發(fā)布時間:2018/8/9 9:37:51 來源:本站
通過將LED路燈與其他傳統(tǒng)路燈的各項數(shù)據(jù)進行比較,能夠找到太陽能路燈系統(tǒng)的特性,從而得到實際中需要實現(xiàn)的功能,如:燈的亮度隨著光線的強弱而變化,極強和極弱時自動關(guān)閉和開啟;在陰雨天三天以內(nèi)保證路等正常照明;蓄電池容量和充放電狀態(tài)等能夠控制;對太陽角度進行自動跟蹤;對電池板功率進行計算并選用。
2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
在光照情況下,太陽能路燈系統(tǒng)的電池組件會自動手機太陽光的能量,將這些光能轉(zhuǎn)化為電能并進行存儲,對蓄電池進行蓄電過程,而在無光照情況下,太陽能路燈系統(tǒng)會自動轉(zhuǎn)為對通過路燈控制處理器對蓄電池進行放電控制,讓路燈照明。各部分電路根據(jù)其功能不同有著不同的設(shè)計實現(xiàn)方法。具體系統(tǒng)圖(如圖1)。
圖1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖
2.2 系統(tǒng)基本組成和功能
整個系統(tǒng)的基本組成部分包括燈桿、蓄電池、LED燈頭、控制器、太陽電池組件和支架等。其中太陽能電池板和組件要求有一定的工作效率,能夠承擔(dān)整個系統(tǒng)的核心部分的功能,同時也是成本和價值最高的組件。太陽能電池板將太陽的輻射能轉(zhuǎn)化為有用的電能,并將電能傳遞給蓄電池讓其進行貯存。系統(tǒng)的抗風(fēng)設(shè)計是非常有必要的,該組件的LED燈是通過蓄電池進行供電的。太陽能控制器主要是用來對蓄電池進行保護,防止過度充放電。蓄電池則主要用于貯存多于電能以備需要時使用。
3.1 硬件系統(tǒng)設(shè)計
太陽能智能路燈系統(tǒng)可以采用單片機作為控制系統(tǒng)的核心,單片機是一種低能耗的處理器,可在系統(tǒng)中編程flash存儲。使用高密度非易失性存儲器能夠很大程度上提升系統(tǒng)的工作效率。系統(tǒng)通過太陽能進行供電,24 V的蓄電池電壓在穩(wěn)壓之后產(chǎn)生5 V的固定電壓成為控制主電源,高頻電容旁路將高頻信號接地。系統(tǒng)如出于過充、過放狀態(tài)則立即斷開電路,以保護蓄電池。太陽能自動跟蹤模塊的控制通過光敏電阻來完成,在光強比較控制方式下實現(xiàn)自動跟蹤,使數(shù)據(jù)采集部分能夠及時地反應(yīng)出太陽光線較小或較大的變化。在太陽能接收器上面設(shè)置阻擋物圓筒,在圓筒內(nèi)外多個方向上分別放置光敏電阻,從而構(gòu)成一個與電池板在同一平面的傳感器,用來調(diào)整太陽能板的角度。
3.2 軟件系統(tǒng)設(shè)計
軟件系統(tǒng)主要采用K eilC進行編制,通過程序?qū)⒃O(shè)定的時間與系統(tǒng)當(dāng)前時間進行比較,設(shè)定比較的間隔為1秒一次,當(dāng)時間相同時,通過程序輸出控制信號,來對驅(qū)動電路進行驅(qū)動。
在整個系統(tǒng)設(shè)計完成之后,重點對系統(tǒng)的充放電控制和自動跟蹤兩個功能進行了測試,過程如以下兩點。
4.1 過充過放模塊測試
在某實驗處對2節(jié)蓄電池進行外接負(fù)載的過充過放模塊檢測,對蓄電池電壓與太陽電池板電壓的線性關(guān)系進行考量、對蓄電池白天電壓進行跟蹤和記錄、對蓄電池黑夜電壓的維持狀態(tài)進行記錄,結(jié)果顯示本系統(tǒng)中的蓄電池過充過放控制良好,控制正常。
4.2 自動跟蹤模塊測試
在某市固定位置以半小時為單位讓系統(tǒng)對太陽的方位和高度進行跟蹤。在測試前設(shè)定初始時間和初始位置、步進電機以1度的最小轉(zhuǎn)動遞增量變化轉(zhuǎn)動方向、每次電機轉(zhuǎn)動均進行記錄、將系統(tǒng)偏轉(zhuǎn)角與太陽實際角度進行對比。根據(jù)測量結(jié)果發(fā)現(xiàn),本系統(tǒng)能夠較為精準(zhǔn)的對太陽光高度和方向進行跟蹤,并進行自動的調(diào)節(jié),誤差的出現(xiàn)在允許范圍之內(nèi)。
本文中,筆者通過對太陽能路燈只能控制系統(tǒng)的設(shè)計和測試發(fā)現(xiàn),該系統(tǒng)在精確度和實用性方面能夠滿足要求,出現(xiàn)的誤差在允許范圍之內(nèi);在時控和光控方法的結(jié)合下,對兩方法的弊端都能夠產(chǎn)生較好的規(guī)避效果,從而實現(xiàn)了智能控制;在蓄電池充放電策略方面,簡單的計算和運用能夠?qū)崿F(xiàn)電池壽命的最大化,具有很高的參考價值。
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