一款太阳能路灯控制器的设计

年来，人类面临全球可持续发展的重大挑战。根据有关统计资料，全球已探明的石油储量仅能满足未来10多年的需求量，煤炭储量也只能维持300年。而且，这些能源在使用的同时也在严重污染着我们的生活环境，每年会有数万吨的有害气体（二氧化碳、全氟化物、氮的各种氧化物）排放到环境中去，并且直接影响到人们的身体健康，并导致严重的温室效应，造成一系列的严重后果。因此，越来越多的人们把目光投向了可再生能源。风能、生物能、地热能、潮汐能等新能源并不能适用于广大地区，不能得到推广发展。太阳能是这种“取之不尽用之不竭”且对环境无污染的能源是人类未来能源的科学发展方向之一。太阳能的重要性日益突出，太阳能路灯技术的发展日趋成熟，在我国发展迅速，产业规模也迅速增长。伴随着全球能源危机的家中，人们对环境保护意识的增强,太阳能路灯势必代替常规路灯的照明方式。

1控制的电路结构

单片机具有集成度高、功能强、结构合理、抗干扰性强,和指令丰富的特点。对太阳能照明系统来说，一个性能良好的控制器是必不可少的。由于太阳能光伏发电系统的能量起步稳定，控制器应具有控制温度调节、最大功率跟踪和过冲保护、过放保护、短路保护、范姐保护等多种保护功能以及自动开关盒时间调整功能。从而保证系统可靠运行，同时使用太阳能电池组件可以在不同温度和辐射情况下智能输出最大功率，使照明系统具有很高的效率。

三时段带半功率时段系列控制器，该系列控制器具备光控+时控类型控制器的全部功能，还可把控制光源的工作时间设定为三个时段。第一时段为全功率工作，第二时段为半功率工作，第三时段为全功率工作。这是根据路灯实际的工作特点来设计开发的。即傍晚时分，路上行人较多，路灯需全功率工作，方便人们的生活需要；午夜时分，大部分人都已经休息,路上行人较少，这时路灯可半功率工作;黎明时分，路上行人增加，路灯需全功率工作，方便人们的上班、学生上学。选用三时段带半功率控制器控制光源的工作时段，可节约路灯成本30〜40%，又不影响人们的工作生活。图1所示是其控制器的电路结构。

2器件选择

对于照明负载，可选用24VLED，40W，24V的系统,其使用寿命长、价格经济，可在夜间调节功率，节省能源；

太阳能电池板：单晶硅太阳能的光电转换效率高达24%,是所有太阳能电池中光电转换效率最高的，虽然制作成本较高,但是使用寿命较长。从性价比来看，单晶硅太阳能是最佳选择。

蓄电池：在太阳能路灯系统中，蓄电池是核心部件之一,蓄电池选用关系着整个设计的合理性，为了减少维护费用，选用免维护铅酸蓄电池，它的电解液消耗量非常少，而且又耐高温、自放电小。

太阳能路灯控制器：太阳能路灯控制器应选用比较合适且软件设计到位的控制器。图2所示是本文给出的控制器设计流程图。

3电路实验

实验时可将太阳能电池板、蓄电池、带有高亮LED灯的电路板连接在一起进行测试。直到得到良好效果。如太阳能电池板的供电量不能满足整个系统的消耗，可将电能储存到蓄电池中，以便为系统持续供电。在白天的时候，光线强度较高,光敏电阻不能接通，高亮LED灯不会点亮，以实现节能；在夜晚或者把光敏电阻遮住时，高亮LED灯会被点亮，实现照明功能。图3所示是一个太阳能电池控制实验板实物图。

本次实验设计了两个点触式开关来实现太阳能路灯的检测。开关的功能是为了实现太阳能白天的检修功能，在白天,LED灯,不会被点亮，按上面的K1点触开关，可以点亮LED灯,以检测LED能否正常工作；按K2点触开关可以关闭LED灯,以结束测试。图4所示是一个太阳能路灯设计模型。该模型可以通过图5所示的实验板对控制效果进行演示。

4结语

本文介绍的太阳能路灯是对已经存在的路灯系统进行的再改进、再设计，本设计采用太阳能电池作为能源，以达到环保节约的目的。设计中使用了光控和时控相结合的方法，避免了光控方法易受干扰，时控需频繁设置时间的麻烦，为了节约用电，在深夜行人较少时路灯根据设置的熄灯时间熄灭,早上行人多时根据设置的开灯时间亮灯。其次内部设置有蓄电池，用于保证在阴雨天气供电。本设计需要改进的地方是蓄电池自身的容量限制，不能保证在阴雨天长时间对外供电。

20211121_619a0d89b1bf6__一款太阳能路灯控制器的设计