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太陽能控制器范文第1篇

1、原理：太陽能電池板屬于光伏設(shè)備(主要部分為半導(dǎo)體材料)，它經(jīng)過光線照射后發(fā)生光電效應(yīng)產(chǎn)生電流。由于材料和光線所具有的屬性和局限性，其生成的電流也是具有波動(dòng)性的曲線，如果將所生成的電流直接充入蓄電池內(nèi)或直接給負(fù)載供電，則容易造成蓄電池和負(fù)載的損壞，嚴(yán)重減小了他們的壽命。因此我們必須把電流先送入太陽能控制器，采用一系列專用芯片電路對(duì)其進(jìn)行數(shù)字化調(diào)節(jié)，并加入多級(jí)充放電保護(hù)，同時(shí)采用我公司獨(dú)有的控制技術(shù)“自適應(yīng)三階段充電模式(圖1)”，確保電池和負(fù)載的運(yùn)行安全和使用壽命。對(duì)負(fù)載供電時(shí)，也是讓蓄電池的電流先流入太陽能控制器，經(jīng)過它的調(diào)節(jié)后，再把電流送入負(fù)載。這樣做的目的：一是為了穩(wěn)定放電電流;二是為了保證蓄電池不被過放電;三是可對(duì)負(fù)載和蓄電池進(jìn)行一系列的監(jiān)測保護(hù)。

2、作用：太陽能充放電控制器最基本功能在于控制電池電壓并打開了電路，還有就是，當(dāng)電池電壓升到一定程度時(shí)，停止蓄電池充電。舊版的控制器機(jī)械地來完成控制電路的開啟或關(guān)閉,停止或啟動(dòng)電源輸送到蓄電池的功率。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

太陽能控制器范文第2篇

關(guān)鍵詞： 光電互補(bǔ)；太陽能；LED路燈；控制器

中圖分類號(hào)：TK51文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Research on Photoelectric Complementary LED Streetlights Controller

LI Wen-fang, LI Hai-xia, CHEN Jia-yi

(Huanghe Science and Technology College, Zhengzhou Henan 450063, China)

Abstract: A photoelectric complementary LED streetlights controller is introduced in this paper, which can control the solar panels on batteries charging and discharging and check the battery capacity on real-time so as to use the photoelectric complementary in load power supply. This article describes the solar energy LED is the best choice on street lighting, photoelectric complementary can improve the reliability and reduce costs, so it is an effective way to solve the problem of solar LED street lighting, in addition, it calculates the matching relation of capacity betweenbatteries and solar panels based on the LED load equipments.

Keywords:photoelectric complementary; solar energy; LED streetlights; controller

引 言

太陽能作為一種理想的清潔能源，正迅速得到廣泛應(yīng)用。LED作為固態(tài)光源，壽命長、耗能少，屬綠色光源[1]。隨著大功率LED驅(qū)動(dòng)的研究成功，LED在照明領(lǐng)域得到推廣。由于太陽能電池將光能轉(zhuǎn)化為直流電壓，通過太陽能電池組件的合理組合，得到LED燈具實(shí)際需要的電壓，兩者易于匹配，可獲得很高的利用率，具有較高的安全性，可實(shí)現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保的要求。把太陽能LED應(yīng)用于路燈照明領(lǐng)域，既可節(jié)約大量電纜的成本，易于實(shí)現(xiàn)路燈的智能控制，又可節(jié)約大量能源，因此太陽能LED在路燈應(yīng)用上易于推廣[2-4]。

由于太陽能受天氣因素的制約比較大，太陽光照射分布密度小，受光時(shí)間、強(qiáng)度大小具有隨機(jī)性、間歇性，要保證太陽能電池輸出電壓的穩(wěn)定，必須利用蓄電池，在白天有陽光時(shí)對(duì)蓄電池充電，晚上蓄電池給負(fù)載LED放電。如果遇到連續(xù)陰雨天氣，對(duì)蓄電池容量要求就大，而太陽能電池組容量越大，成本就越高。太陽LED路燈照明系統(tǒng)采用光電互補(bǔ)方式可較好地解決這個(gè)矛盾，對(duì)推廣太陽能LED路燈控制有著現(xiàn)實(shí)和經(jīng)濟(jì)意義[5]。

光電互補(bǔ)LED路燈照明系統(tǒng)就是以太陽能電池發(fā)電為主，以普通220V交流電補(bǔ)充電能為輔的路燈照明系統(tǒng)，采用此系統(tǒng)，光伏電池組和蓄電池容量可以設(shè)計(jì)得小一些，基本上是當(dāng)天白天有陽光，當(dāng)天就用太陽能發(fā)電同時(shí)給蓄電池充電，到天黑時(shí)蓄電池放電把負(fù)載LED點(diǎn)亮。在我國大部分地區(qū)，全年基本上都有三分之二以上的晴朗天氣，這樣該系統(tǒng)全年就有三分之二以上的時(shí)間用太陽能照亮路燈，剩余時(shí)間用市電補(bǔ)充能量，既減小了太陽能光伏照明系統(tǒng)的一次性投資，又有著顯著的節(jié)能減排效果，是太陽能LED路燈照明在現(xiàn)階段推廣和普及的有效方法。

1光電互補(bǔ)LED照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1LED照明負(fù)載

假設(shè)光電互補(bǔ)LED路燈燈桿高度為10m，光照光通量大約25 lm，選用1W、3.3V、350mA的LED燈組成兩路路燈，每一路14串2并共28W，兩路為56W。設(shè)路燈每天平均照明10小時(shí)，LED路燈前5小時(shí)全亮，后5小時(shí)亮度減半，即電池消耗減少一半。

所需實(shí)際驅(qū)動(dòng)電流為

350mA×2×2=1.4A

每天以10小時(shí)計(jì)算，負(fù)載所需安時(shí)數(shù)為

1.4A×5h+1.4A×0.5×5h=10.5Ah

電壓為

3.3V×14=46.2V

1.2蓄電池組容量設(shè)計(jì)

1.2.1蓄電池的選用

太陽能路燈用蓄電池由于頻繁處于充電、放電循環(huán)中，而且會(huì)經(jīng)常發(fā)生過充或深度放電等情況，因此蓄電池工作性能和循環(huán)壽命成為最受關(guān)注的問題。閥控式密閉型鉛酸電池具有不需要維護(hù)、不向空氣中排出氫氣和酸霧、安全性好、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用[6]。蓄電池過充電、過放電以及蓄電池環(huán)境溫度等都是影響蓄電池壽命的重要因素，所以在控制器中要重點(diǎn)采取保護(hù)措施。

1.2.2蓄電池組容量的計(jì)算

在光電互補(bǔ)路燈系統(tǒng)中，是靠太陽能和市電互補(bǔ)對(duì)LED路燈進(jìn)行供電的。由于太陽光隨天氣變化差別很大，白天太陽光強(qiáng)時(shí)，太陽能電池板給蓄電池充電；晚上蓄電池給負(fù)載供電。陰天時(shí)，負(fù)載用電從蓄電池取得，當(dāng)蓄電池放電電壓降到最低允許限度時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)為市電補(bǔ)給。蓄電池的容量對(duì)保證可靠性供電很重要，電池容量過大導(dǎo)致成本價(jià)格升高，容量過小，又不能充分利用太陽能達(dá)到節(jié)能的目的[7]。

蓄電池容量Bc計(jì)算公式

Bc = A×QL×NL×T0/CC Ah（1）

式（1）中A為安全系數(shù)，取1.1～1.4之間，本式為A=1.2；

QL為負(fù)載日平均耗電量，為工作電流乘以日工作小時(shí)，QL=10.5Ah；

NL為最長連續(xù)陰雨天數(shù)，由于采用光電互補(bǔ)，故可以取NL=1天；

T0為溫度修正系數(shù)，一般在0℃以上為1.1，-10℃以下取1.2，本式取T0=1.1；

CC為蓄電池放電深度，一般鉛酸電池取0.75，堿性鎳鎘蓄電池取0.8，本式中CC =0.75。

因此，Bc= A×QL×NL×T0/CC=1.2×10.5×1×1.1/0.75=18.5Ah，實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們選用48V、40Ah免維護(hù)閥控密封鉛酸蓄電池。

1.2.3太陽能電池方陣設(shè)計(jì)

太陽能電池組件以一定數(shù)目串聯(lián)起來，可獲得所需要的工作電壓。但是太陽能電池的串聯(lián)必須適當(dāng)，串聯(lián)數(shù)太少，串聯(lián)電壓低于蓄電池浮充電壓，太陽能電池組方陣就不能對(duì)蓄電池充電；若串聯(lián)數(shù)太多，使輸出電壓遠(yuǎn)高于浮充電壓時(shí)，充電電流也不會(huì)有明顯增加。因此，只有當(dāng)太陽能電池組件串聯(lián)電壓等于合適充電電壓時(shí)，才能達(dá)到最佳狀態(tài)[6]。

太陽能電池組的輸出電壓一般取蓄電池電壓的1.2～1.5倍，當(dāng)取1.35倍時(shí)，蓄電池電壓為48V×1.35=64.8V，此處取65V。

若當(dāng)天無太陽光時(shí)，蓄電池晚上給負(fù)載放電容量為

Bcb = A×QL×NL = 1.2×10.5×1 = 12.6Ah

鄭州地區(qū)按5小時(shí)太陽光給蓄電池充電，電流為

I = 12.6Ah/5h = 2.52A

所以太陽能電池方陣功率為

P = UI = 65V×2.52A = 163.8W

實(shí)際可采用4塊36V 48W太陽能電池板，共192W，分兩組，每組2塊串聯(lián)，電壓為72V。

2控制器及工作原理簡介

2.1光電互補(bǔ)LED路燈控制器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

光電互補(bǔ)LED路燈控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，本系統(tǒng)中關(guān)鍵部件是控制器，控制器的功能主要有：

（1） 白天對(duì)太陽能電池板的電壓和電流進(jìn)行檢測，通過MPPT算法追蹤太陽能電池板最大輸出功率點(diǎn)，使太陽能電池板以最大輸出功率給蓄電池充電，并控制太陽能電池對(duì)蓄電池進(jìn)行充電的方式；

（2） 控制光電互補(bǔ)自動(dòng)轉(zhuǎn)換，晚上控制蓄電池放電，驅(qū)動(dòng)LED負(fù)載照明；當(dāng)在太陽光照不足或陰雨天氣，蓄電池放電電壓達(dá)最低電壓時(shí)，能自動(dòng)切換到市電供LED路燈點(diǎn)亮；

（3） 對(duì)蓄電池實(shí)行過放電保護(hù)、過充電保護(hù)、短路保護(hù)、反接保護(hù)和極性保護(hù)；

（4） 控制LED燈的開關(guān)，通過對(duì)外環(huán)境監(jiān)測，可以控制LED燈開燈、關(guān)燈時(shí)間。

2.2充電電路及輸出控制

2.2.1充電電路

充電電路用來調(diào)節(jié)充電電流與電壓，使太陽能電池板穩(wěn)定地對(duì)蓄電池充電。由于每天在各個(gè)時(shí)段太陽能電池板所轉(zhuǎn)換的太陽輻射能不同，使得太陽能電池輸出的電流和電壓各不相同，這就需要通過必要的充電電路來控制。本電路就是用TL494實(shí)現(xiàn)的電壓型脈寬調(diào)制（PWM）控制電路，電路圖如圖2所示。

當(dāng)R12所接的單片機(jī)給4腳一個(gè)高電平時(shí)，TL494的截止時(shí)間增大到100%，TL494不工作，這樣就可以通過4腳輸入的電平高低決定是否對(duì)蓄電池充電。TL494的12腳接電源，14腳輸出的5V基準(zhǔn)電壓供單片機(jī)使用，同時(shí)R5、R6的分壓作為TL494中誤差放大器1的同相端（2腳）恒壓充電時(shí)的參考電壓信號(hào)，電池正極電壓經(jīng)R2、R3分壓作為誤差放大器1的反相端（1腳）輸入恒壓充電的給定電壓信號(hào)，兩者之間的偏差作為恒壓調(diào)壓器使用。2腳和3腳間引入阻容元件，校正改善誤差放大器的頻響。系統(tǒng)工作時(shí)，實(shí)時(shí)檢測太陽能電池板的輸出電壓、蓄電池的電壓，并根據(jù)各個(gè)電壓值的不同狀況，控制太陽能電池對(duì)蓄電池充電與否，并根據(jù)設(shè)定的路燈時(shí)控或光控方式，控制LED路燈是否點(diǎn)亮，以及點(diǎn)亮?xí)r供電方式在蓄電池和市電之間的合理切換。TL494主要在單片機(jī)程序控制下完成對(duì)蓄電池、太陽能電池板的檢測以及充放電控制。

路燈的照明時(shí)間可以依據(jù)H1～H4上的直撥開關(guān)進(jìn)行設(shè)置，每檔對(duì)應(yīng)時(shí)間為1小時(shí)、2小時(shí)、4小時(shí)、8小時(shí)，這樣就可以通過不同的組合在1～15小時(shí)內(nèi)作調(diào)整。系統(tǒng)軟件的控制流程圖如圖3所示。

在工作過程中，單片機(jī)會(huì)一直檢測太陽能電池和蓄電池的電壓，當(dāng)太陽能電池的輸出電壓高于蓄電池2V以上，同時(shí)蓄電池的電量沒滿，單片機(jī)的11腳輸出低電平，芯片TL494開始工作，通過MOS管Q1對(duì)蓄電池充電。當(dāng)充滿后，轉(zhuǎn)入浮充狀態(tài)，對(duì)蓄電池的自放電情況進(jìn)行電量補(bǔ)償。對(duì)蓄電池的充電，開始是大電流恒流充電狀態(tài)，充電電流為Imax。當(dāng)蓄電池的電壓達(dá)到52.8V時(shí)，充電器處于恒壓充電狀態(tài)，充電電流持續(xù)下降，當(dāng)電流下降到250mA并且蓄電池的電壓上升到56.4V左右不變時(shí)，蓄電池的電量已達(dá)額定容量的100%，電路進(jìn)入浮充階段，給電池提供的浮充電壓抵消了蓄電池的自放電。當(dāng)蓄電池的電壓達(dá)到57.6±0.2V，蓄電池達(dá)到過充電壓點(diǎn)，單片機(jī)的11腳輸出高電平，芯片TL494結(jié)束工作，蓄電池充電結(jié)束。

3結(jié)論

通過對(duì)光電互補(bǔ)LED路燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)際測試觀察，其結(jié)果基本符合設(shè)計(jì)要求，但必須經(jīng)過實(shí)際長期運(yùn)行，不斷完善設(shè)計(jì)，才能達(dá)到太陽能有效利用、蓄電池容量匹配最合理、成本降到最低、性能價(jià)格比最好。

參考文獻(xiàn)

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[3] 苗風(fēng)東，郝夏斐. 太陽能光伏電源在智能控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J]. 電源技術(shù)，2011，35（2）：186-188.

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太陽能控制器范文第3篇

【關(guān)鍵詞】太陽能；LED；草坪燈；單片機(jī)

0 引言

草坪燈廣泛應(yīng)用于廣場、公園、別墅等綠化帶，不僅起到了良好的照明作用也裝點(diǎn)著人們的生活。目前常用的草坪燈光源有白熾燈、節(jié)能燈以及新型LED光源。其中LED光源發(fā)光效率高、耗電量少、安全可靠性強(qiáng)、有利于環(huán)保、壽命長，可連續(xù)使用10萬小時(shí)，比普通白熾燈泡長100倍，這種光源必將成為未來照明的主流產(chǎn)品。再從草坪燈的供電上看，傳統(tǒng)能源日益減少，而太陽能以其清潔可再生、蘊(yùn)藏量巨大和普遍性受到了人們的關(guān)注[1]。因此太陽能供電、LED光源是草坪燈的好組合，體現(xiàn)了國家倡導(dǎo)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念。

本文設(shè)計(jì)了一款基于單片機(jī)的太陽能LED草坪燈控制器，該系統(tǒng)采用單片機(jī)mega128芯片作為主控芯片，實(shí)現(xiàn)根據(jù)光照情況的蓄電池充電、放電；蓄電池保護(hù)，包括防止過充、過放、反沖；過載保護(hù)、溫度補(bǔ)償?shù)戎悄芄δ堋?/p>

1 系統(tǒng)構(gòu)成

1.1 本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能：

（1）充電過程中，根據(jù)蓄電池的充電特性，采用三段式充電算法，提高蓄電池的使用壽命；

（2）根據(jù)光照情況自動(dòng)開燈、關(guān)燈功能；

（3）蓄電池保護(hù)功能，包括防止過充、過放、反沖；

（4）PWM控制技術(shù)運(yùn)用到充電電路中，提高充電效率；運(yùn)用到LED草坪燈驅(qū)動(dòng)電路中，調(diào)節(jié)LED光源亮度。

1.2 系統(tǒng)構(gòu)成及工作過程

圖1 系統(tǒng)構(gòu)成框圖

本系統(tǒng)的構(gòu)成如圖1所示，系統(tǒng)由太陽能電池板組件、蓄電池組、LED恒流驅(qū)動(dòng)、LED草坪燈、單片機(jī)、檢測電路以及相關(guān)保護(hù)電路構(gòu)成。

其工作過程可以簡述如下。單片機(jī)檢測光照強(qiáng)度來判斷白天還是黑夜。如果是白天，太陽能電池板將太陽輻射能轉(zhuǎn)化為電能對(duì)蓄電池組進(jìn)行充電，該充電過程中，單片機(jī)檢測電池板的輸出電壓、充電電流、蓄電池電壓和環(huán)境溫度等信號(hào)，控制PWM功率驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤 （MPPT）充電和蓄電池的分階段充電，以及相應(yīng)的充電保護(hù)。如果檢測到時(shí)黑夜，蓄電池對(duì)LED草坪燈放電，放電過程中，由單片機(jī)輸出信號(hào)控制LED恒流驅(qū)動(dòng)，LED草坪燈工作。同時(shí)單片機(jī)檢測負(fù)載電流實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。

2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 硬件設(shè)計(jì)

本文將對(duì)充電電路和放電電路進(jìn)行重點(diǎn)討論，其他時(shí)控功能、溫度補(bǔ)償電路不再贅述。

（1）主控芯片介紹

ATmega128為基于AVR RISC結(jié)構(gòu)的8位低功耗CMOS微處理器。由于其先進(jìn)的指令集以及單周期指令執(zhí)行時(shí)間，ATmega128的數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá)1MIPS/MHz，從而可以緩減系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。它具有128K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash、4K字節(jié)的EEPROM、4K字節(jié)的SRAM、53個(gè)通用I/O口線、32個(gè)通用工作寄存器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC、兩路8 位PWM和6路分辨率可編程（1 到16 位）的PWM、8路10 位ADC；非常適合本設(shè)計(jì)要求。

（2）充電電路設(shè)計(jì)及其工作過程

充電電路采用可升降壓控制的SEPIC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電路，充電電路圖如圖2所示。SEPIC（single ended primary inductor converter）電路是一種允許輸出電壓大于、小于或者等于輸入電壓的DC/DC變換器。輸出電壓由主控開關(guān)的占空比控制。這種電路最大的好處是輸入輸出同極性，尤其適合于電池供電的應(yīng)用場合，允許電池電壓高于或者小于所需要的輸入電壓。輸入輸出電壓與占空比的關(guān)系如式（1）所示。

Uo=■Ui=■Ui=■Ui（1）

圖2 充電電路圖

本設(shè)計(jì)中SEPIC電路中的開關(guān)元件采用MOSFET，通過改變加在MOSFET 控制柵極的脈沖寬度，即脈寬調(diào)制PWM控制，就可以改變太陽能電池板的輸出電壓。充電電路的脈寬調(diào)制策略采用符合蓄電池充電特性的三階段充電：快充MPPT、過充和浮充[2]，從而提高充電的效率和延長蓄電池的壽命。檢測太陽能電池板和蓄電池組的電壓和電流情況，判斷蓄電池的狀態(tài)，從而由單片機(jī)發(fā)出不同階段控制脈沖，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化充電以及充電保護(hù)。

（3）驅(qū)動(dòng)LED電路設(shè)計(jì)及其工作過程

蓄電池組向LED草坪燈供電是放電過程，要保證LED有穩(wěn)定的發(fā)光強(qiáng)度，就要保證流過LED的電流恒流且其正向電壓恒壓。為此其控制電路采用可升降壓控制的SEPIC電路，設(shè)計(jì)電路圖如圖3所示。開關(guān)元件采用MOSFET，控制策略采用PWM控制。

圖3中單片機(jī)控制輸出PWM2，得到穩(wěn)定的輸出電壓；單片機(jī)控制輸出PWM3使LED實(shí)現(xiàn)恒流控制。檢測R6處照明恒流驅(qū)動(dòng)電流實(shí)現(xiàn)電流反饋及過載保護(hù)。

圖3 放電電路圖

圖4 主程序流程圖

2.2 軟件設(shè)計(jì)

單片機(jī)程序控制設(shè)計(jì)主要有以下幾個(gè)方面：系統(tǒng)初始化子程序、采樣檢測子程序（包括檢測太陽能電池板和蓄電池組的電壓、電流、LED恒流驅(qū)動(dòng)電流、光照檢測、溫度檢測）、充電子程序、放電子程序、MPPT算法子程序和保護(hù)子程序。系統(tǒng)主程序流程圖如圖4所示。

3 結(jié)論

本文介紹了基于單片機(jī)的太陽能草坪燈控制器的軟、硬件設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)使用mega128單片機(jī)作為控制器，利用蓄電池的充電特性采用三段式充電控制，放電過程采用恒壓恒流驅(qū)動(dòng)LED草坪燈。采用PWM控制SEPIC變換器中的開關(guān)元件MOSFET，使充電回路的電壓損失較使用二極管的充電電路降低近一半，充電效率較非PWM高3%-6%。具有過充、過放、過載保護(hù)的功能。本系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保，具有很高的推廣使用價(jià)值。

【參考文獻(xiàn)】

太陽能控制器范文第4篇

關(guān)鍵詞：太陽能供電；空氣質(zhì)量；降壓；監(jiān)測

中圖分類號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2017）01-0180-02

隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，工業(yè)的不斷進(jìn)步，我國大氣污染日益嚴(yán)重，特別是近年恚霧霾不停地在各地肆虐，尤其是中東、華北地區(qū)一些城市，PM2.5指數(shù)持續(xù)爆表，人們談“霾”色變。要治理大氣污染，首先要從源頭上控制大氣污染物的排放量[1]。本文正是針對(duì)這一問題而設(shè)計(jì)的太陽能供電空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)。它可以實(shí)時(shí)檢測出空氣中有害氣體顆粒物的濃度，并以此給監(jiān)管及執(zhí)法部門提供監(jiān)管及執(zhí)法依據(jù)。且相比傳統(tǒng)蓄電池供電的空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)，該設(shè)計(jì)具有工作時(shí)間長，供電穩(wěn)定，維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)目前正處于試驗(yàn)階段。

1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的太陽能供電空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)集對(duì)有害氣體的采集、處理、報(bào)警和顯示于一體，利用主控單元對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，保證前臺(tái)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性，有利于進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)評(píng)定[2]。本系統(tǒng)以STM32微控制器為控制核心，由傳感器采集空氣中有害氣體的濃度，經(jīng)微控制器處理后，在液晶屏上顯示，人機(jī)界面友好，用太陽能光伏電池板把吸收的太陽能轉(zhuǎn)化為電能，供整個(gè)系統(tǒng)的電源供給及儲(chǔ)能備用。

1.1 系統(tǒng)組成

太陽能供電空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)主要由主控單元（STM32F103RCT6）、液晶顯示模塊（LCD12864）、粉塵灰塵顆粒濃度檢測模塊、用戶輸入模塊（按鍵）、聲光模塊（5V蜂鳴器、LED燈）及電源模塊（太陽能電池板、蓄電池）等組成。

系統(tǒng)要求達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)為：

（1）空氣中PM2.5濃度的測量范圍為0-0.6mg/m3。

（2）濃度測量精度為±0.1%。

（3）對(duì)于時(shí)鐘，要求性能穩(wěn)定，誤差為±0.5s，掉電后不會(huì)造成數(shù)據(jù)的丟失。

（4）太陽能光伏電池板平均無障礙工作時(shí)間≥8000h。

（5）50%放電深度循環(huán)壽命1000次。

1.2 系統(tǒng)功能設(shè)定

按鍵模塊可進(jìn)行三種不同監(jiān)測模式的切換及監(jiān)測的啟動(dòng)、停止。

粉塵灰塵顆粒濃度檢測模塊對(duì)空氣中的PM2.5顆粒敏感。傳感器檢測到的氣體濃度先被轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，然后通過A/D轉(zhuǎn)換芯片被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。

顯示模塊采用LCD12864顯示屏，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控太陽能供電模塊的輸出電壓、電流信號(hào)的變化及PM2.5濃度是否超標(biāo)和當(dāng)前時(shí)間值[3]。

當(dāng)檢測到PM2.5濃度超標(biāo)時(shí)，聲光模塊的蜂鳴器被驅(qū)動(dòng)發(fā)出報(bào)警聲，同時(shí)點(diǎn)亮LED燈。

2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)原理

太陽能供電空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)以STM32F103RCT6低功耗嵌入式微控制器為主控芯片?？諝庵械挠泻怏w（PM2.5）通過粉塵灰塵顆粒濃度檢測傳感器后，輸出一個(gè)與氣體濃度相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，然后A/D轉(zhuǎn)換芯片按一定的采樣頻率，將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，最后送入主控芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。主控芯片對(duì)采樣值完成數(shù)據(jù)處理后，與預(yù)先設(shè)定的氣體濃度閾值進(jìn)行比較，同時(shí)主控芯片驅(qū)動(dòng)液晶顯示模塊顯示被測空氣中PM2.5的濃度是否超標(biāo)，若超標(biāo)，聲光模塊會(huì)發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)。

2.2 主控單元

主控單元采用STM32F103RCT6微控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理，之后產(chǎn)生濃度結(jié)果數(shù)據(jù)，并將該結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行超限對(duì)比。當(dāng)PM2.5的濃度大于設(shè)定的閾值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警并亮警示燈，并通過顯示模塊顯示濃度情況，最終完成對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。

2.3 A/D轉(zhuǎn)換模塊

A/D轉(zhuǎn)換芯片選用ADC0809，為8位逐次逼近式A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。擁有8位分辨率（最高分辨率可達(dá)28=256）、轉(zhuǎn)換時(shí)間僅需32us，能夠滿足普通模擬量的轉(zhuǎn)換條件。A/D轉(zhuǎn)換芯片把粉塵灰塵顆粒濃度檢測傳感器測得的模擬量信號(hào)，轉(zhuǎn)換成主控芯片STM32F103RCT6能夠識(shí)別的數(shù)字量信號(hào)。

2.4 粉塵灰塵顆粒濃度檢測模塊

APM粉塵灰塵顆粒濃度傳感器是一款專用于檢測空氣中PM2.5濃度的傳感器。尺寸小，重量輕，易安裝使用，對(duì)于直徑1um以上的粒子能靈敏檢測，內(nèi)置的加熱器可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)吸入空氣。且價(jià)格低廉。完全能滿足本設(shè)計(jì)的需求。工作電流低，最大只有90mA。穩(wěn)定時(shí)間短，加熱器電源接通后約1分鐘。該模塊的顯著特點(diǎn)是利用粒子計(jì)數(shù)原理，以PWM脈寬調(diào)制輸出。輸出脈沖的低脈沖率與空氣中粉塵粒子的濃度成正比。

2.5 用戶輸入模塊

系統(tǒng)的用戶輸入模塊總共有4個(gè)按鍵構(gòu)成，依次分別是“模式0鍵”、“模式1鍵”、“模式2”鍵、和“停止鍵”。模式0為每8小時(shí)檢測一次，模式1為立即檢測1次，模式2為每10分鐘檢測一次[5]。

2.6 電源模塊

本系統(tǒng)的電源模塊采用“太陽能電池板+蓄電池”的組合供電模式，這也是本設(shè)計(jì)的一大創(chuàng)新點(diǎn)。利用太陽能光伏電池板把吸收的太陽能轉(zhuǎn)換成電能，這些電能通過DC-DC 5A降壓模塊輸出12V-15V的電壓，供給蓄電池充電，充電電壓由PWM控制；再通過DC-DC 5A可調(diào)降壓模塊輸出6V的電壓，經(jīng)過7805穩(wěn)壓芯片輸出5V電壓供給主控芯片及其它模塊使用[6-7]。

3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的軟件部分采用C語言編寫。先將系統(tǒng)按實(shí)現(xiàn)的工作模式劃分為若干個(gè)子模塊，然后根據(jù)子模塊要實(shí)現(xiàn)的功能完成各個(gè)子程序的編寫。

主程序主要實(shí)現(xiàn)了每8小時(shí)檢測一次、立即檢測一次和每10分鐘檢測一次這三種工作模式下對(duì)空氣中PM2.5濃度檢測的任務(wù)及對(duì)應(yīng)輸出。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖1對(duì)比了有黑色薄膜遮擋與無黑色薄膜遮擋兩種情況下，太陽能電池板未接DC-DC 5A PWM可變降壓模塊時(shí)，某一天12：00-15：00時(shí)間段內(nèi)，輸出電壓與光照強(qiáng)度之間的關(guān)系?？梢钥闯觯瑹o論有無黑色薄膜遮擋，未接DC-DC 5A PWM可變降壓模塊時(shí)的輸出電壓都在12V-20V之間，這個(gè)壓無法直接用于蓄電池的充電。圖2是相同天氣情況的某一天12：00-15：00時(shí)間段內(nèi)，接上DC-DC 5A PWM可變降壓模塊后的輸出電壓與光照強(qiáng)度之間的關(guān)系。可以看出，此時(shí)的輸出電壓都穩(wěn)定在12V左右，可以用于蓄電池的充電。

5 結(jié)語

通過對(duì)各種光照強(qiáng)度下的太陽能光伏電池板可靠性的檢測，確定了本設(shè)計(jì)的可實(shí)現(xiàn)性，提高了空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的使用壽命，降低了系統(tǒng)維護(hù)的成本，節(jié)約了能源。為了有效保護(hù)發(fā)明創(chuàng)造成果，本設(shè)計(jì)已經(jīng)申請(qǐng)了國家發(fā)明專利。專利技術(shù)的實(shí)施進(jìn)一步推動(dòng)成果的轉(zhuǎn)換，有利于產(chǎn)品在節(jié)能、環(huán)保和有害氣體監(jiān)測等方面的廣泛推廣和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]王春迎.空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及方向[J].廣東化工，2012，6（1）：106-109.

[2]張志通等.太陽能高效發(fā)電與空氣質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)的研究[J].自動(dòng)化與儀表，2015（5）：120-125.

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[4]王霞.基于ZigBee的空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)[J].機(jī)械制造與自動(dòng)化，2014（2）：23-27.

[5]蘇峰.基于四旋翼的空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子設(shè)計(jì)工程，2014（5）：55-60.

太陽能控制器范文第5篇

桑樂太陽能自動(dòng)上水可分水位補(bǔ)水和定時(shí)上水兩種，在設(shè)置模式里找到這兩種上水模式，可以根據(jù)自己的喜好進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置水位補(bǔ)水時(shí)，當(dāng)水位達(dá)到設(shè)定水位時(shí)，就會(huì)自動(dòng)上水。設(shè)定定時(shí)上水時(shí)，到設(shè)定時(shí)間就會(huì)自動(dòng)上水。

桑樂太陽能熱水器上水時(shí)間設(shè)置方法：

先按一下“定時(shí)”鍵，屏幕會(huì)顯示數(shù)字，不停的按，數(shù)字會(huì)從1-24之間變化，想幾個(gè)小時(shí)后自動(dòng)上水就將數(shù)字按到幾。比如現(xiàn)在3點(diǎn)，想8點(diǎn)鐘自動(dòng)上水，就將數(shù)字按到“5”，這樣8點(diǎn)鐘就會(huì)自動(dòng)上水啦，而且是每天8點(diǎn)都會(huì)自動(dòng)上水，如果想取消自動(dòng)上水，再將數(shù)字按到“24”就取消了。一般太陽能出廠設(shè)置自動(dòng)上水默認(rèn)到100%水位停止，如果按“水位”鍵，就可以將上水水位設(shè)定到50%或80%，比如說天氣不好的時(shí)候上滿水可能曬不熱。

（來源：文章屋網(wǎng) ）