CN104270859B - 太阳能照明控制器 - Google Patents

Abstract

本发明的太阳能照明控制器，包括充放电保护电路、时间控制电路、光控电路和恒流驱动电路，充放电保护电路通过两个输入端分别连接太阳能电池板和12V蓄电池，太阳能电池板和12V蓄电池的输出端分别连接光控电路的输入端，时间控制电路的电源通过光控电路的控制继电器常开接点接到12V蓄电池正极，恒流驱动电路的电源通过时间控制电路的控制继电器常开接点接到蓄电池充放电保护电路；恒流驱动电路的输出端连接LED灯具。本发明在功能控制、功率调节和维护上更方便；灯具内部不再需要LED驱动电路，只需简单焊接完成LED灯珠的串并联即可，简化了生产过程，节约了灯具生产成本；由于恒流驱动电路远离灯具发热体，使灯具工作更可靠。

Description

太阳能照明控制器

技术领域

本发明涉及太阳能照明领域，具体地说是一种含恒流驱动的太阳能照明控制器。

背景技术

随着太阳能照明技术发展与进步，太阳能照明应用越来越广泛。太阳能照明是一个***组成，其中照明灯具的选择也是至关重要的，LED光源的节能、环保、长寿命等显著特点使LED灯具成为太阳能照明***的首选光源。然而，现有的LED灯具在生产时，需要同时加装驱动电路，不仅成本高，而且制造起来比较麻烦。此外，普通的LED灯具也无法实现定时控制和光控。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太阳能照明控制器，不仅解决了LED灯具生产时需要加装驱动电路的问题，而且还能实现定时控制和光照控制，使太阳能照明在功能控制、功率调节上方便使用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：太阳能照明控制器，其特征在于，包括充放电保护电路、时间控制电路、光控电路和恒流驱动电路，所述的充放电保护电路通过两个输入端分别连接太阳能电池板和12V蓄电池，所述太阳能电池板和12V蓄电池的输出端分别连接光控电路的输入端，所述时间控制电路的电源通过光控电路的控制继电器常开接点接到12V蓄电池正极，所述恒流驱动电路的电源通过时间控制电路的控制继电器常开接点接到蓄电池充放电保护电路；恒流驱动电路的输出端连接LED灯具。

进一步的，所述的充放电保护电路包括熔断器F0、二极管D00、稳压二极管VZ1、电阻R01、电阻R02、三极管VT1、三极管VT2、极性电容C1、电阻R03、极性电容C2、单向可控硅V1、发光二极管LED2、电阻R07、单向可控硅V2、电阻R04、发光二极管LED1、稳压二极管VZ2、电阻R05、电阻R06、二极管D01、极性电容C3、三极管VT3、单向可控硅V3、单向可控硅V4、电阻R08、发光二极管LED3，所述二极管D00的正极连接太阳能电池板正极，二极管D00的负极连接三极管VT3的发射极，三极管VT3的基极连接电阻R06一端，电阻R06的另一端分别连接电阻R05一端和稳压二极管VZ2正极，电阻R05的另一端接地，稳压二极管VZ2的负极连接二极管D00的负极，三极管VT3的集电极连接极性电容C3的正极，极性电容C3的负极连接单向可控硅V3的控制极，单向可控硅V3的阳极接地，单向可控硅的阴极接太阳能电池板的负极，二极管D01的正极连接三极管VT3的基极，二极管D01的负极连接单向可控硅V4的控制极，单向可控硅V4的阳极连接极性电容C3的正极，单向可控硅V4的阴极接太阳能电池板的负极，电阻R08的一端连接单向可控硅V4的阳极，电阻R08的另一端通过发光二级管LED3接太阳能电池板的负极；所述熔断器F0的一端连接二极管D00负极，熔断器F0的另一端连接稳压二极管VZ1的负极，稳压二极管VZ1的正极分别连接电阻R01一端和电阻R02一端，电阻R01另一端连接单向可控硅V1的阳极，电阻R02的另一端连接三极管VT2的基极，三极管VT2的发射极连接极性电容C1的正极，极性电容C1的负极连接单向可控硅V1的控制极，单向可控硅V1的阴极接地，三极管VT2的集电极连接电阻R03的一端，电阻R03的另一端分别连接稳压二极管VZ1负极和三极管VT1发射极，三极管VT1的基极连接三极管VT2的基极，三极管VT1的集电极连接极性电容C2的正极，极性电容C2的负极连接单向可控硅V2的控制极，单向可控硅V2的阳极连接电阻R07一端，电阻R07另一端连接发光二极管LED2的正极，发光二极管LED2的负极接地，单向可控硅V2的阴极接地，电阻R04的一端连接极性电容C2正极，电阻R04的另一端连接发光二极管LED1的正极，发光二极管LED1的负极接地；二极管D00的负极接12V蓄电池的正极，12V蓄电池的负极接地。

进一步的，所述的光控电路包括二极管D03、二极管D02、电阻R09、电阻R10、三极管VT4、三极管VT5、继电器K0，所述二极管D02的正极接太阳能电池板的正极，二极管D02的负极连接电阻R09一端，电阻R09另一端连接三极管VT4的基极，三极管VT4的发射极接地，三极管VT4的集电极连接电阻R10一端，电阻R10的另一端分别连接二极管D03负极和继电器K0的常开触点K0-1-1，继电器K0的另一端分别连接二极管D03正极和三极管VT5集电极，继电器K0的常开触点K0-1-1连接二极管D00的负极，继电器K0的常闭触点K0-0-1一端接地，三极管VT5基极连接三极管VT4集电极，三极管VT5发射极接地。

进一步的，所述的时间控制电路包括555定时器IC1、555定时器IC2、继电器K1、二极管D1、电容C02、电阻R4、电容C1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、开关S、可变电阻RP，可变电阻RP的一端分别连接电阻R1一端和继电器K0的常开触点K0-1-1，可变电阻RP的另一端连接开关S一端，开关S另一端分别连接电阻R1另一端和电阻R2一端，电阻R2另一端分别连接电阻R3一端和555定时器IC1第七引脚，电阻R3的另一端分别连接电容C1一端、555定时器IC1第二引脚、555定时器IC1第六引脚，电容C1的另一端接地，555定时器IC1的第四引脚和第八引脚均连接继电器K0的常开触点K0-1-1，555定时器IC1的第一引脚接地，555定时器IC1的第三引脚连接电阻R4一端，电阻R4另一端连接555定时器IC2的第六引脚，555定时器IC2的第二引脚连接555定时器IC2的第六引脚，555定时器IC2的第二引脚通过电容C02接地，555定时器IC2的第四引脚和第八引脚均连接继电器K0的常开触点K0-1-1，555定时器IC2的第四引脚分别连接二极管D1负极和继电器K1一端，继电器K1另一端、二极管D1正极、555定时器IC2的第一引脚均接地，555定时器IC2的第二引脚连接继电器K0的常闭触点K0-0-1另一端，继电器K1的常开触点K1-1-1一端连接稳压二极管VZ1负极。

进一步的，所述的恒流驱动电路包括电容Cin、电感L、二极管DS、芯片MT7202、电阻Rsns、电容Cled，所述电容Cin的一端连接继电器K1的常开触点K1-1-1另一端，电容Cin的另一端分别连接单向可控硅V1的阳极和芯片MT7202的第二引脚，芯片MT7202的第一引脚分别连接电感L一端和二极管DS正极，电感L另一端接LED灯具负极，二极管DS负极分别连接芯片MT7202第五引脚和电阻Rsns一端，电阻Rsns另一端分别接芯片MT7202第四引脚和LED灯具正极，电容Cled的两端分别连接LED灯具的正、负极。

本发明的有益效果是：本发明应用于离网太阳能照明***，在功能控制、功率调节和维护上更方便使用；灯具内部不再需要LED驱动电路，只需简单焊接完成LED灯珠的串并联即可，使LED灯具生产上更简单，节约灯具生产成本；由于恒流驱动电路远离灯具发热体，使灯具工作更可靠；设置了充放电保护电路，防止蓄电池过冲和过放，保证了蓄电池安全，延长了蓄电池的使用寿命；设计了光控和时间控制电路，实现了LED灯具在白天和黑夜之间定时开关的操作。

附图说明

附图1所示是本发明的原理框图；

附图2是本发明的整体电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图做进一步的说明。

如图1和图2所示的太阳能照明控制器，包括充放电保护电路、时间控制电路、光控电路和恒流驱动电路，所述的充放电保护电路通过两个输入端分别连接太阳能电池板和12V蓄电池，所述太阳能电池板和12V蓄电池的输出端分别连接光控电路的输入端，所述时间控制电路的电源通过光控电路的控制继电器常开接点接到12V蓄电池正极，所述恒流驱动电路的电源通过时间控制电路的控制继电器常开接点接到蓄电池充放电保护电路；恒流驱动电路的输出端连接LED灯具。

所述的充放电保护电路包括熔断器F0、二极管D00、稳压二极管VZ1、电阻R01、电阻R02、三极管VT1、三极管VT2、极性电容C1、电阻R03、极性电容C2、单向可控硅V1、发光二极管LED2、电阻R07、单向可控硅V2、电阻R04、发光二极管LED1、稳压二极管VZ2、电阻R05、电阻R06、二极管D01、极性电容C3、三极管VT3、单向可控硅V3、单向可控硅V4、电阻R08、发光二极管LED3，所述二极管D00的正极连接太阳能电池板正极，二极管D00的负极连接三极管VT3的发射极，三极管VT3的基极连接电阻R06一端，电阻R06的另一端分别连接电阻R05一端和稳压二极管VZ2正极，电阻R05的另一端接地，稳压二极管VZ2的负极连接二极管D00的负极，三极管VT3的集电极连接极性电容C3的正极，极性电容C3的负极连接单向可控硅V3的控制极，单向可控硅V3的阳极接地，单向可控硅的阴极接太阳能电池板的负极，二极管D01的正极连接三极管VT3的基极，二极管D01的负极连接单向可控硅V4的控制极，单向可控硅V4的阳极连接极性电容C3的正极，单向可控硅V4的阴极接太阳能电池板的负极，电阻R08的一端连接单向可控硅V4的阳极，电阻R08的另一端通过发光二级管LED3接太阳能电池板的负极；所述熔断器F0的一端连接二极管D00负极，熔断器F0的另一端连接稳压二极管VZ1的负极，稳压二极管VZ1的正极分别连接电阻R01一端和电阻R02一端，电阻R01另一端连接单向可控硅V1的阳极，电阻R02的另一端连接三极管VT2的基极，三极管VT2的发射极连接极性电容C1的正极，极性电容C1的负极连接单向可控硅V1的控制极，单向可控硅V1的阴极接地，三极管VT2的集电极连接电阻R03的一端，电阻R03的另一端分别连接稳压二极管VZ1负极和三极管VT1发射极，三极管VT1的基极连接三极管VT2的基极，三极管VT1的集电极连接极性电容C2的正极，极性电容C2的负极连接单向可控硅V2的控制极，单向可控硅V2的阳极连接电阻R07一端，电阻R07另一端连接发光二极管LED2的正极，发光二极管LED2的负极接地，单向可控硅V2的阴极接地，电阻R04的一端连接极性电容C2正极，电阻R04的另一端连接发光二极管LED1的正极，发光二极管LED1的负极接地；二极管D00的负极接12V蓄电池的正极，12V蓄电池的负极接地。

充放电保护电路的工作原理为：

1）欠电压保护及指示电路

在12V供电***中，当蓄电池电压在9V以上时，VZ1击穿导通，A点电压为正，VT1反偏截止，VT2导通，电流经C1触发V1导通，蓄电池正常输出电压.欠压指示LD1(黄）发光二极管熄灭，LED2（红色）发光二极管点亮，作电池电压正常指示。

当蓄电池电压下降到9V时，VZ1截止，A点电压为负，VT1正向导通，通过C2，V2控制极得到控制信号。C1正极所充电荷经V2加于V1阴极，使V1阴极瞬间加上反向电压而截止，输出端无电压输出，红发光二极管LED2熄灭，黄发光二极管LED1点亮，指示电池电压不足。这样就完成了保护蓄电池过放电现象。2)充电保护电路及指示电路

太阳能光伏组件作为充电电源，此电路为直流12V供电***。当蓄电池电压充至13.5V左右时，VZ2击穿导通，B点电位为正，VT3反偏截止，D0l导通，并触发V4导通。C3正极所充电荷经V4加于V3阴极，使V3瞬时加上反向电压而截止，关断充电压源。同时充电指示灯（绿光）LED3停止发光，而电压正常指示灯LED2却正常发光。当电池电压低于或等于13V时，VZ2截止，VT3正偏导通，电流经C3触发V3导通，充电回路又连通，同时C3也被充电。当发现欠压指示灯亮时，应给电池充电。红色指示灯亮时，表示电池电压充足，可以正常使用。绿色指示灯只局限于充电时指示，电池放电时不起任何作用。所述的光控电路包括二极管D03、二极管D02、电阻R09、电阻R10、三极管VT4、三极管VT5、继电器K0，所述二极管D02的正极接太阳能电池板的正极，二极管D02的负极连接电阻R09一端，电阻R09另一端连接三极管VT4的基极，三极管VT4的发射极接地，三极管VT4的集电极连接电阻R10一端，电阻R10的另一端分别连接二极管D03负极和继电器K0的常开触点K0-1-1，继电器K0的另一端分别连接二极管D03正极和三极管VT5集电极，继电器K0的常开触点K0-1-1连接二极管D00的负极，继电器K0的常闭触点K0-0-1一端接地，三极管VT5基极连接三极管VT4集电极，三极管VT5发射极接地。

所述的时间控制电路包括555定时器IC1、555定时器IC2、继电器K1、二极管D1、电容C02、电阻R4、电容C1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、开关S、可变电阻RP，可变电阻RP的一端分别连接电阻R1一端和继电器K0的常开触点K0-1-1，可变电阻RP的另一端连接开关S一端，开关S另一端分别连接电阻R1另一端和电阻R2一端，电阻R2另一端分别连接电阻R3一端和555定时器IC1第七引脚，电阻R3的另一端分别连接电容C1一端、555定时器IC1第二引脚、555定时器IC1第六引脚，电容C1的另一端接地，555定时器IC1的第四引脚和第八引脚均连接继电器K0的常开触点K0-1-1，555定时器IC1的第一引脚接地，555定时器IC1的第三引脚连接电阻R4一端，电阻R4另一端连接555定时器IC2的第六引脚，555定时器IC2的第二引脚连接555定时器IC2的第六引脚，555定时器IC2的第二引脚通过电容C02接地，555定时器IC2的第四引脚和第八引脚均连接继电器K0的常开触点K0-1-1，555定时器IC2的第四引脚分别连接二极管D1负极和继电器K1一端，继电器K1另一端、二极管D1正极、555定时器IC2的第一引脚均接地，555定时器IC2的第二引脚连接继电器K0的常闭触点K0-0-1另一端，继电器K1的常开触点K1-1-1一端连接稳压二极管VZ1负极。

光控电路和时间控制电路的工作原理为：

555时基电路IC1接成占空比可调的自激多谐振荡器。当无光照后，K0-1--1闭合，定时电路接通蓄电池12V直流电源，同时，K0-0-1开启，取消了对C2的短路。由于电容器C2加电瞬间电压不能突变，使得IC2电路的2脚为低电平，IC2电路处于置位状态，3脚输出高电平，继电器K1工作，触点K1-1-1闭合，其触点控制恒流驱动供电电路的通断，达到控制LED灯具的作用。同时IC1时基电路开始形成振荡，因此3脚交替输出高、低电平。当3脚输出高电平时，通R4对电容器C02充电。当3脚输出低电平时，C02没有充电，反而会通过R4（150K）有稍微放电。因此只有在3脚为高电平时才对C02充电，所以电容器C02的充电时间较长。设定时间到，电容器C02的电位升到2/3VDD时，IC2时基电路复位，3脚输出低电平，继电器K1失电，触点K1-1-1断开，LED灯具因其驱动电源断电而熄灭，起到亮灯时间控制。因为，在天黑时KO始终工作，K0-1-1始终吸合，定时电路始终有供电电压而处于工作状态。

在调试中，通过拨动开关S改变电阻器RP的阻值来改变555时基电路IC1第三引脚输出方波脉冲的占空比，从而改变定时器的定时时间。该定时电路最高可以设定定时时间数十小时。

所述的恒流驱动电路包括电容Cin、电感L、二极管DS、芯片MT7202、电阻Rsns、电容Cled，所述电容Cin的一端连接继电器K1的常开触点K1-1-1另一端，电容Cin的另一端分别连接单向可控硅V1的阳极和芯片MT7202的第二引脚，芯片MT7202的第一引脚分别连接电感L一端和二极管DS正极，电感L另一端接LED灯具负极，二极管DS负极分别连接芯片MT7202第五引脚和电阻Rsns一端，电阻Rsns另一端分别接芯片MT7202第四引脚和LED灯具正极，电容Cled的两端分别连接LED灯具的正、负极。

恒流驱动电路的工作原理为：

以MT7202集成电路为核心组成恒流驱动电路。改变Rsns的大小可以改变恒流输出电流。单片MT7202在12V太阳能照明***中使用时，最大可以驱动15W的LED灯。用在24V***功率可以提高一倍。

整个控制器的工作过程：

白天有光照时，太阳能电池板有光伏电压输出→经光控电路D02→R09→VT4基极，VT4饱和导通，VT5截止，K0不动作→K01-1常开→定时电路电源被切断而不能工作→K1不工作，K1-1-1常开→恒流驱动电源被切断不能工作→LED灯具不亮。此期间，恒流源驱动电路、定时电路电源电路被切断、K0不工作，控制器***电损耗很小。

天黑无光照时，太阳能电池板没有光伏电压输出，光控电路VT4基极无偏置电压，VT4截止，VT4集电极高电位→VT5饱和导通→K0工作→K01-1闭合→定时电路电源接通，定时电路开始工作→K1工作→K1-1-1闭合→恒流驱动电源接通而工作→LED灯点亮。定时时间到后，K1停止工作,LED灯熄灭。

以上所述仅是本专利的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本专利的保护范围。

Claims (4)

1.太阳能照明控制器，其特征在于，包括充放电保护电路、时间控制电路、光控电路和恒流驱动电路，所述的充放电保护电路通过两个输入端分别连接太阳能电池板和12V蓄电池，所述太阳能电池板和12V蓄电池的输出端分别连接光控电路的输入端，所述时间控制电路的电源通过光控电路的控制继电器常开接点接到12V蓄电池正极，所述恒流驱动电路的电源通过时间控制电路的控制继电器常开接点接到蓄电池充放电保护电路；恒流驱动电路的输出端连接LED灯具；充放电保护电路包括熔断器F0、二极管D00、稳压二极管VZ1、电阻R01、电阻R02、三极管VT1、三极管VT2、极性电容C1、电阻R03、极性电容C2、单向可控硅V1、发光二极管LED2、电阻R07、单向可控硅V2、电阻R04、发光二极管LED1、稳压二极管VZ2、电阻R05、电阻R06、二极管D01、极性电容C3、三极管VT3、单向可控硅V3、单向可控硅V4、电阻R08、发光二极管LED3，所述二极管D00的正极连接太阳能电池板正极，二极管D00的负极连接三极管VT3的发射极，三极管VT3的基极连接电阻R06一端，电阻R06的另一端分别连接电阻R05一端和稳压二极管VZ2正极，电阻R05的另一端接地，稳压二极管VZ2的负极连接二极管D00的负极，三极管VT3的集电极连接极性电容C3的正极，极性电容C3的负极连接单向可控硅V3的控制极，单向可控硅V3的阳极接地，单向可控硅的阴极接太阳能电池板的负极，二极管D01的正极连接三极管VT3的基极，二极管D01的负极连接单向可控硅V4的控制极，单向可控硅V4的阳极连接极性电容C3的正极，单向可控硅V4的阴极接太阳能电池板的负极，电阻R08的一端连接单向可控硅V4的阳极，电阻R08的另一端通过发光二级管LED3接太阳能电池板的负极；所述熔断器F0的一端连接二极管D00负极，熔断器F0的另一端连接稳压二极管VZ1的负极，稳压二极管VZ1的正极分别连接电阻R01一端和电阻R02一端，电阻R01另一端连接单向可控硅V1的阳极，电阻R02的另一端连接三极管VT2的基极，三极管VT2的发射极连接极性电容C1的正极，极性电容C1的负极连接单向可控硅V1的控制极，单向可控硅V1的阴极接地，三极管VT2的集电极连接电阻R03的一端，电阻R03的另一端分别连接稳压二极管VZ1负极和三极管VT1发射极，三极管VT1的基极连接三极管VT2的基极，三极管VT1的集电极连接极性电容C2的正极，极性电容C2的负极连接单向可控硅V2的控制极，单向可控硅V2的阳极连接电阻R07一端，电阻R07另一端连接发光二极管LED2的正极，发光二极管LED2的负极接地，单向可控硅V2的阴极接地，电阻R04的一端连接极性电容C2正极，电阻R04的另一端连接发光二极管LED1的正极，发光二极管LED1的负极接地；二极管D00的负极接12V蓄电池的正极，12V蓄电池的负极接地。

2.根据权利要求1所述的太阳能照明控制器，其特征在于，所述的光控电路包括二极管D03、二极管D02、电阻R09、电阻R10、三极管VT4、三极管VT5、继电器K0，所述二极管D02的正极接太阳能电池板的正极，二极管D02的负极连接电阻R09一端，电阻R09另一端连接三极管VT4的基极，三极管VT4的发射极接地，三极管VT4的集电极连接电阻R10一端，电阻R10的另一端分别连接二极管D03负极和继电器K0的常开触点K0-1-1，继电器K0的常闭触点分别连接二极管D03正极和三极管VT5集电极，继电器K0的常开触点K0-1-1连接二极管D00的负极，继电器K0的常闭触点K0-0-1一端接地，三极管VT5基极连接三极管VT4集电极，三极管VT5发射极接地。

3.根据权利要求2所述的太阳能照明控制器，其特征在于，所述的时间控制电路包括555定时器IC1、555定时器IC2、继电器K1、二极管D1、电容C02、电阻R4、电容C1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、开关S、可变电阻RP，可变电阻RP的一端分别连接电阻R1一端和继电器K0的常开触点K0-1-1，可变电阻RP的另一端连接开关S一端，开关S另一端分别连接电阻R1另一端和电阻R2一端，电阻R2另一端分别连接电阻R3一端和555定时器IC1第七引脚，电阻R3的另一端分别连接电容C1一端、555定时器IC1第二引脚、555定时器IC1第六引脚，电容C1的另一端接地，555定时器IC1的第四引脚和第八引脚均连接继电器K0的常开触点K0-1-1，555定时器IC1的第一引脚接地，555定时器IC1的第三引脚连接电阻R4一端，电阻R4另一端连接555定时器IC2的第六引脚，555定时器IC2的第二引脚连接555定时器IC2的第六引脚，555定时器IC2的第二引脚通过电容C02接地，555定时器IC2的第四引脚和第八引脚均连接继电器K0的常开触点K0-1-1，555定时器IC2的第四引脚分别连接二极管D1负极和继电器K1一端，继电器K1另一端、二极管D1正极、555定时器IC2的第一引脚均接地，555定时器IC2的第二引脚连接继电器K0的常闭触点K0-0-1另一端，继电器K1的常开触点K1-1-1一端连接稳压二极管VZ1负极。

4.根据权利要求3所述的太阳能照明控制器，其特征在于，所述的恒流驱动电路包括电容Cin、电感L、二极管DS、芯片MT7202、电阻Rsns、电容Cled，所述电容Cin的一端连接继电器K1的常开触点K1-1-1另一端，电容Cin的另一端分别连接单向可控硅V1的阳极和芯片MT7202的第二引脚，芯片MT7202的第一引脚分别连接电感L一端和二极管DS正极，电感L另一端接LED灯具负极，二极管DS负极分别连接芯片MT7202第五引脚和电阻Rsns一端，电阻Rsns另一端分别接芯片MT7202第四引脚和LED灯具正极，电容Cled的两端分别连接LED灯具的正、负极。