太阳能路灯智能控制系统设计

当电池两端电压高于太阳能板两端电压时，可能会产生电池给太阳能板反向充电现象。一旦发生这种现象，太阳能板很有可能被烧坏，造成损失。因而，过充保护电路还应该包括防反充电路，即在太阳能板和电池之间连接一个二极管来防止电池对太阳能板反向充电，如图3所示。

1．2 过放保护电路
该电路原理如图4所示。图中Q2使比较器起滞回作用，使比较电路有两个门限电压：VTHR和VTHL(VTHH>VTHL)，一个滞回区。当电池电压从低升高至VTHH时，比较器输出高电平；当电池电压降低至VTHL时，比较器输出低电平。这个时候电池端电压虽然会迅速升高至VTHL以上，但由于达不到VTHH，所以，比较器仍然输出低电平，直到电池被充电后电压升高至VTHH以上才能再次输出高电平。这样就避免了电路的振荡，保护了负载和电池。

比较器正端反映的是电池的采样电压U3，比较器负端反映的是电池的参考电压U2。当U3>U2时，比较器输出高电平，Q1导通，Q1的C极为低电平，Q3截止，负载不工作；当U3U2时，比较器输出低电平，Q1截止，Q1的C极为高电平，Q3导通，负载工作。电池电压接近最小阈值电压时电池不给负载供电，只有当电池电压大于最小阈值电压与滞回电压的和时才会再次给负载供电。当比较器输出高电平时，Q2导通，U2= VTHL；当比较器输出低电平时，Q2则截止，U2=VTHH。图中Q1、Q3起开关作用。
1．3 后备电源
在阴雨天太阳能电池板无法将电池充到可工作的状态时，就要用到后备电源给电路供电，后备电源采用的是交一直流转换，将交流电转换到额定的直流电压值以确保电路正常工作。
1．4 红外光控控制电路
该系统采用了BISS0001芯片，它是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路，它配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关，具有独立的高输入阻抗运算放大器。该组成部分采用硬件来实现，可以选用集成芯片BISS0001、三极管8050、光敏电阻和红外感应器来设计。红外感应器把传感器传送的红外信号处理后反馈到控制端，经过内部线性放大，双向鉴幅，信号处理，延迟定时，封锁定时等处理。其脚2输出高电平使三极管8050导通，驱动继电器K吸合，再由继电器触点控制相应的被控对象。此处继电器可换成双向可控硅。

图5中，运算放大器OP1将热释电红外传感器的输出信号作第一级放大，然后由C3耦合给运算放大器OP2进行第二级放大，再经由电压比较器COP1和COP2构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号Vs去启动延迟时间定时器，输出信号Vo经晶体管T1放大驱动继电器去接通负载。其中，R3为光敏电阻，用来检测环境照度。当作为照明控制时，若环境较明亮，R3的电阻值会降低，使9脚的输入保持为低电平，从而封锁触发信号Vs。SW1是工作方式选择开关。当SW1与1端连通时，芯片处于可重复触发工作方式；当SW1与2端连通时，芯片则处于不可重复触发工作方式。图中R6可以调节放大器增益的大小，原图选10 k，实际使用时可以用3 k，可以提高电路增益改善电路性能。输出延迟时间Tx由外部的R9和C7的大小调整，触发封锁时间Ti由外部的R10和C6的大小调整，R9／R10可以用470 Ω，C6／C7可以选0．1 V。

2 创新点
(1)电池过放保护系统的电路简单，使用灵活。只需选择供电电压较高的比较器，就可以应用到任何电压等级的电路中；只需改变电阻值就可以设置任意的导通和关断门限，从而可以具有一个较宽的安全范围。
(2)在控制系统中照明电源与芯片工作电源分开，将蓄电池的电源分路进行分别稳压处理，在使用微小功率继电器自动选择合适电压，小 电压供给芯片工作，大电压供给灯具照明，避免了使用同样的大电压供给所产生的功耗的损失。同时在照明回路中，避免使用功耗较大的三极管做开关，而是使用可控硅。
(3)设计有备用电源，在连续的极端恶劣天气下，蓄电池电量用完，得不到及时充电，可以自动开启后备电源，保证路灯正常工作。

3 结束语
本太阳能路灯智能控制系统的设计，对城市环保、照明节能、缓解常规能源紧张的情况有积极意义。整个系统运行均为自动控制，工作原理简单，安装方便，技术可靠。适用范围：一方面，在道路、景观照明以及今后可能推广的太阳能系统区域网内集中采供电应用等方面，其技术和市场很有发展前景。另一方面，在一些特定场合(海岛、景区山顶、偏远地点等)的应用优势明显，包括示范应用也有积极意义，所以研究很有意义。