和PWM控制電路的第三輸出端相連。
[0016]所述PWM控制電路中設(shè)置有驅(qū)動模塊U2，該驅(qū)動模塊U2三路輸入端分別接所述主控器控制端，該驅(qū)動模塊U2三路輸出端分別接在所述MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Ql的柵極上。
[0017]所述蓄電池組電源輸出端還連接有電流采樣電路，該電流采樣電路設(shè)置有運算放大器U5和運算放大器U6，所述運算放大器U6正向輸入端串接電阻RlO后接在蓄電池組電源正端上，同時所述電阻RlO還串聯(lián)在放電電路的放電回路中，該運算放大器U6反向輸入端串電阻R16后接在蓄電池組電源負端上，該運算放大器U6反向輸入端還串接電阻R17后接在該運算放大器U6的輸出端上，該運算放大器U6輸出端接在所述運算放大器U5的反向輸入端，所述運算放大器U5正向輸入端接參考電源，該運算放大器U5輸出端接在所述主控器電流采集端。
[0018]所述驅(qū)動模塊U2輸出端通光電耦合器U7對信號進行隔離反向后接在所述MOS管Ql柵極上。在MOS管Ql采用P溝道MOS管時需要對控制信號進行反向。
[0019]所述驅(qū)動模塊U2為TC4469驅(qū)動芯片。
[0020]本實用新型的有益效果為:結(jié)構(gòu)簡單、維護方便；在電池的電量、電壓發(fā)生變化時，LED燈組的工作電流能恒定于設(shè)定值，同時具有過過電流保護功能，可有效保護LED燈組，延長其使用壽命；具有功率調(diào)整功能，能適應(yīng)不同的LED燈組和不同環(huán)境對亮度的需 求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)框圖；
[0022]圖2為本實用新型電路結(jié)構(gòu)圖；
[0023]圖3為本實用新型電流采樣電路結(jié)構(gòu)圖；
[0024]圖4為本實用新型PWM控制電路結(jié)構(gòu)圖；
[0025]圖5為本實用新型主控器結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖及具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明。
[0027]如圖1所示，一種太陽能路燈控制系統(tǒng)，包括充電控制單元1、放電控制單元2和主控器3，其關(guān)鍵在于:所述充電控制單元I設(shè)置有充電電路4，該充電電路4輸入端接在光伏板5電源輸出端上,該充電電路4輸出端接在蓄電池組6電源輸出端上,所述光伏板5電源輸出端上連接有采樣電路A，所述主控器3電壓采集端A通過采樣電路A采集光伏板5的輸出電壓值，該主控器3控制端通過PWM控制電路10控制充電電路4 ;
[0028]如圖2所示，所述充電電路4中設(shè)置有MOS管Q1，該MOS管Ql源極接光伏板5電源正端，該MOS管Ql源漏極極經(jīng)二極管Dl后接在蓄電池組6電源正端上，該蓄電池組負端和光伏板I負端相連，所述MOS管Ql柵極和PWM控制電路10第三輸出端相連。
[0029]如圖1所示，所述放電控制單元2設(shè)置有放電電路7，該放電電路7輸入端接在蓄電池組6電源輸出端上，該放電電路7輸出端接LED燈組電源端，所述蓄電池組6電源輸出端上連接有采樣電路B，所述主控器3電壓采集端B通過采樣電路B采集蓄電池組6輸出端電壓值，所述電壓采集端B為ADO端，該主控器3控制端通過PWM控制電路10控制放電電路7。
[0030]如圖2所示，所述放電電路7設(shè)置有MOS管Q2，該MOS管Q2為P溝道金氧半場效晶體管，該MOS管Q2源極經(jīng)二極管D2和電感LI接在蓄電池組I正電源端，該MOS管Q2漏極串接電阻R6后接在LED燈組電源正端，所述LED燈組電源負端接在蓄電池組6負電源端，所述MOS管Q2柵極接在所述PWM控制電路的第一輸出端上，所述二極管D2的正端還串接MOS管Q3后接地，該MOS管Q3柵極連接在PWM控制電路的第二輸出端上，所述電阻R6的電源輸出端還串接電容Cl后接地。
[0031]如圖4所示，所述PWM控制電路10中設(shè)置有驅(qū)動模塊U2，所述驅(qū)動模塊U2為TC4469驅(qū)動芯片，該TC4469驅(qū)動芯片三路輸入端分別接在所述主控器3控制端上，具體為PffO, Pffl和PW2，該TC4469驅(qū)動芯片輸出PWM INl和PWM IN2端分別接所述MOS管Q3和MOS管Ql的柵極，所述TC4469驅(qū)動芯片輸出端PWM IN3通過光電耦合器U7對信號進行隔離反向后接在所述MOS管Ql柵極上。
[0032]如圖3所示，所述蓄電池組6電源輸出端上還連接有電流采樣電路8，所述電流采樣電路8設(shè)置有運算放大器U5和運算放大器U6，所述運算放大器U6正向輸入端串接電阻RlO后接在蓄電池組6電源正端上，所述電阻RlO還串聯(lián)在放電電路7的放電回路中，該運算放大器U6反向輸入端串電阻R16后接在蓄電池組6電源負端上，該運算放大器U6反向輸入端還串接電阻R17后接在該運算放大器U6的輸出端上，該運算放大器U6輸出端接在所述運算放大器U5的反向輸入端，所述運算放大器U5正向輸入端接參考電源，該運算放大器U5輸出端接在所述主控器3電流采集端。所述電阻RlO采用康銅絲電阻，康銅絲電阻值不會隨著溫度和電流的改變而發(fā)生變化，放電電路7中電流的變化將引起電阻RlO兩端電壓的改變，運算放大器U6將電阻RlO兩端電壓的改變值進行放大后輸入運算放大器U5中和標(biāo)準(zhǔn)電源電源進行對比，將電阻RlO的變化數(shù)據(jù)送入主控器3中，主控器3便能計算出放電電路7中對應(yīng)的電流數(shù)據(jù)，達到監(jiān)控放電電路7中電流的目的，在放電電路7中電流大于設(shè)定定值時，及時切斷放電電路7，保護LED燈組。
[0033]所述主控器3亮度采集端連接有亮度傳感器9。
[0034]本實用新型是這樣實現(xiàn)的，主控器3中的實時時鐘到達設(shè)定的充電時間段，采樣電路A將采集的光伏板5輸出電壓值傳輸?shù)街骺仄?中，主控器3對光伏板5輸出電壓電壓進行判斷，如達到設(shè)定的充電條件，則主控器3內(nèi)部軟件根據(jù)計算結(jié)果輸出端輸出相應(yīng)的大小的占空比信號控制TC4469驅(qū)動芯片，該TC4469驅(qū)動芯片輸出端PWM IN3輸出PWM控制信號，該PWM控制信號經(jīng)過光電耦合器U7隔離反向后驅(qū)動充電電路4中大功率P溝道金氧半場效晶體管Ql導(dǎo)通，通過調(diào)整PWM控制信號的占空比的大小便可調(diào)整光伏板5對蓄電池組6充電電流的大?。?br> [0035]主控器3中的實時時鐘到達設(shè)定的路燈開啟時間，或者亮度傳感器9檢測到自然環(huán)境中亮度值低于設(shè)置值時，主控器3控制端發(fā)出控制信號通過TC4469驅(qū)動芯片觸發(fā)N溝道金氧半場效晶體管柵極，開啟路燈；采樣電路A將采集的蓄電池組6輸出電壓的實時值提供給主控器3，在蓄電池組6輸出電壓較高時，該主控器3根據(jù)蓄電池組的輸出電壓值調(diào)整控制端控制信號的占空比大小，從而到達調(diào)整P溝道金氧半場效晶體管源極和漏極間的電流值；在蓄電池組6輸出電壓較低時，主控器3控制端發(fā)出控制信號通過TC4469驅(qū)動芯片觸發(fā)N溝道金氧半場效晶體管Q3柵極，使N溝道金氧半場效晶體管Q3短暫導(dǎo)通，在電感LI和電容Cl的配合下，提高電壓值，同時主控器3控制端發(fā)出控制信號通過TC4469驅(qū)動芯片觸發(fā)N溝道金氧半場效晶體管Q2柵極，通過調(diào)整主控器3控制端發(fā)出控制信號的占空比大小，調(diào)整放電電路電流輸出的大小，實現(xiàn)負載LED燈組中工作電流的相對恒定，不隨著蓄電池組電量、電壓的的變化而變化。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能路燈控制系統(tǒng)，包括充電控制單元(I)、放電控制單元(2)和主控器(3)，其特征在于:所述充電控制單元(I)設(shè)置有充電電路(4)，該充電電路(4)輸入端接在光伏板(5)電源輸出端上,該充電電路(4)輸出端接在蓄電池組(6)電源輸出端上,所述光伏板(5 )電源輸出端上連接有采樣電路A,所述主控器(3 )電壓采集端A通過采樣電路A采集光伏板(5 )的輸出電壓值，該主控器(3 )控制端通過PWM控制電路(10 )控制充電電路(4 ); 所述放電控制單元(2 )設(shè)置有放電電路(7 )，該放電電路(7 )輸入端接在蓄電池組(6 )電源輸出端上，該放電電路(7)輸出端接LED燈組電源端，所述蓄電池組(6)電源輸出端上連接有采樣電路B，所述主控器(3 )電壓采集端B通過采樣電路B采集蓄電池組(6 )輸出端電壓值，該主控器(3 )控制端通過PWM控制電路(10 )控制放電電路(7 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述太陽能路燈控制系統(tǒng)，其特征在于:所述蓄電池組(6)電源輸出端上還連接有電流采樣電路(8 )，所述主控器(3 )電流采集端通過電流采樣電路(8 )采集蓄電池組(6)電源輸出端的電流值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述太陽能路燈控制系統(tǒng)，其特征在于:所述主控器(3)亮度采集端連接有亮度傳感器(9)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述太陽能路燈控制系統(tǒng)，其特征在于:所述放電電路(7)設(shè)置有MOS管Q2，該MOS管Q2源極經(jīng)二極管D2和電感LI接在蓄電池組(I)正電源端，該MOS管Q2漏極串接電阻R6后接在LED燈組電源正端，所述LED燈組電源負端接在蓄電池組(6)負電源端，所述MOS管Q2柵極接在所述PWM控制電路的第一輸出端上，所述二極管D2的正端還串接MOS管Q3后接地，該MOS管Q3柵極連接在PWM控制電路的第二輸出端上，所述電阻R6的電源輸出端還串接電容Cl后接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述太陽能路燈控制系統(tǒng)，其特征在于:所述充電電路(4)中設(shè)置有MOS管Q1，該MOS管Ql源極接光伏板(5)電源正端，該MOS管Ql源漏極極經(jīng)二極管Dl后接在蓄電池組(6)電源正端上，該蓄電池組負端和光伏板(I)負端相連，所述MOS管Ql柵極和PWM控制電路(10)第三輸出端相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述太陽能路燈控制系統(tǒng)，其特征在于:所述PWM控制電路(10)中設(shè)置有驅(qū)動模塊U2，該驅(qū)動模塊U2三路輸入端分別接所述主控器(3)控制端，該驅(qū)動模塊U2三路輸出端分別接所述MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Ql的柵極上。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述太陽能路燈控制系統(tǒng)，其特征在于:所述電流采樣電路(8)設(shè)置有運算放大器U5和運算放大器U6，所述運算放大器U6正向輸入端串接電阻RlO后接在蓄電池組(6)電源正端上，所述電阻RlO還串聯(lián)在放電電路(7)的放電回路中，該運算放大器U6反向輸入端串電阻R16后接在蓄電池組(6)電源負端上，該運算放大器U6反向輸入端還串接電阻R17后接在該運算放大器U6的輸出端上，該運算放大器U6輸出端接在所述運算放大器U5的反向輸入端，所述運算放大器U5正向輸入端接參考電源，該運算放大器U5輸出端接在所述主控器(3)電流采集端。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述太陽能路燈控制系統(tǒng)，其特征在于:所述驅(qū)動模塊U2輸出端還通過光電耦合器U7對信號進行隔離反向后接在所述MOS管Ql柵極上。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述太陽能路燈控制系統(tǒng)，其特征在于:所述驅(qū)動模塊U2為TC4469驅(qū)動芯片。
【文檔編號】H05B37/02GK203504819SQ201320571686
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】陳秀高, 杜云, 胡清華 申請人:重慶永翕光電科技有限公司