CN204305427U - 升压恒流型太阳能路灯控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种升压恒流型太阳能路灯控制器，包括一控制面板、主控芯片以及蓄电池，所述控制面板上设有按键单元及数码管，其中，所述按键单元，分别调整所述蓄电池的工作时段、工作时间以及输出电压，并将调整的模式指令发送给主控芯片，所述主控芯片实时检测太阳能电池板的电压，并与蓄电池的电压进行比对，当检测到太阳能电池板的电压低于第一设定值时，蓄电池按照按键单元给所述主控芯片设定的模式指令给路灯供电。本实用新型所提供的路灯控制器，用户可根据实际需要，任意设置不同的工作时段和输出功率，操作简单，使用方便，能够有效防止电压功率长期处在同一工作时段，造成电能的浪费。

Description

升压恒流型太阳能路灯控制器

技术领域

本实用新型涉及光伏发电和LED照明技术领域，具体涉及一种升压恒流型太阳能路灯控制器。

背景技术

近年来，随着光伏发电和LED照明技术的发展，国内外的很多地方都采用了太阳能给路灯供电的方式。LED作为照明光源，与传统照明设备相比较，具有直流低电压驱动、耗电量少、寿命产、可连续开关，能轻松实现调光的功能。我国照明用电量已占总用量的12％。按照我国提出的“中国绿色照明工程”，照明节电已成为节能的重要方面。目前的照明节能潜力很大，一般节能方案均能达到节约20％～35％，按保守的数量采取20％的计算，全国节约的电能价值非常巨大。而太阳能LED照明的推广应用，让“绿色照明”实现了新的跨越。

太阳能路灯是通过取之不尽的太阳能作为能源，将太阳能转化为电能并储存。太阳能作为一个取之不尽、无污染的能源，越来越多的被加以利用。目前普通的太阳能设备是蓄电池直接接入到路灯灯体上给其供电，这样的话路灯设备会长时间以最大功率工作，容易造成电能的浪费，而且缩短了路灯的使用寿命。

因此，如何设计出一种可任意设置工作时段及相应输出功率、使得最大程度节约电能的太阳能路灯控制器便成为了目前亟待解决的技术问题。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型公开了一种升压恒流型太阳能路灯控制器，其包含：一控制面板、主控芯片以及蓄电池，所述控制面板上设有按键单元及数码管，其中，所述按键单元，连接所述主控芯片，分别调整所述蓄电池的工作时段、工作时间以及输出电压并将调整的模式指令发送给主控芯片，所述主控芯片实时检测太阳能电池板的电压，并与蓄电池的电压进行比对，当检测到太阳能电池板的电压低于第一设定值时，所述蓄电池按照按键单元给所述主控芯片设定的模式指令给路灯供电，所述数码管，连接所述主控芯片，所述数码管设有三个，分别显示当前路灯所处的工作时段、该时段持续时间及该时段的输出功率。

进一步地，上述路灯控制器还包括一温度传感器，所述温度传感器实时检测外部的温度，并将该温度数据发给所述主控芯片，所述主控芯片控制所述蓄电池的电压大小。

进一步地，所述主控芯片检测到太阳能电池板的电压大于蓄电池电压且蓄电池电压小于第二设定值时，主控芯片输出PWM信号给给外部的PWM驱动器，驱动太阳能电池板给所述蓄电池充电。

进一步地，所述主控芯片检测到蓄电池的电压达到第三设定值时，主控芯片输出PWM信号给外部的PWM驱动器，使太阳能电池板工作在连续的导通和关闭状态，保持蓄电池电压稳定。

进一步地，所述第一设定值为2.5V。

进一步地，所述第二设定值为13.2V。

进一步地，所述第三设定值为13.8V

优选地，所述按键单元事先将控制命令发送给所述主控芯片并存储于主控芯片中，当检测到太阳能电池板的电压低于第一设定值时，所述主控芯片依照设定好的控制命令控制所述蓄电池调整工作时段、工作时间及工作电压。

优选地，所述主控芯片为单片机。

优选地，所述升压恒流型控制器采用的升压恒流芯片为HV9911型芯片。

与现有技术相比，本实用新型所提供的升压恒流型太阳能路灯控制器，用户可根据实际需要，任意设置不同的工作时段和输出电压及输出功率，且设置的工作时段、持续时间和功率大小清楚显示在控制器面板上，操作简单，使用方便，能够有效防止电压功率长期处在同一工作时段，造成电能的浪费，通过此种方式，不但最大程度的节约了电能，而且延长了设备使用的寿命。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的太阳能路灯控制器的原理示意图；

图2为本实用新型实施例提供的路灯控制器的具体原理示意图；

图3为本实用新型实施例提供的太阳能路灯控制器的单片机控制的其中一个结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的太阳能路灯控制器的单片机控制的另一结构示意图。

具体实施方式

以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定部件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个部件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分部件的方式，而是以部件在功能上的差异来作为区分的准则。说明书后续描述为实施本实用新型的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本新型的一般原则为目的，并非用以限定本实用新型的范围。本实用新型的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

本实用新型的太阳能路灯控制器用于控制太阳能板对蓄电池30的充放电及路灯的工作方式控制。参照附图1和附图2，图1为本实用新型实施例所述的一种升压恒流型太阳能路灯控制器的控制原理示意图。该控制器包含一主控芯片10、蓄电池30、控制面板20以及PWM驱动器，应用本发明的路灯控制器的原理如下：

当所述主控芯片10检测到太阳能电池板的电压大于蓄电池30电压且蓄电池30电压小于第二设定值比如13.2V时，主控芯片10输出PWM信号给给外部的PWM驱动器，驱动太阳能电池板给所述蓄电池30充电。

当所述主控芯片10检测到蓄电池30的电压达到第三设定值比如13.8V时，主控芯片10输出PWM信号给外部的PWM驱动器，使太阳能电池板工作在连续的导通和关闭状态，保持蓄电池30电压稳定。

当所述主控芯片10检测到太阳能电池板的电压低于第一设定值时，所述蓄电池30按照按键单元201给所述主控芯片10设定的模式指令给路灯供电。

本实用新型所提供的升压恒流型太阳能路灯控制器，用户可根据实际需要，任意设置不同的工作时段和输出功率，能够有效防止电压功率长期处在同一工作时段，造成电能的浪费。

具体来说，本实用新型实施例所述的太阳能路灯控制器是通过下述机构完成工作模式指令的设置，所述按键单元201，连接所述主控芯片10，所述按键单元201给所述主控芯片10不同的模式指令，分别调整所述蓄电池30的工作时段、工作时间以及输出电压，所述主控芯片10存储该模式指令，同时，所述主控芯片实时检测太阳能电池板的电压，并与蓄电池30的电压进行比对，当检测到太阳能电池板的电压低于第一设定值，比如2.5V时，所述蓄电池30按照按键单元201给所述主控芯片10设定的模式指令给路灯供电，为了方便的显示该路灯实际所处的模式状态，在所述控制面板20上还设有数码管202，数码管202连接所述主控芯片10，所述数码管202设有三个，所述主控芯片10驱动所述数码管202分别显示当前路灯所处的工作时段、该时段持续时间及该时段的输出电压。

作为本实用新型一个优选的实施方式，上述路灯控制器还包括一温度传感器40，所述温度传感器40实时检测外部的温度，并将该温度数据发给所述主控芯片10，所述主控芯片10控制所述蓄电池30的电压大小。温度传感器根据当天的温度调整蓄电池30的充电参数，如在25℃的基础上，温度每上升一度，主控芯片10控制蓄电池30的各项参数下降一定的电压值如4mV，反之温度每降低一度，控制蓄电池30的各项参数增加一定的电压值如增加4mV，这样，使得蓄电池30能够以最省电状态给太阳能电池板供电，且供电稳定，功耗低，增加使用寿命。

事实上，所述按键单元201事先将控制命令发送给所述主控芯片10并存储于主控芯片10中，当检测到太阳能电池板的电压低于第一设定值时，所述主控芯片10依照设定好的控制命令控制所述蓄电池30调整工作时段、工作时间及工作电压。当然，可以根据实际需要实时调整其工作时段及工作电压。

请参照图3，所述主控芯片10可以为单片机。下面以单片机PIC16F684为例来说明本实用新型的控制原理。主要包括下述三个过程：

充电控制：当单片机PIC16F684的检测到太阳能电池板的电压高于蓄电池30电压且持续3分钟后，单片机的第6脚输出低电平，此时外部的NMOS管Q6和Q8导通，太阳能板开始给蓄电池30进行充电。当单片机第9脚通过电阻R48和R71进行分压检测到蓄电池30的电压达到13.8V时，开始进入浮充状态，此时调整PWM的占空比，使PIC16F684的6脚控制Q6和Q8工作在连续的导通和关闭的状态，使蓄电池30电压稳定在13.8V。

放电控制：当片机PIC16F684的第10脚通过电阻R7和R47进行分压检测到太阳能板电压低于2.5V时，蓄电池30开始给路灯根据设置的模式进行供电。如果蓄电池30电压低于11.1V，则进入到放电保护状态。

模式设置方式：通过设备上的按键可以方便的设置路灯的工作模式，包括时段和电压，一共可分为至少三个时段和至少三种功率选择方式，优选设为5个时段和5种功率方式。具体操作模式如下：

控制面板20上有三个数码管202，第一位数码管202显示工作时段，第二位数码管202显示该时段持续的时间，第三个数码管202显示该时段输出的电压大小。比如三个数码管依次显示2、5、6.5，表示目前路灯工作站第2时段，该时段将持续5个小时，目前蓄电池输出电压为6.5V。

此外，在光控+时控模式下，正常工作时，通过按键输入信号，数码管202将轮流显示不同的工作阶段、数值类别和数值大小。

比如，依次按下按键，第一个数码管202显示的1，2，3，4，5分别表示工作在第一时段，第二时段，第三时段，第四时段和晨亮时段。

若第二个数码管202显示h，表示当前显示的数值类型是时控的小时数，此时第三个数码管202显示的数字代表此阶段下工作持续的小时数(0～9)。

若第二个数码管202显示P，表示当前显示的数值类型是输出功率的级别，此时第三个数码管202显示的数字代表此阶段下输出的功率值(0～4，0＝0％，1＝25％，2＝50％，3＝75％，4＝100％)

例如：数码管显示1h2，表示第一时段工作的持续时间为2小时。

数码管显示1P3，表示第一时段输出的功率为75％。

通过上述设置，在夜晚不同的时间，我们可以设置不同的工作模式，比如：18:0020:00的两个小时内，设置输出功率为30％，20:00-24:00的四个小时内，设置输出功率为90％；00:0002:00的两个小时内，设置输出功率为70％，02:00-06:00的四个小时内，设置输出功率为60％等等，使得路灯处于不同的亮度。功率的输出控制是通过电压的输出大小控制的，当需要输出小功率时，主控芯片10控制蓄电池30供电电压降低。通过可调的定时调光，节能环保。

本实用新型实施例所述的控制器为升压恒流型控制器，升压恒流驱动主要由芯片HV9911完成。TB9911的电流精度可达2％，效率高达90％，具备恒流控制、过压保护、短路保护、可编程PWM调光功能。

本实用新型的电压转换控制原理如下：本设备为升压恒流型，蓄电池12V/24V被升压成32V，满功率时恒流为0.9A。升压恒流型控制芯片选用的是TB9911，TB9911是闭合环路的开关模式LED驱动IC设计，用于LED电流和对脉宽调整调光有良好的瞬时反应。本实用新型实施例中设计为满载电流设置为0.9A，恒流电流主要是通过外部的两个电阻进行设置，输出电流I＝0.263(R80*R81)/(R80+R81)。这里R80和R81选用的是0.56欧姆精度1％的电阻。TB9911的PWM调光是通过单片机的5脚输出PWM信号，使外部路灯工作在相应的功率状态，从而控制路灯的亮度。过压保护点的电压设置为VOUT/36小于1.25V。输出电压设置为32V。其中电感需要选择铁硅铝磁环电感。

本实用新型实施例所公开的太阳路灯控制器，采用升压非隔离结构，最高效率可达96％，用户可设置可调的5段(或者更多)定时调光，节能环保。通过渐变式调光，降低调光时的不适，能够最大程度的节约电能，而且延长设备的使用寿命。

值得注意的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非因此限定本实用新型的专利保护范围，本实用新型还可以对上述各种零部件的构造进行材料和结构的改进，或者是采用技术等同物进行替换。故凡运用本实用新型的说明书及图示内容所作的等效结构变化，或直接或间接运用于其他相关技术领域均同理皆包含于本实用新型所涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种升压恒流型太阳能路灯控制器，包括一控制面板、主控芯片以及蓄电池，其特征在于，所述控制面板上设有按键单元及数码管，其中，所述按键单元，连接所述主控芯片，分别调整所述蓄电池的工作时段、工作时间以及输出电压并将调整的模式指令发送给主控芯片，所述主控芯片实时检测太阳能电池板的电压，并与蓄电池的电压进行比对，当检测到太阳能电池板的电压低于第一设定值时，所述蓄电池按照按键单元给所述主控芯片设定的模式指令给路灯供电，所述数码管，连接所述主控芯片，所述数码管设有三个，所述主控芯片驱动所述数码管分别显示当前路灯所处的工作时段、该时段持续时间及该时段的输出电压大小。

2.如权利要求1所述的路灯控制器，其特征在于，还包括一温度传感器，所述温度传感器实时检测外部的温度，并将该温度数据发给所述主控芯片，所述主控芯片控制所述蓄电池的电压大小。

3.如权利要求1所述的路灯控制器，其特征在于，所述主控芯片检测到太阳能电池板的电压大于蓄电池电压且蓄电池电压小于第二设定值时，主控芯片输出PWM信号给给外部的PWM驱动器，驱动太阳能电池板给所述蓄电池充电。

4.如权利要求1所述的路灯控制器，其特征在于，所述主控芯片检测到蓄电池的电压达到第三设定值时，主控芯片输出PWM信号给外部的PWM驱动器，使太阳能电池板工作在连续的导通和关闭状态，保持蓄电池电压稳定。

5.如权利要求1所述的路灯控制器，其特征在于，所述第一设定值为2.5V。

6.如权利要求3所述的路灯控制器，其特征在于，所述第二设定值为13.2V。

7.如权利要求4所述的路灯控制器，其特征在于，所述第三设定值为13.8V

8.如权利要求1所述的路灯控制器，其特征在于，所述按键单元事先将模式命令发送给所述主控芯片并存储于主控芯片中，当检测到太阳能电池板的电压低于第一设定值时，所述主控芯片依照设定好的控制命令控制所述蓄电池调整工作时段、该时段持续时间及工作电压。

9.如权利要求1-8任一所述的路灯控制器，其特征在于，所述主控芯片为单片机。

10.如权利要求9所述的路灯控制器，其特征在于，所述升压恒流型控制器采用的升压恒流芯片选用HV9911型芯片。