60w太阳能路灯设计方案汇总(四款模拟电路设计原理图详解)

来源:网络整理 作者:2018年02月02日 16:22

60w太阳能路灯设计方案(一)

1、硬件电路设计

选择DS1302计时器、AT24C02存储器、4位数码显示器、过充过放电路、STC12C2051单片机等组成智能控制系统。根据各部分电路的功能不同,整体电路可分为以下几个部分:太阳能电池板组件、过充过放电路、STC12C2051单片机、蓄电池、时控光控电路、照明负载和时间显示电路。

1.1、电源电路设计

电源电路如图1所示。系统由太阳能电池板供电,24V蓄电池电压经过7805稳压后产生5V电压,作为控制器的主电源。电容C2作为高频旁路电容,将高频信号旁路到地。同样电容C1为滤波电容。

60w太阳能路灯设计方案汇总(四款模拟电路设计原理图详解)

1.2、方案选择

采用时钟控器型的路灯控制器,要预先设定开关时间,使路灯按时亮灯、准时熄灯,从而达到自动控制的目的。优点是定时开关预先设定的开关时间不受外界干扰,除本身故障外不会产生误动作。缺点是不能根据季节变化和特殊的天气情况自动变换开关时间,需人工调整开关时间,费时费力,不利于节能。定时开关又分为机械钟表型和电子钟表型,机械钟表型以石英钟为主,走时精准,但是由于机芯内使用塑料齿轮在高温下会变形,从而导致停机现象。

电子钟表型定时开关使用的也较多,常用LR6818、LM8650、LM8561等集成块为中心的电子钟电路。图2为与单片机的连接图,其中VCC1为主电源,VCC2为后备电源。在一般情况下,SCL、I/O、RST与单片机连接实现1302的读写控制。

60w太阳能路灯设计方案汇总(四款模拟电路设计原理图详解)

存储器AT2402的1,2,3脚为空脚,4脚为接地端,5脚为数据端,6脚为时钟端,7脚为写保护端口,8脚为电源。

AT24C02在设计中的作用是掉电存储器,是为防止电源突然断开时,用户信息不会丢失,存储当前设定的信息。AT24C02是Atmel公司的2kB的电可擦除存储芯片,由于AT24C02的数据线和地址线是复用的,采用串口的方式传送数据,所以只用两根线SCL(移位脉冲)和SDA(数据/地址)与单片机传送数据。电压最低可达2.5V,额定电流为1mA,静态电流10μA(5.5V),芯片内的资料可在断电的情况下保存相当长的时间,而且采用8脚的DIP封装,使用方便。其与单片机的连接如图3所示。

60w太阳能路灯设计方案汇总(四款模拟电路设计原理图详解)

太阳能路灯与普通路灯控制电路功能基本相同,均是为了完成晚上亮灯,早晨熄灯以及对蓄电池的充电管理。国内外常用的控制器有单独的光控制型、时钟控器型、经纬型控制器型等,但由于其工作原理不同,各有优缺点。

60w太阳能路灯设计方案(二)

图1所示太阳能灯电路是一种低损耗电路,使用一只7W四引脚CFL(小型荧光灯)和一块12V、7-Ahr密封免维护电池。逆变器的效率大于85%,静态电流小于2mA。它有一个带电池过放电保护功能和过充电保护功能的并联充电控制器。低静态电流、过放电保护功能和过充电保护功能三者确保电池使用寿命很长。逆变器的预热功能可以避免CFL两端变黑,从而延长其使用寿命。这一电路可在农村地区用作一种可靠小巧的便携式光源,在城市用作应急灯系统。并联充电控制器电路包括IC1(低电流2.5V电压基准源LM385)和IC2(LM324比较器)。配有电阻R1 ~ R8和三极管Q1的IC2A可防止电池过放电。

60w太阳能路灯设计方案汇总(四款模拟电路设计原理图详解)

图1

这种太阳能供电的电灯驱动器可用作应急灯系统。

当电池电压低于10.8V时,该电路切断负载(逆变器和灯管),从而防止电池过放电。在无负载状况下,电池放电后的电压约为12.2V,因此,为防止出现振荡现象,电路提供的过放电复位电压为12.3V。红发光二极管LED1指示低电压状态。配有电阻R9 ~ R14和三极管Q2的IC2B可防止电池过充电。当电池电压超过14.8V时,Q2导通,并使太阳能电池阵列旁流,从而防止电池过充电。当电池电压低于12.5V时,Q2截止,太阳能板电池阵列对电池进行充电。D2为一支反向阻隔二极管。它能防电池在太阳能电池不产生电能时对太阳能电池放电。黄发光二极管LED2指示电池充满电。绿发光二极管LED3与IC2c和电阻R15 ~ R20一起,提供充电指示。

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