如何制作智能太阳能路灯

步骤1：太阳能智能路灯功能概述

对于此项目，使用了Silego的GreenPAK可配置混合信号集成电路（CMIC）。芯片中编程的三个关键功能将是：

1-运动感测

2-白天感测

3-电池电量感测

运动感应

为了节省功率，仅在检测到任何运动物体时才允许打开灯。为此，已经设计了无源红外（PIR）传感器。该PIR Motion传感器具有单个输出引脚以及VCC和GND引脚。 PIR传感器基本上可以检测红外辐射的水平。一旦检测到辐射水平发生变化，它就会发出通知该变化的信号。该传感器是用于运动检测的最常用传感器之一。 （见图2）

环境日光感应

太阳能电池板本身用于感应环境光。太阳能电池板在完全阳光直射的情况下提供全部输出，而在没有光照的情况下提供零输出。然后可以将这些条件转换为CMIC的数字输入引脚以产生适当的电平。通过使用简单的分压器电路，可以将太阳能电池板产生的18伏电压转换为3.3V信号，该信号代表SLG46140V CMIC的高电平逻辑输入。

电池电量监测和充电

电池电量监测也是该系统的重要方面。在此设计中，使用了密封铅酸（SLA）电池。 SLA电池非常通用，可靠且具有成本效益。与使用其他化学物质的电池相比，SLA电池的充电方法要简单得多。 SLA电池需要以等于0.1C的恒定电流充电（此处C =充满电后的电池容量，安培小时），电压应比额定输出电压高1.5伏至2伏。因此，充电电路也可以更简单。重要的是要注意，满容量的12v SLA电池将提供约13.2伏的开路电压。放电后，电池的开路电压略低于12v。但是，由于我们的CMIC无法测量如此高的电压，因此需要将其转换为可接受的范围。同样，使用一个简单的分压器将电压分压到大约800mv以表示已放电的电池，将大约1150mv表示为已完全充电的电池。然后将这些电压电平馈入SLG46140V CMIC并使用其模拟比较器进行比较。正如我们将在下一节中看到的那样，这些比较器在整个项目实现中起着至关重要的作用。

步骤2：对GreenPAK IC进行编程

通过下载GreenPAK软件以查看预制的智能路灯设计文件，可以轻松地对GreenPAK IC进行编程，以控制智能太阳能路灯。将GreenPAK开发套件连接到计算机，将未编程的SLG46140V GreenPAK IC插入开发套件插槽并点击程序。该IC将被自动编程为可控制智能太阳能路灯的IC。

对该IC进行编程后，您可以将其保留在开发套件插座中，以便更轻松地访问引脚或批量生产时，您可以创建一个很小的PCB板来访问芯片。

现在将GreenPAK IC编程为控制智能路灯，您可以跳到步骤4。

如果您想更好地了解和修改智能路的内部电路，灯光设计文件，第3步将概述GreenPAK智能街道设计文件的编程方式。

第3步：GreenPAK设计细节

实现此设计的GreenPAK原理图如图5所示。

使用的引脚说明：

-PIN3：数字输入

-PIN4：用于检测运动或物体存在的数字输入引脚。

-PIN10：用于监视电池电量的模拟输入引脚。

-PIN12：具有1xPush-Pull输出模式的数字输出，用于控制LED。

-PIN14：具有1xPush-Pull输出模式的数字输出，用于控制电荷流入电池。

3 –位与门：

此设计中的3位与门可确保轻巧仅当满足所有条件时t才打开。诸如“附近运动检测”，“周围阳光存在”和“所需电池电量”等条件是确定“与”门输出的三个位。

电池电量监视：

两个模拟比较器（ACMP0和ACMP1）监视电池电压。如前所述，已使用800mV和1150mV的两个电压电平来确定电池的状态。如果测得的电池电压降至800mV或更小，比较器（ACMP0）的输出为零。此输出被馈入三输入与门，该三输入与门又提供零输出，并在检测到电池电压低时关闭灯。

在充电和充电期间测量高电压。用作CMIC引脚10输入的分压后的电压馈入比较器（ACMP1）。一旦电压电平达到或超过反相输入上设置的参考电压（在这种情况下为1150mV），比较器就会输出高电平。达到所需水平后，我们需要切断电池充电，因此需要低电平输出，并为此目的使用了一个简单的逆变器。

•来自太阳能电池的输入：

如前所述，当不存在环境光时，太阳能电池将输出零/数字低信号。由于没有阳光是打开路灯的条件之一，因此我们需要将其转换为数字高电平，以便我们的与门也输出高电平。因此，这里也为此目的使用了一个逆变器。

使用计数器作为延长输出周期的手段：在上述设计中，还使用了一个计数器（CNT0/DLY0）来产生一定量CMIC的PIN12上的信号关闭延迟时间。这产生了避免快速输出切换的期望延迟。 （见图6）

使用计数器作为延长输出周期的方法：

在上述设计中，Counter（CNT0/DLY0）也是用于在关闭CMIC的PIN12信号时产生一定程度的延迟。这产生了避免快速输出切换的期望延迟。 （见图6）

步骤4：外部电路说明

本节介绍如何使用外部电路来驱动更大的负载，例如10W LED灯和电池充电。为了创建最高效，最节能的电路，已使用MOSFET来代替普通的BJT。

电池充电控制：

IRLZ44N HEXFET功率MOSFET（类似MOSFET，例如（也可以使用FQP30N06L），它是一种N沟道增强型MOSFET。

该MOSFET专为在栅极电压电平（3V和5V）下工作而设计，可以通过小型控制器轻松产生该电压

MOSFET的数据表描述了漏极电流ID约为1安培时，门极至源极的门极电压（Vgs（th））约为3伏。根据引脚12的电气规格表（类似于PIN14），我们的小型CMIC可以轻松实现这一点。

LED灯控制：

与充电控制电路类似，我们项目的这一部分还使用IRLZ44N HEXFET MOSFET来切换10瓦LED，这是主要的照明光源。由于我们想用12V电池控制10Watt LED，因此我们需要能够提供大约10V的电流。 0.8安培该电路如图8所示。

这些电路可以连接到面包板上，也可以通过死虫电路进行布线。

第5步：结论

本指南演示了以SLG46140V GreenPAK CMIC作为主要控制元件的智能路灯的设计。事实证明，这种小型IC具有执行手头任务的巨大能力，同时还可以最大程度地降低功耗。提供适当的设计工具也非常有效地帮助了该项目的实现。还可以通过引入其他电路来增强该项目，例如检测太阳能电池板上的灰尘，或者使用外部超驰开关来锁定LED输出。