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太阳能路灯单片机控制器相关介绍


太阳能路灯单片机控制器相关介绍


2020-01-06 13:18:40       点击量:
  本文介绍依据单片机的太阳能路灯控制器的规划,对12 V和24 V蓄电池可自动辨认,可完结对蓄电池的科学处理,指示蓄电池过压、欠压等工作情况,具有两路负载输出,每路负载额定电流可达5 A,两路负载可以随意设置为一同点亮、分时点亮以及独自守时等作业方式,一同具有负载过流、短路保护功用;具有较高的自动化和智能化水平。

  2硬件电路组成及作业原理

  2.1系统硬件结构

  太阳能路灯智能控制器系统硬件结构如图1所示,该系统以STCl2C5410AD单片机为核心,外围电路主要由电压搜集电路、负载输出控制与检测电路、LED显现电路及键盘电路等部分组成。电压搜集电路包括太阳能电池板和蓄电池电压搜集,用于太阳光线强弱的辨认以及蓄电池电压的获取。单片机的P3口的两位作为键盘输入口,用于作业方式等参数的设置。

  2.2 STCl2C5410AD单片机

  STCl2C5410AD是STCl2系列单片机,选用RISC型CPU内核,兼容一般8051指令集,片内含有10 KB Flash程序存储器,2 KB Flash数据存储器,512 B RAM数据存储器。一同内部还有看门狗(WDT);片内集成MAX810专用复位电路、8通道10位ADC以及4通道:PWM;具有可编程的8级间断源4种优先级,具有在系统编程(ISP)和在运用编程(IAP),片内资源丰富、集成度高、运用方便。STCl2C5410AD对系统的作业进行实施调度,完结外部输入参数的设置、蓄电池及负载的处理、作业情况的指示等。为充分运用片内资源,本文所设置的参数写入Flash数据存储器内。 2.3键盘电路

  P3.4(TO)接F1键,用于设置情况的辨认及参数设置;P3.5(T1)接F2键,用于自检及"加1"功用,依据程序流程,别离完结不同功用。

  2.4电压搜集与电池处理

  太阳能电池板电压搜集用于太阳光线强弱的判别,因而可以作为白日、傍晚的辨认信号。一同本系统支撑太阳能板反接、反充保护。

  蓄电池电压搜集用于蓄电池作业电压的辨认。运用微控制器的PWM功用对蓄电池进行充电处理。若太阳能电池正常充电时蓄电池开路。控制器将关断负载,以保证负载不被损害,若在夜间或太阳能电池不充电时蓄电池开路,控制器由于自身得不到电力,不会有任何动作。当充电电压高于保护电压(15 V)时,自动关断对蓄电池的充电;此后当电压掉至保护电压(13.2V)时,蓄电池进入浮充情况,当低于保护电压(13.2 V)后浮充封闭,进入均充情况。当蓄电池电压低于保护电压(11 V)时,控制器自动封闭负载开关以保护蓄电池不受损坏。通过PWM充电电路(智能三阶段充电),可使太阳能电池板发挥最大成效,进步系统充电功率。本系统支撑蓄电池的反接、过充、过放。

  2.5负载输出控制与检测电路

  本系统规划了两路负载输出,每路输出均有独立的控制和检测,具有完善的过流、短路保护方法,电路原理如图2所示。规划了两级保护:榜首级选用了由R7(0.01 Ω康铜丝)以及运放LM358、比较器LM393等器材组成的过流、短路检测电路,配合单片机的A/D转化及外部间断呼应来完结负载过流及短路保护,是一种硬件 软件的方法,LM358的输出送PL.7(A/D转化)口,用作过流信号辨认,当电流逾越额定电流20%并坚持30 s以上时,承认为过流;短路电流整定为10 A,呼应时间为毫秒数量级。第二级选用了电子保险丝保护,当流经电子保险丝的电流突然增加时,温度随之上升。其电阻大大增加,作业电流大大下降,抵达保护电路意图,呼应时间为秒数量级,过流撤消或短路恢复后电子保险丝恢复成低阻抗导体,无须任何人为更换或修理。系统选用了两级保护方法后,在长达数小时的负载短路实验后,控制器仍没呈现电路焚毁现象。处理了用传统保险丝只能对电路进行一次性保护以及一旦器材焚毁有必要人为更换的问题,同短路后需手动复位或断电后从头打开的系统比较,也具有显着的长处。简化了太阳能路灯控制器保护,进步了系统的安全功用。

  2.6硬件规划过程中的留心事项

  (1)感应雷保护电路应规划在太阳能电池板引线入口处,保护电路周围4 mm内不能安置其他器材。

  (2)避免太阳能电池板反接的二极管有必要选用快恢复二极管,这种二极管导通内阻小,充电时发热量小,不用散热器也可以连续充电,充电效果好。

  (3)充电、负载放电电路的印刷线路宽度至少为4 mm~5 mm,线路上用搪锡处理以增加过电流才干,大电流导线从一层过渡到另一层时,要放置3~5个过孔。

  (4)过流、短路保护电路选用的电流取样电阻要归纳考虑电流、功率及热稳定性三个因素。电阻增大则电路功率下降,本系统选用电阻为0.01 Ω,过电流才干在10 A以上的康铜丝作为电流取样电阻,来发作取样电压,取样电压最多不逾越0.2 V,故选用运放LM358对其进行扩大。

  (5)器材的布局和PCB的布线选用模块化方法,大电流信号与小电流信号要别离,对扩大电路的线路尤其要精心安置。数字地和模仿地分开,留心电源线和地线的布局。

  3系统软件规划

  与本规划计划的硬件电路对应的软件程序包括:主程序、守时间断程序、A/D转化子程序、外部间断子程序及键盘处理子程序、充电处理子程序、负载处理子程序。单片机的软件编程以Keil C编译器的Windows集成开发环境μvision2作为开发渠道,选用C51高档语言编写。

  3.1软件编程要点

  (1)本系统选用较少的按键完结了诸多功用,如负载作业方式的设置、双灯一同作业还是分时作业、负载作业时间的设定、自检功用等,为避免误操作采纳了一些方法。这种方法实际上是一键多用的一种尝试,还可以推广到更杂乱的人机对话的规划。其思路可参见按键处理流程图。

  (2)键盘在守时间断服务程序中读取,用间断间隔时间完结键盘的去抖,不用编写别的的延时程序,进步了CPU的运用功率。键盘值存入数据缓冲区,在主程序中读数据缓冲区的内容,执行键盘功用散转子程序。

  (3)环境光线(闪电、礼花点燃)对太阳能电池板的采样电压有显着影响,故在白日、傍晚的辨认时。要进行软件延时,一般控制在2~3 min。

  (4)外部间断为高优先级间断,编制子程序完结负载过流、短路保护时,要充分考虑到负载发起瞬间会发作数倍于额定电流的冲击电流.冲击电流坚持时间在3ms~5 ms,应在软件上采纳方法,避免短路与负载打开的误判。承认负载过流、短路后,堵截负载输出。负载堵截后,每隔一段时间,如20 s,应试接通负载开关,当发现过流、短路信号已消除,则恢复负载的输出。否则负载开关依然坚持断开。

  (5)为保护负载(灯具),蓄电池过放保护恢复时运用软件设置一个回差电压,这样负载开关不会呈现颤抖现象,有利于延长灯具的运用寿命。 (6)依据STC12C5410AD的Data Flash的特征,数据写入时有必要发起ISP/IAP指令,CPU等候IAP动作守时后,才继续执行程序,要先关断间断(EA)。还应留心数据写入Data Flash存储器,不能跨越扇区。

  4 结束语

  本文所规划的太阳能路灯控制器可适用12 V或24 V作业的光伏系统,可以直接驱动直流节能灯或通过逆变器驱动无极灯等作为照明光源,也可以驱动一些直流低压负载用于城市亮化。控制器的两路负载输出可以用于机动车道和人行道的照明。照明时间和作业方式可以灵敏设置。偏重处理了怎么对蓄电池及负载进行有用处理的问题。进步了太阳能电池板的运用功率,延长了蓄电池的运用寿命,避免因线路问题而造成意外事件的发作。本文所规划的控制器已在江苏S238省道得到运用,具有规划牢靠、本钱低廉的特征,具有较高的实用价值。

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