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淺析智能太陽(yáng)能路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
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隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,世界能源危機(jī)日益嚴(yán)重,利用常規(guī)能源已不能適應(yīng)世界經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)的需要,開(kāi)發(fā)和利用新能源越來(lái)越引起各國(guó)的重視。太陽(yáng)能源本身的安全可靠、無(wú)噪聲、無(wú)污染和可再生性的特點(diǎn),加之現(xiàn)今光伏技術(shù)的逐漸成熟,利用光伏發(fā)電成為解決能源問(wèn)題的一大途經(jīng)。 智能太陽(yáng)能路燈是利用太陽(yáng)能組件的光生伏特效應(yīng),將光能轉(zhuǎn)換為電能,并儲(chǔ)存在蓄電池中供負(fù)載使用,它是集太陽(yáng)能光伏技術(shù)、蓄電池技術(shù)、照明光源技術(shù)于一體的新興技術(shù)。太陽(yáng)能路燈控制器是應(yīng)用于太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)中,協(xié)調(diào)太陽(yáng)能電池板、蓄電池、負(fù)載的工作,使整個(gè)太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)高效,安全的運(yùn)作。 1 智能太陽(yáng)能路燈系統(tǒng)總體方案 智能太陽(yáng)能路燈系統(tǒng)的由太陽(yáng)能電池板、蓄電池、LED 燈( 主燈、副燈) 和控制器組成( 如圖1 所示) 。白天太陽(yáng)能電池板接受太陽(yáng)輻射能并轉(zhuǎn)化為電能輸出,經(jīng)過(guò)充電控制電路儲(chǔ)存在蓄電池中; 晚間當(dāng)光線照度降低時(shí),控制器使副燈點(diǎn)亮,進(jìn)行指示性照明。當(dāng)控制器監(jiān)測(cè)到有人經(jīng)過(guò)時(shí)控制器同時(shí)點(diǎn)亮主燈和副燈,同時(shí)和相鄰前后的燈通訊,控制鄰燈主燈和副燈同時(shí)點(diǎn)亮,保證行人在該路段的照明??刂破鳈z測(cè)到蓄電池充電或放電超出一定范圍時(shí),控制器切斷充放電回路,保證電池不被損壞。遇到連續(xù)陰雨天季節(jié)可切換成市電照明,避免蓄電池長(zhǎng)期虧電 2 控制系統(tǒng)硬件電路圖設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件是基于P89PLC935 單片機(jī)作為主控制器的基礎(chǔ),設(shè)計(jì)出符合功能要求的各個(gè)子模塊,原理見(jiàn)圖2。 ?。?1) 控制器 控制器選用P89LPC935 單片機(jī),它是一款單片封裝的微控制器,適合于本系統(tǒng)要求的高集成度、底成本的場(chǎng)合,可以滿足多方面的性能要求,LPC935 采用了高性能的處理器結(jié)構(gòu),指令執(zhí)行時(shí)間只需2 - 4 個(gè)時(shí)鐘周期,6 倍于標(biāo)準(zhǔn)80C51,同時(shí),LPC935 集成了許多系統(tǒng)級(jí)的功能,這樣可大大減少元件的數(shù)目,它的8KBROM 能滿足本系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器的要求,不需用擴(kuò)展EPROM。 該單片機(jī)內(nèi)置的2 個(gè)4 路輸入的8 位A/D 轉(zhuǎn)換器,不需再單獨(dú)選用A/D 轉(zhuǎn)換器,簡(jiǎn)化了外圍硬件電路,P89LPC935 內(nèi)部的看門(mén)狗電路及低電壓掉電檢測(cè)可在電源故障和受到強(qiáng)電磁干擾時(shí)使系統(tǒng)可靠復(fù)位,提高了系統(tǒng)的安全可靠性。 ?。?2) 環(huán)境照度的檢測(cè) 本系統(tǒng)采用光敏開(kāi)關(guān)檢測(cè)環(huán)境照度。環(huán)境照度檢測(cè)是整個(gè)路燈的總開(kāi)關(guān),只有在夜晚,環(huán)境照度較低的情況下,主副燈、人體感應(yīng)單元及相應(yīng)的控制電路開(kāi)始工作,白天均不工作。白天時(shí)光敏電阻阻值小,比較器LM358 負(fù)端電壓高于正端電壓,比較器輸出低電平,單片機(jī)接收到低電平,屏蔽各種通訊和感應(yīng)信號(hào),夜晚光敏電阻阻值大,比較器負(fù)端電壓小于正端,輸出高電平,單片機(jī)控制接收感應(yīng)信號(hào)和通訊信號(hào)。 ?。?3) 人體感應(yīng)單元 本系統(tǒng)采用被動(dòng)式熱釋電紅外、微波雙鑒傳感器作為人體感應(yīng)單元。由于人體都有恒定的體溫,一般在36. 5℃,所以會(huì)發(fā)出特定波長(zhǎng),一般是10μm 左右的紅外線。人體發(fā)射的10um 左右的紅外線通過(guò)菲涅爾濾光片增強(qiáng)后聚集到熱釋電元件上,熱釋電元件接受到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時(shí)失去電荷平衡,向外釋放電荷,經(jīng)后續(xù)電路檢測(cè)處理并產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)[2],但是,熱氣流,暖風(fēng)也會(huì)造成被動(dòng)式熱釋電紅外探頭發(fā)出錯(cuò)誤信號(hào),造成和相鄰燈之間的誤通訊。為了避免誤通訊,同時(shí)采用微波傳感技術(shù),借助微波多普勒效應(yīng)探測(cè)移動(dòng)目標(biāo)。使用熱釋電紅外、微波雙鑒傳感器克服了單一技術(shù)的缺陷,解決了誤通訊的問(wèn)題,此傳感器的模擬信號(hào)直接連接P0. 0( 內(nèi)置A/D) ,不需要外接A/D 轉(zhuǎn)換電路。 ?。?4) 通信單元 通信單元用于和相鄰路燈通信,以控制鄰燈主燈點(diǎn)亮,保證行人在相鄰燈間的亮度。本系統(tǒng)采用PTR2000 無(wú)限嵌入式模塊。PTR2000 是基于nRF401 基礎(chǔ)上的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊,該模塊包括工作頻道的設(shè)置、接受、發(fā)送,通過(guò)設(shè)置TXEN、CS、PWR 3 個(gè)引腳設(shè)定工作模式,DO、DI 分別和單片機(jī)RXD、TXD 連接,通過(guò)串口和單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,由單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理。發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),PTR2000 將單片機(jī)要發(fā)送的信號(hào)調(diào)制成射頻信號(hào)發(fā)送到相鄰燈,同時(shí)將相鄰燈發(fā)送來(lái)的射頻信號(hào)調(diào)制成單片機(jī)識(shí)別的TTL 信號(hào)。 ?。?5) 蓄電池充放電電路 蓄電池優(yōu)良的特性和長(zhǎng)的使用壽命在一定程度上取決于正確的充放電,錯(cuò)誤的充電使蓄電池壽命縮短、性能變差,因此對(duì)蓄電池的過(guò)沖過(guò)放要采用保護(hù)電路,確保蓄電池的正常充放電。本系統(tǒng)采用蓄電池專用模塊UC3906,它含有獨(dú)立的電壓控制電路和限流放大器,可以控制UC3906 內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器的輸出,從而達(dá)到控制充電電流大小的目的。驅(qū)動(dòng)器的輸出電流可達(dá)25mA,可直接驅(qū)動(dòng)外接串流調(diào)整管,從而調(diào)整充電器的輸出電壓和輸出電流,UC3906 內(nèi)部的電壓和電流檢測(cè)比較器用于檢測(cè)電池的充電狀態(tài),并控制充電狀態(tài)邏輯電路的相應(yīng)輸出信號(hào)。 3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 控制軟件程序采用C 語(yǔ)言編寫(xiě),采用模塊化結(jié)構(gòu)( 流程圖見(jiàn)圖3) 。硬件上電復(fù)位后,首先對(duì)LPC935 單片機(jī)初始化,將P1. 0,P1. 1 設(shè)置為推挽模式,提高驅(qū)動(dòng)能力,P0. 0 設(shè)為高阻狀態(tài)屏蔽感應(yīng)信號(hào),其余各端口設(shè)置為準(zhǔn)雙向口,然后根據(jù)系統(tǒng)要求將與PWR 連接的P2. 3 設(shè)置為低電平,使之處于低功耗狀態(tài),此時(shí)不接受和發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)光照亮度不夠時(shí),系統(tǒng)采集到P2. 2 口為高電平,將P1. 1 置位,副燈點(diǎn)亮進(jìn)行指示性照明,同時(shí)把P0. 0 設(shè)置為準(zhǔn)雙向口,解除感應(yīng)信號(hào)屏蔽,將PWR 置位TXEN 清零,使PTR2000 處于接收狀態(tài)接收相鄰燈的通訊信號(hào)。當(dāng)有人通過(guò)時(shí)P0. 0 收到相應(yīng)的信號(hào)后,P1. 0 置位,主燈點(diǎn)亮,同時(shí)將PWR 和TXEN 置位,使得PTR 處于發(fā)送狀態(tài)并給相鄰燈發(fā)送信號(hào),相鄰燈接收到信號(hào)后主燈點(diǎn)亮,保證了行人通過(guò)此段路的照明,延時(shí)30 秒后主燈自動(dòng)熄滅,達(dá)到了無(wú)人通過(guò)時(shí)只有副燈進(jìn)行指示性照明的效果,實(shí)現(xiàn)了智能化。 智能太陽(yáng)能路燈系統(tǒng)流程圖 4 結(jié)束語(yǔ) 本文介紹的的智能太陽(yáng)能路燈系統(tǒng),經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn),白天太陽(yáng)能電池給蓄電池充電,夜間蓄電池放電,在夜晚,當(dāng)沒(méi)有人經(jīng)過(guò)的時(shí)候,副燈點(diǎn)亮,指引道路,當(dāng)有人靠經(jīng)時(shí)主副燈同時(shí)點(diǎn)亮,同時(shí)向相鄰燈發(fā)通信信號(hào),前后鄰燈也點(diǎn)亮。人體感應(yīng)距離為12m,主副燈同時(shí)點(diǎn)亮?xí)r路面照度到達(dá)40lux,各項(xiàng)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求。- 1造價(jià)員基礎(chǔ)知識(shí)復(fù)習(xí):工程造價(jià)管理
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