太阳能路灯控制器电路图 2010-11-14 14:00 太阳能路灯控制器电路图 1 ．工作原理 电路原理见图 1 所示。该电路由以 U5 为核心组成的蓄电池过充电控制电路、以 U 4A ～ U4D为核心组成的蓄电池电压指示电路 及显示电压按钮开关 KS1 电路、以 U1B 组成的蓄电池过放电控制电路、以 U1A 组成的开灯检测控制电路、以 U2 组成的开灯及延时 熄灯及二次开灯定时控制电路，以及以控制三极管 Q2驱动继电器组成的输出控制电路等组成。现分别介绍如下。 (1) 过充电、过放电检测保护部分太阳能电池组件板或阵列由插口 CZ1 的①脚输入，加至防反充电二极管 D2 的正极． D2 的负 极接 12V 蓄电池的正极， 即 CZ1 的③脚。控制器在初始上电时， 由于 C4 的作用使 U5②脚为低电平， ③脚输出高电平， Q7 导通； Q8 截止，允许太阳能电池给蓄电池充电。当蓄电池所充的电压小于 14 ． 4V 时，由 R13 、 (R38 十 R39) 组成的串联分压电路送至 U5 ②、⑥电压低于 2 ／ 3 U5 的供电电压时，即小于 6V，电路维持充电状态；随着充电时间的延长，蓄电池电压逐渐升高，当 U5 ②、 ⑥的电压高于 2 ／ 3 U5 供电电压时， U5③脚输出低电平， Q7 截止、 Q8 导通，给太阳能电池板泄放电流，停止对蓄电池充电。在 U5③脚输出低电平的状态下， 其⑦脚导通， 相当于将 1140 并入电路中。 此时电路的分压比为： R38+ R39 ／／ R40 ／IRl3+(R38+R39) ／／ R40 ，不难算出，当蓄电池电压低于设定值 13V 时．电路状态再次翻转， U5③脚输出高电平，允许蓄电池充电。 (2) 开灯检测的新方法与控制 太阳能电池板是一个很好的光敏元件，其输出电流、电压能随着接受光的强度和照度变化而变化，本控制器是利用这一原理实 现开、关灯控制的。太阳能电池板 PVin 输入电压经 R5 、 R6 串联分压后；加至运放 U 1A ②脚，其③脚接于 R9 、R8+VR1的分压 点上。在白天，太阳能电池板在阳光的照射下输出电压很高，其经 R5 、 R6 分压后使运放 U 1A②脚电压高于③脚， U 1A①脚输出 低电平， Q1 截止， U2 无供电电压不工作， Q2截止，继电器不吸合，系统无输出电压，路灯不工作。随着天色渐黑，太阳能电池板 输出电压降低。 UlA ②脚的电压也同步降低，当 U1A②脚电压低于③脚时，比较器翻转， U 1A ①脚输出高电平， Q1 导通，定时电 路 U2 得电工作， Q2 导通、 JDQ1吸合点亮路灯。图中 VR1 为路灯开灯时刻设置调节电位器，调节 VRl 可设置不一样时刻点亮路灯。 DW1是钳位二极管，作用是避免白天太阳能电池板接受的电压过高导致 U 1A ②脚输入电压过高而损坏。 C1 为储能电容，作用是防 止 U1A②脚电压瞬时突变误点亮路灯。 R14 为反馈电阻．其作用是使 U 1A 成为一个迟滞比较器．防止和避免 U1A 在开灯点附近振 荡而反复开、关路灯。 (3) 路灯延时电路点亮、熄灭控制电路 延时控制电路选用 CD4541BE 可编程定时控制芯片，它功耗低、内置可编程分频器电路，最大分频级数为 65536 级。 本控制器设计定时开灯和定时关灯时间调节范围是： 2 ． 093 小时 -11 ． 93 小时．分别由 V ： R2 和 VR3控制调节。 (4) 蓄电池停止放电优先控制电路 若在路灯欲点亮或已点亮时，蓄电池电压已经低于其允许终止放电值时， Q4 导通．此时无论 U 1A 输出高电平与否，均会使 Q1 截止，从而保护蓄电池避免过放电损坏。 (5) 电池电压指示电路 为了让现场看管、维护人员及时了解、掌握蓄电池的状态，本控制器设有 LED 电池电压指示装置，通过 LLED点亮的数量指示蓄 电池电压的高低。 2 ．电路调试 制作中发现。 NE555 时基电路的实际状态转换点，即 1 ／ 3V( ： C 与 2 ／3VCC状态的翻转跳变点并不是严格遵循理论值。 通过调节电阻 R13 可实现 14 ． 4V 的过充电控制。将 R13 由设计的 100k Ω 换为 120k Ω 即可达到实际要求。同理，通过调节 VR4 可校准蓄电池指示电压。 二、用 PIC 12F 675 单片机制作的太阳能路灯控制器 图 2 是用： PIC12F675单片机制作的太阳能路灯控制器电路。 PIC 12F 675 是 8 引脚单片机，具有 6 个 I ／ 0 口，自带内部 RC 振荡器 ( 振荡频率为 4MHz) 、 4 路 10 位 A ／D转换器、一路比较器，该控制器稳定性很高、可靠，耗电低。 1 ．工作原理 PIC 12F675 控制蓄电池的过充电、过放电，开、关路灯功能，定时点亮、天黑自动点亮、延时点亮、自动跟踪点亮等功能，路灯 点亮测试控制功能， LED指示功能等。 由蓄电池 BTl 、蓄电池过充电控制执行场效应管 01 、三端稳压器 U1 组成电源供电系统； Q2 、 Q4 ．组成放电控制； K1 手动， R_GM1光控自动开灯系统，蓄电池分压电阻，发光指示二极管等部分所组成。太阳能电池板电压由接口 J3 输入．经防反充二极管 D1 后 分成两路，一路经 U1 LM 78L 05 稳压后，为 PIC 12F675 单片机提供工作电源，另一路经 FB 保险丝给蓄电池充电。单片机上电后， 首先由 Rf 、 Cf 组成的硬件电路进行复位．然后由软件控制 U2③脚 GP4 输出高电平，让 Q4 导通、 Q2 截止，控制管理系统停止放电， 再检测 U2⑦脚 GP0 上的分压值，通过内部 A ／ D 转换及软件运算间接检测、判断蓄电池是否欠压、过压．若蓄电池发生过充电，则 通过软件控制 U2②脚 GP5 输出高电平，使 Q1 导通．短路太阳能电池板、停止向蓄电池充电，同时点亮“过充电”指示灯 LED2；若 未发生过充电，则 U2 ②脚 GP5 输出低电平，允许蓄电池充电。通过检验测试 U2 ⑥脚 GP1 所接的光敏电阻 R_GM1上的分压值，判断是 否已经“天黑，到了开路灯时间”，若到了预设的开灯点，则由软件控制 u2 ③脚 GP4 输出低电平，使 Q4 截止、 02 导通，点亮路 灯。若不到开灯点，则程序返回，循环检测上述诸参数。 K1 是手动开灯按钮。按下 K1 ，路灯点亮。单片机通过检验测试光敏电阻 R_GM1上的分压值，判断是否“天黑”，若是天黑．则按设 计要求点亮路灯，若否，单片机进入路灯控制器“测试”功能： 2 分钟后路灯自动熄灭。 2 ．说明 由于单片机程序设计十分灵活，故这里用“开灯点”作为开灯标记符，这个点可以是时间。也可以是天黑的“程度”。若定义的 是时间，可以让路灯从此时开始计时，点亮若干小时后熄灭；若是天黑的程度，可以让路灯到了此天黑程度后开始点亮。此后既可计 时熄灭，也可判别天亮后熄灭。一切由软件设计人员抉择。
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