基於單片機的太陽能路燈控制器設計方案

2021-01-15 電子產品世界

　　1 引言

　　隨著人們環保意識的加強以及資源的日漸緊張，新能源的利用已快速進入人們的生活。太陽能路燈以太陽光為能源， 白天充電、晚上使用， 無需鋪設複雜、昂貴的管線， 可任意調整燈具的布局， 安全節能無汙染， 充電及開/關過程採用光控自動開關， 無需人工操作， 工作穩定可靠， 節省電費， 免維護， 太陽能路燈的實用性已經得到人們的認可。

　　本文介紹基於單片機的太陽能路燈控制器的方案設計， 對12 V 和24 V 蓄電池可自動識別， 可實現對蓄電池的科學管理， 指示蓄電池過壓、欠壓等行狀態， 具有兩路負載輸出， 每路負載額定電流可達5 A, 兩路負載可以隨意設置為同時點亮、分時點亮以及單獨定時等工作模式， 同時具有負載過流、短路保護功能； 具有較高的自動化和智能化水平。

　　2 硬體電路組成及工作原理

　　2.1 系統硬體結構

　　太陽能路燈智能控制器系統硬體結構如圖1所示， 該系統以STC12C5410AD 單片機為核心， 外圍電路主要由電壓採集電路、負載輸出控制與檢測電路、LED 顯示電路及鍵盤電路等部分組成。電壓採集電路包括太陽能電池板和蓄電池電壓採集， 用於太陽光線強弱的識別以及蓄電池電壓的獲取。單片機的P3 口的兩位作為鍵盤輸入口， 用於工作模式等參數的設置。

圖1 系統硬體結構框圖

　　2.2 STC12C5410AD 單片機

　　STC12C5410AD 是STC12 系列單片機， 採用RISC型CPU 內核， 兼容普通8051 指令集， 片內含有10 KB Flash 程序存儲器， 2 KB Flash 數據存儲器，512 B RAM 數據存儲器， 同時內部還有看門狗（WDT） ; 片內集成MAX810 專用復位電路、8 通道10 位ADC 以及4 通道PWM; 具有可編程的8 級中斷源4 種優先級， 具有在系統編程（ ISP） 和在應用編程（ IAP） , 片內資源豐富、集成度高、使用方便。

　　STC12C5410AD 對系統的工作進行實施調度， 實現外部輸入參數的設置、蓄電池及負載的管理、工作狀態的指示等。為充分使用片內資源， 本文所設置的參數寫入Flash 數據存儲器內。

　　2.3 鍵盤電路

　　P3.4（T0）接F1 鍵， 用於設置狀態的識別及參數設置； P3.5（T1）接F2 鍵， 用於自檢及"加1"功能， 根據程序流程， 分別實現不同功能。

　　2.4 電壓採集與電池管理

　　太陽能電池板電壓採集用於太陽光線強弱的判斷， 因而可以作為白天、黃昏的識別信號。同時本系統支持太陽能板反接、反充保護。

　　蓄電池電壓採集用於蓄電池工作電壓的識別。

　　利用微控制器的PWM 功能對蓄電池進行充電管理。若太陽能電池正常充電時蓄電池開路， 控制器將關斷負載， 以保證負載不被損傷， 若在夜間或太陽能電池不充電時蓄電池開路， 控制器由於自身得不到電力， 不會有任何動作。當充電電壓高於保護電壓（ 15 V） 時， 自動關斷對蓄電池的充電； 此後當電壓掉至維護電壓（ 13.2V） 時， 蓄電池進入浮充狀態， 當低於維護電壓（ 13.2 V） 後浮充關閉， 進入均充狀態。當蓄電池電壓低於保護電壓（11 V）時， 控制器自動關閉負載開關以保護蓄電池不受損壞。通過PWM充電電路（ 智能三階段充電） , 可使太陽能電池板發揮最大功效， 提高系統充電效率。本系統支持蓄電池的反接、過充、過放。

　　2.5 負載輸出控制與檢測電路

　　本系統設計了兩路負載輸出， 每路輸出均有獨立的控制和檢測， 具有完善的過流、短路保護措施，電路原理如圖2 所示。設計了兩級保護： 第一級採用了由R7（0.01 Ω康銅絲）以及運放LM358、比較器LM393 等器件組成的過流、短路檢測電路， 配合單片機的A/D 轉換及外部中斷響應來實現負載過流及短路保護， 是一種硬體+軟體的方式， LM358 的輸出送P1.7（A/D 轉換）口， 用作過流信號識別， 當電流超過額定電流20%並維持30 s 以上時， 確認為過流； 短路電流整定為10 A, 響應時間為毫秒數量級。

pwm相關文章:pwm是什麼

單片機相關文章:單片機教程

單片機相關文章:單片機視頻教程

單片機相關文章:單片機工作原理

光控開關相關文章:光控開關原理 聲光控開關相關文章:聲光控開關原理

相關焦點

  • 基於Atmega48太陽能路燈控制器研究
    摘要：太陽能控制器是太陽能路燈系統中的核心部分，設計了一種基於Atmega48單片機的太陽能路燈控制器。該控制器採用PWM脈衝調製控制技術通過對蓄電池電壓、充電電流等參數進行檢測，控制開關管的關斷，來實現充放電控制和保護功能。
  • 太陽能路燈控制電路設計方案匯總(兩款太陽能路燈控制電路原理圖...
    太陽能路燈控制電路設計方案匯總（兩款太陽能路燈控制電路原理圖詳解） （一） 1、太陽能路燈控制器設計 路燈控制系統工作原理：白天光伏電池向蓄電池充電，晚上蓄電池提供電力供路燈照明。
  • 自適應太陽能路燈控制器設計案例
    自適應太陽能路燈控制器設計案例 秩名 發表於 2014-01-21 14:43:02 　　基於改善季節性負載光伏太陽能路燈運行可靠性的目的，採用新一代自適應單純太陽能供電路燈控制器設計的方法
  • 60w太陽能路燈設計方案匯總(四款模擬電路設計原理圖詳解)
    60w太陽能路燈設計方案匯總（四款模擬電路設計原理圖詳解） >60w太陽能路燈設計方案（一） 1、硬體電路設計 選擇DS1302計時器、AT24C02存儲器、4位數碼顯示器、過充過放電路、STC12C2051單片機等組成智能控制系統。
  • 30w太陽能路燈設計方案匯總(六款太陽能路燈原理圖詳解)
    30w太陽能路燈設計方案（一） 太陽能路燈主要由太陽電池組件、組件支架、電控箱（內裝控制器、蓄電池）、燈杆（含燈具）等幾部分組成。 2、光伏控制器的額定輸入電流和輸入路數 光伏控制器的額定輸入電流取決於太陽能電池組件或方陣的輸入電流，選型時光伏控制器的額定輸入電流應等於或大於太陽能電池的輸入電流。光伏控制器的輸入路數要多於或等於太陽能電池方陣的設計輸入路數。
  • 大功率太陽能LED路燈系統設計
    LED 作為照明光源與傳統的照明光源相比具有直流低電壓驅動、耗電量少、抗振動、壽命長、納秒級的響應速度、設計空間大、環保、可連續開關閃斷，能輕鬆實現0～100%調光功能等優點，被認為是新一代的綠色照明設備。太陽能LED 路燈是以太陽能作為能源。
  • 太陽能路燈工作原理、流程及詳細設計方案
    而根據目前太陽能路燈出現的問題和當前的技術水平，存在的問題主要有2點：(1)路燈在使用一段時間後，經常幾天不工作;(2)設計蓄電池使用壽命在2～5年左右，實際蓄電池使用往往低於設計壽命，甚至不足1年。連續幾天陰雨後，路燈系統蓄電池會過放，控制器會出現過放保護，此時如果太陽能發電量偏少，蓄電池電壓達不到控制器的恢復放電電壓，控制器與負載間一直斷電，組件容量過小或陰雨天過長必然導致長時間不放電。因此在組件容量計算時需要考慮蓄電池充電時間問題，儘可能2～3天充滿。(2)設計蓄電池使用壽命在2～5年左右，實際蓄電池使用往往低於設計壽命，甚至不足1年。
  • 基於zigbee的太陽能自動追光燈與電子廣告牌的設計,軟硬體系統解決...
    ，如果在路燈旁加上廣告牌設計，例如提醒居民小心路滑、路段名稱、安全駕駛等等，如果是安置在校園當中，提醒同學保護環境、愛惜花草、注意衛生等等，這就使得方案設計更加人性化；示意圖如下圖:綜上所述，基於自動跟蹤、路燈控制、無線通信、電子廣告牌設計等特點，本次比賽定項目為基於zigbee太陽能自動追光燈與電子廣告牌的設計。二、需求分析太陽能跟蹤系統能顯著增加光伏模塊接收的太陽能,提高日用功率和年輸出功率,但比固定式系統成本高且更複雜。
  • 太陽能路燈控制器的選擇
    打開APP 太陽能路燈控制器的選擇 發表於 2018-12-04 17:08:25
  • 基於AFS600的太陽能熱水器通用控制器設計
    摘要：採用數模混合可編程晶片AFS600，通過配置其嵌入的8051軟核和內置資源構造了最小控制系統；完成了太陽能熱水器的控制系統設計，
  • 網友DIY:小功率太陽能充電控制器設計
    在南非等地，對太陽能電池的需求比較旺盛。下面為大家介紹下我設計的一款小功率太陽能充電器。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/226635.htm基於矽光電池板的功率為20V 1A.充電電池為磷酸鐵鋰2串。控制器要有充電控制，電池放電保護，5V放電輸出和保護。在此基礎上我的選擇是TSM108I+IRU3037的組合，實現充放電。
  • 小型智慧太陽能路燈控制系統設計與策略研究
    試驗結果表明，該系統能夠自適應跟蹤太陽位置，使太陽能帆板獲取最大光照強度，並能顯示蓄電池電量存儲信息。為更加合理使用電能，構建了一種基於太陽能路燈點亮優先、自適應調整燈光亮度與點亮時長的模糊控制策略。　　1 系統總體設計　　小型智慧太陽能路燈控制系統架構如圖1所示，本系統選用STC15單片機作為核心控制器，由光照檢測傳感器、步進電機、電源電路、信號預處理電路、LCD1602顯示模塊等部分組成。通過光電跟蹤模塊自動跟蹤太陽，使太陽能帆板獲得最大光照。
  • 太陽能工程熱水器控制器的設計與實現
    摘要：設計了一套全自動太陽能工程熱水器控制器。該系統利用低功耗高性能的RISC單片機AVR作為控制電路的核心實時監測水溫及水位，可實現溫度、水位檢測管理，故障及相關報警提示等功能，利用E2PROM對設置的參數保存，具有斷電記憶功能，斷電後，參數無須重新設置。該款全自動太陽能熱水器控制器具有使用方便、穩定性高、節能等特點，實用性高。
  • 如何設計一個太陽能LED路燈狀態傳感器節點
    太陽能LED路燈涉及到光伏電池、LED燈頭、蓄電池和路燈控制系統，能否最大效率地利用太陽能和延長LED燈頭的使用壽命，是目前迫切需要解決的問題。ZigBee技術以其功耗低、通信可靠、網絡容量大等特點為路燈自動控制領域提供了較合適的解決方案[1-3].
  • 基於PIC16C72的水位水溫控制器的設計
    摘要：為滿足落水式太陽能熱水器自動控制的要求，設計了一個基於PIC16C72單片機的水溫水位控制器。以NTC熱敏電阻作為測溫傳感器，用PIC16C72內置的多路8位A／D轉換器把NTC熱敏電阻上的壓降轉換為數字量實現測溫。
  • 解析MPP太陽能路燈控制器的特點以及工作原理
    目前，市場上幾乎所有太陽能路燈的組成都由太陽能電池板，LED燈組，電池，太陽能控制器，燈杆等組成，作為太陽能路燈的核心部件太陽能路燈控制器，我相信大多數人還不熟悉它，今天以奧林斯科技的產品來講解太陽能路燈控制器的功能和作用。太陽能路燈控制器是一種由微控晶片運行的智能充放電設備。
  • 若日陽光照明|太陽能路燈控制器有什麼作用?
    隨著技術的發展，現在的路燈都大採用太陽能光電來轉換了，這樣就可以達到節能，安全，方便的效果。而且裡面裝有太陽能路燈控制器，可以通過微處理器控制和顯示的智能充放電控制器，採用高質量、低損耗、壽命長的元器件，保證其性能可靠，從而使太陽能路燈系統能長久的正常工作，減少系統的維護成本。那麼太陽能路燈控制器有什麼作用呢?
  • 太陽能熱水器自動溫度控制器設計原理
    >太陽能熱水器加裝自動控制功能，具有廣泛的市場。2 系統硬體設計及原理太陽能熱水器加裝自動控制功能，主要是加裝一個數據採集系統和一個電腦控制板。根據太陽能熱水器的技術要求及經濟方面的考慮，我們選用89C51單片機為核心控制器 ,組成熱水器溫度控制系統。
  • 基於CPLD的鍵盤控制器設計
    0 引 言 由於CPLD的可再編程性質，可以將同一裝置用於不同的鍵盤和產品，而收到高產量、低成本的效果，同時也節約了單片機的資源以做它用。可再編程的特點輔之簡便易用的設計工具，使設計可以進行晚期更改，提高了產品設計的靈活性，降低了風險。
  • 太陽能路燈控制器怎樣判斷是降壓還是升壓式
    知道太陽能路燈控制器的人都清楚，控制器分為降壓和升壓兩種。那就會產生一個困惑了，那到底應該選擇升壓的還是降壓的呢，該如何判斷呢？首先我們要清楚，升降壓，分別升的是哪裡的電壓呢？先要弄清楚才好判斷。太陽能路燈控制器就是其中的第一種解決方法，主要是用來改變電池的電壓。所以判斷控制器是降壓還是升壓的，主要看電池的電壓和燈板的電壓。如果燈板電壓比電池電壓低，就選擇降壓的，反之如果燈板電壓比電池高，那就選擇升壓。