EEPW论坛

作者：浙江农林大学信息工程学院 许芳荣 史涛 夏罗园

指导教师：胡海根

　　作品简介

　　开发背景：

　　随着科学技术的疾速开展，世界能源危机日益严重，应用常规能源已不能顺应世界经济快速增长的需求，开发和应用新能源越来越惹起各国的注重。太阳能源自身的平安牢靠、无噪声、无污染和可再生性的特性，加之现今光伏技术的逐步成熟，应用光伏发电成为处理能源问题的一大途经。

　　功能与使用说明：

　　智能太阳能路灯系统的由太阳能电池板、蓄电池、LED 灯和控制器组成 。白昼太阳能电池板承受太阳辐射能并转化为电能输出，经过充电控制电路贮存在蓄电池中;晚间当光线照度降低，同时控制器监测到有人经过时控制器点亮灯。控制器检测到蓄电池充电或放电超出一定范围时，控制器切断充放电回路，保证电池不被损坏。遇到连续阴雨天时节可切换成市电照明，防止蓄电池长期亏电。

　　结构说明：

　　主要器件：STCISF2K61S2 单片机，220V、7W的节能灯，人体感应器，25W多晶太阳能光伏板，直流12V铅蓄电池，12V直流转220V交流的逆变器，直流电源(其中直流电源是为了模拟蓄电池电量过剩以及不足而准备的)

　　1、 控制部分：人体感应单元(检测是否有人经过)，光控模块(检测光线是否足够暗，使用STCISF2K61S2 单片机上自带的光敏电阻模块)，当两者同时满足是LED灯亮，只有单一条件满足时LED灯不亮。

　　2、 检测部分：自制检测板(检测蓄电池是否充足)，充足时蓄电池供电，市电断开。不足时，转向市电供电，蓄电池断开。

　　3、 显示部分：12864液晶(显示光线强度以及剩余电量，数字形式显示出来便于观察以及调试)

　　4、 充电模块：25W多晶太阳能光伏板(将光能转化成电能，储存在蓄电池中) ，自制过冲保护模块(防止光伏板对蓄电池充电过饱和)

　　平台选型说明

　　STCISF2K61S2 单片机

　　设计说明

　　设计方案

　　智能太阳能路灯是应用太阳能组件的光生伏特效应，将光能转换为电能，并贮存在蓄电池中供负载运用，它是集太阳能光伏技术、蓄电池技术、照明光源技术于一体的新兴技术。太阳能路灯控制器是应用于太阳能光伏系统中，太阳能电池板、蓄电池、负载的工作，使整个太阳能光伏系统高效，平安的运作。白昼太阳能电池板承受太阳辐射能并转化为电能输出，经过充电控制电路贮存在蓄电池中;晚间当光线照度降低，同时控制器监测到有人经过时控制器点亮灯。控制器检测到蓄电池充电或放电超出一定范围时，控制器切断充放电回路，保证电池不被损坏。遇到连续阴雨天时节可切换成市电照明，防止蓄电池长期亏电。

　　设计原理

　　( 1) 控制器

　　控制器选用STCISF2K61S2 单片机，输入/输出模块配置有4X4键盘矩阵，其中16个按键可通过跳线配置为独立键，还配置ULN2003功率放大电路、驱动继电器、蜂鸣器、步进电机、直流电机。传感模块配置光敏电阻、红外一体头1838及红外发射管、数字温度传感器DS18B20接口。内置8通道高速10位A/D转换器，3路PWM输出可当3路D/A

　　( 2) 环境照度的检测

　　本系统采用光敏电阻检测环境照度。环境照度检测是整个路灯的总开关，只要在夜晚，环境照度较低的状况下，灯、人体感应单元及相应的控制电路开端工作，白昼均不工作。白昼光敏电阻阻值小，夜晚光敏电阻阻值大，单片机控制接纳感应信号和通讯信号，从而控制系统的正常工作。

　　( 3) 人体感应单元

　　基于红外线技术的自动控制产品，当有人进入开关感应范围时，专用传感器探测到人体红外光谱的变化，开关自动接通负载，人不离开感应范围，开关将持续接通;人离开后，开关延时自动关闭负载，大量用于人到灯亮，人离灯灭，实用方便，安全节能。

　　(4) 蓄电池充放电电路

　　蓄电池优秀的特性和长的运用寿命在一定水平上取决于正确的充放电，错误的充电使蓄电池寿命缩短、性能变差，因而对蓄电池的过冲过放采用了维护电路，确保蓄电池的正常充放电。我们默认设置蓄电池10V以下为电量不足，12V以上为过剩。当过冲过放保护电路检测到蓄电池剩余电量不足，且有光条件下，光伏板将给蓄电池充电。如果光照条件不满足，那检测电路将传信号给单片机，蓄电池的继电器开关将断开，而市电的继电器开关打开，转为市电供电。当蓄电池剩余电量高于12V，即使光线非常充足，光伏板也将停止给蓄电池充电。原理见下面的电压检测电路原理图1。

　　(5)继电器开关

　　主要控制电路的通与关，这里用了两个继电器，一个是控制蓄电池供电的，另一个是市电控制开关，到蓄电池继电器开时，市电的继电器处于断开状态。通过上面所说的过冲过放电路检测到的信号改变，继电器开关也就跟着改变简单的说就是两继电器最多接通一个(不是蓄电池供电就是市电供电)，可以两个都断开(白天时就是这个情况)，原理图如下

　　作品特色

　　节能：以太阳能光电转换提供电能，取之不尽、用之不竭。

　　环保：无污染、无噪音、无辐射。

　　安全：太阳能路灯由于采用的是12—24V低压，电压稳定，运行可靠，不存在安全隐患，是生态小区，路政部门理想产品。绝无触电、火灾等意外事故。

　　方便：安装简洁，不需要架线或“开膛破肚”挖地施工、也没有停电限电顾虑。

　　寿命长：产品科技含量高，控制系统、配件均是国际品牌、智能化设计，质量可靠。

　　品位高：科技产品、绿色能源，使用单位重视科技、绿色形象提高、档次提升。

　　投资少：一次性投资与交流电等价(交流电投资从变电、进电、控制箱、电缆、工程等合计)，一次投资、长期受用。