发布时间：2018/9/4 8:53:57 来源：本站
控制器是太阳能能路灯照明系统的核心部件，它的功能的好坏直接影响着太阳能路灯的使用寿命。针对目前市场上销售的太阳能路灯控制器在蓄电池的保护上不够充分，使用不合适的充放电控制方式易导致蓄电池损坏，使系统使用寿命降低的问题，为此2009年昌吉开关厂开始了改进型太阳能路灯控制器的研制，经过一年的研制，目前改进型太阳能路灯控制器已投入市场，实践证明改进型太阳能路灯控制器在使用寿命、节能效果方面较以前产品有明显改善。
太阳能路灯系统如图一所示，它由太阳能电池、DC-DC变换器、蓄电池、控制器及驱动电路及负载组成。
图2控制器系统图
Figure 2 Control system
图一 太阳能路灯系统组成框图
Figure 1block diagram of solar streetlight system
针对目前市场上控制器由于对于蓄电池的保护不够充分，改进型太阳能路灯控制器在设计时对充电方式采用了两阶段充电方式，即为保护蓄电池不过充，设定一恒压充电阀值，当蓄电池端电压未达到这一阀值时，太阳能电池工作在MPPT状态以脉冲方式对蓄电池充电;当蓄电池端电压达到设定的阀值时，采用浮充(恒定电压)模式对蓄电池充电，当蓄电池电压与浮充电压值相等时自动停充；为避免蓄电池给负载供电时导致深度放电，缩短蓄电池的使用寿命，改进型太阳能路灯控制器采用在线检测蓄电池电压来避免蓄电池发生过放现象，保护蓄电池，提高其使用寿命。
控制器系统总体结构如图2所示， 该系统以Atmega48单片机为核心。外围电路主要由单片机工作基准电压供给电路、电压采集电路、充电控制电路和负载输出控制与检测电路等部分组成。电压采集电路包括太阳能电池板和蓄电池电压采集， 用于对太阳光线强弱的识别以及蓄电池电压的获取。
Atmega48是基于AVR RISC、低功耗CMOS的8位单片机，芯片内部集成了较大容量的存储器和丰富强大的硬件接口电路，它具备AVR高档单片机的性能和特点，但由于其采用了小引脚封装，所以其价格仅与低档单片机相当。
Atmega48单片机需要5v的供电，由于太阳能极板输出电压的不稳定，设计中采用电源管理芯片LM2931对太阳板电池输出电压进行稳压后供给Atmega48单片机。电源电路如图3所示。
图3 电源电路
Figure3 PowerCircuit
控制器中主要有三路采样信号:太阳能电池输出电压、蓄电池端电压和蓄电池工作电流。控制器电压采样信号经高阻值精密电阻分压得到，避免分压电阻流过的电流对主电路和采样电路的影响;电流采样电路是利用霍尔电流传感器将电流信号转换为电压信号。
图4 电压采样电路
Figure 4 the voltage sampling circuit
图4的电路包括三个部分：输出电压电阻分压部分，通过这一部分得到0一3.3V的电压;然后是一个二阶滤波电路，以便减小高频信号的干扰，得到平缓的直流电压信号，输出端加一个稳压管，使输出电压不超过3.3v，其中跟随器采用LM324，最后由Atmega48单片机的A/D转换模块的将采集到的电压信号转换为数字信号。
图5 电流采样电路
Figure 5Current sensing circuit
霍尔电流传感器采用CSM025A型霍尔电流传感器，它应用霍尔效应闭环原理的电流传感器，能在电隔离条件下测量直流、交流、脉冲以及各种不规则波形的电流，其电路如图5所示。
温度的检测采用负温度系数的热敏电阻进行，其电路如图6所示。
图6 温度检测电路
Figure 6Temperature detection circuit
在单片机的基准电压源AREF两端串联热敏电阻R11和电阻R12，单片机通过对R11和R12分压点的采样，从而对环境温度进行判断，并进行相应的温度补偿。基准电压通过AREF引脚上加一个电容C5进行解耦，以便更好的抑制噪声。
充电电路采用功率场效应管IPF3808S作为充电电路中的开关器件，并由单片机通过判断蓄电池端电压和太阳能电池电压来决定是否充电。
在放电模块中，同样采用功率场效应管IPF3808S，放电电路如图7所示。
图7放电电路
Figure7DischarglngControlCircu
放电过程如下:当PB0输出低电平时，Q2截止，从而Q6导通，将蓄电池的负端和负载的负端接通，此时蓄电池为负载提供电源，蓄电池放电。当PB0输出高电平时，Q2导通，从而Q6截止，将蓄电池的负端和负载的负端断开，蓄电池停止对负载的供电。至于PB0何时输出高电平，何时输出低电平，通过单片机的软件实现。
控制器在白天(光照强)，控制太阳能电池向蓄电池充电，在晚上(光照弱)，控制蓄电池向负载供电，所以可简单的将系统的工作模式设定为强光照模式和弱光照模式，通过检测太阳能电池输出电压确定系统工作在强光照模式还是弱光照模式，若太阳能电池输出电压大于3V，则系统进入强光照模式;反之，则进入弱光照模式，再根据蓄电池的荷电状态确定系统具体的工作状态。系统的工作模式和工作状态如表1所示。
系统根据太阳能电池的输出电压对工作模式进行判别，如果VPv≥3V，系统进入强光照模式;如果VPv<3V，系统进入弱光照模式。
在强光照工作模式下，控制器首先检测蓄电池端电压，判定蓄电池的工作状态，以确定蓄电池的充电方式，从而执行相应的流程操作。在任一工作状态下，系统还要周期性的检测太阳能电池端电压，以判断是否进行工作模式的转换;在某一工作状态的进程中，还要周期性的检测蓄电池端电压，以判断是否进行工作状态的转换。强光照模式下的流程图如图8所示。
图8 强光控制流程
Figure 8bright light control
进入弱光照工作模式后，控制器首先检测蓄电池端电压，判定蓄电池的工作状态，以确定蓄电池能否为负载供电，从而执行相应的流程操作。在任一工作状态下，系统还要周期性的检测太阳能电池端电压，以判断是否进行工作模式的转换;在某一工作状态的进程中，还要周期性的检测蓄电池端电压，以判断是否进行工作状态的转换。弱光照模式下的流程图如图9所示。
图9弱光控制流程图
Figure 9Low-light control
改进型太阳能路灯控制器对充电方式采用了两阶段充电方式，为避免蓄电池深度放电，缩短蓄电池的使用寿命，采用在线检测蓄电池电压来避免蓄电池发生过放现象，经实践证明该控制器能有效地保护蓄电池，提高其使用寿命。
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