太陽能路燈是以太陽的光為主要能源,白天可以自主充電、晚上使用。無需鋪設任何復雜、昂貴的電路管線等,同時還可以任意調整燈具的布局,安全高效節能並且無其它汙染,充電和使用開關的過程采用光控自動控制,無需人工操作,工作穩定可靠,節省電費和電力資源,免維護,太陽能路燈的實用性已充分得到了人們的認可，本文介紹的是基於單片機的太陽能路燈控制器的設計,對12V和24V蓄電池可以實現自動識別,能實現對蓄電池的科學管理,能指示蓄電池過壓、欠壓等運行狀態,而且具有兩路負載輸出,每路負載額定電流可以達到5A,兩路負載可以隨意設置為同時點亮、分時點亮,單獨定時等多種工作模式,同時對負載的過流、短路具有保護等功能;且有較高的自動化和智能化程度。
硬件電路組成及工作原理是由統硬件結構框圖太陽能路燈智能控制器以STC12C5410AD單片機為核心的。其中外圍電路主要由電壓采集電路、主要負責輸出控制與檢測電路、LED顯示電路及鍵盤電路等幾部分組成的,電壓采集電路包括:太陽能電池板和蓄電池電壓采集,用於太陽光線強弱的識別以及蓄電池電壓的獲取。單片機的P3口的兩位作為鍵盤輸入口,用於工作模式等參數的設置。
在系統中STC12C5410AD、電壓采集與電池管理、負載輸出控制與檢測電路的設計與實現。STC12C5410AD單片機STC12C5410AD是STC12系列的單片機,采用RISC型CPU內核,兼容普通8051指令集,而且還有新的特點:片內含有Flash程序存儲器10k,Data Flash數據存儲器2k,RAM數據存儲器512字節,同時內部還有看門狗(WDT);片內集成MAX810專用復位電路,集成了8通道10位分辨率的ADC以及4通道的PWM;具有可編程的8級中斷源4種優先級,具有系統可編程(ISP)和應用可編程(IAP)等特點,片內資源豐富、集成度高、使用方便。STC12C5410AD對系統的工作進行實施調度,實現外部輸入參數的設置、對蓄電池及負載進行管理,工作狀態的指示等。為充分使用片內資源,本文所設置的參數寫入Data Flash數據存儲器內。鍵盤電路P3.4(T0)接F1鍵,該鍵用
於設置狀態的識別及參數設置;P3.5(T1)接F2鍵,該鍵用於自檢及“加1”功能,根據程序流程,分別實現不同功能。電壓采集與電池管理太陽能電池板電壓采集,用於太陽光線強弱的判斷,因而可以作為白天、黃昏的識別信號。同時本系統支持太陽能板反接、反充保護。
蓄電池電壓采集,用於蓄電池工作電壓的識別。利用微控制器的PWM功能,對蓄電池進行充電管理。蓄電池開路保護:萬壹蓄電池開路,若在太陽能電池正常充電時,控制器將關斷負載,以保證負載不被損傷,若在夜間或太陽能電池不充電時,控制器由於自身得不到電力,不會有任何動作。
過充保護:充電電壓高於保護電壓(15V)時,自動關斷對蓄電池的充電;此後當電壓掉至維護電壓(13.2V)時,蓄電池進入浮充狀態,當低於維護電壓(13.2V)後浮充關閉,進入均充狀態。當蓄電池電壓低於保護電壓(11V)時,控制器自動關閉負載開關以保護蓄電池不受損壞。通過PWM充電電路(智能三階段充電),可使太陽能電池板發揮最大功效,提高系統充電效率。本系統支持蓄電池的反接、過充、過放。
負載輸出控制與檢測電路本系統設計了兩路負載輸出,每路的輸出均有獨立的控制和檢測,具有完善的過流、短路保護措施。
連接方法
壹般的太陽能路燈控制器應先連接燈線，其次是蓄電池線，最後再連接太陽能電池板線。