便携式太阳能电池及蓄电池综合测试仪

　　一、太阳能电池板及蓄电池参数

　　需测太阳能电池板和蓄电池的主要参数有：

　　• 开路电压 (Voc)，没有电流时的电池电压

　　• 短路电流(Isc)，负载电阻为零时从电池流出的电流

　　• 电池最大功率输出(Pmax)，电池产生最大功率时的电压和电流点。通常把I-V

　　曲线上的Pmax点作为最大功率点(MPP)

　　• Pmax的电压(Vmax)，电池在Pmax的电压电平

　　• Pmax的电流(Imax)，电池在Pmax的电流电平

　　• 器件的转换效率(η)，太阳能电池接到电路时转换(从吸收光至电能)和收集

　　功率的百分比。

　　二、测试仪系统的构成

　　1.PIC32模块

　　本模块使用的是PIC32 USB Starter Kit II,主要是程序的承载中心，其主要工作就是初始化模块，对数据的采集，分析，计算，存储等功能

　　2.采集模块

　　电流的采集

　　太阳能电池板接受光照，产生电流，通过R9电阻产生很小的电压，R9电阻两端的电压经过运放将其放大为原来的50倍，然后经过电压跟随器将电压传送到PIC32板AD端的输入端口，经过AD转换将电压转换为数字信号，再经过PIC32处理，转换为实际电压值送至显示系统。检测系统原理图如下图2.1。

　　电压的采集

　　电压经过4个1M欧电阻分压采集R4电阻两端的电压。通过电压跟随器将电压信号传送给AD端输入端口，经过AD转换将电压转换为数字信号，再经过PIC32处理，转换为实际电压值送至显示系统。检测系统原理图如下图2.1。

　　电池的伏安特性

　　通过调节R5数字电位器的大小，将连续变化的模拟电压电流信号不断传送至PIC32AD端输入端口，经过AD转换将电压转换为数字信号，在经过软件的设计将其转换为实际电压值、电流值、功率值送至显示系统(TFT彩屏)绘制电流电压曲线，采集多组数据，以此来判断太阳能电池性能。

　　3.光辐照度采集模块

　　本模块通过TI公司TSL230B芯片和PIC32中的输入模块配合，通过计算两次捕捉时间内计数器的数值差，便可计算出输出的频率差，再参考频率-能量曲线表，便可得到光辐照度。

　　YSL230B芯片主要由多晶硅光电二极管和单片COMS电流频率集成转换器构成.多晶硅光电二极管对光辐照度信号进行光电转换，把一定光谱的光换成电流，再由电流频率转换器换成相应的脉冲频率。输出方波或三角波的频率完全由光辐照度决定，可程控调整器件的灵敏度及满量程输出的频率。分辨率极高，不受外围元件影响，可以直接与微控制器连接，几乎无需外围元件。下图为TSL230B与单片机的连接

　　而光辐照度的计算方法是：用标准条件(STC)和太阳能电池表面积(Ac,单位是m2)下的最大功率点Pmax除以输入光辐照度(E,单位是W/m2)，本计算过程将在程序中运行。

　　4.TFT彩屏显示模块

　　本系统采用通用型液晶TFT彩屏，显示经检测电路采集回来的电压、电流、功率值，判断太阳能电池的性能。

　　5.蓄电池及开关电源

　　电源部分为开关电源和蓄电池双供电。在室内使用时使用开关电源，开关电源将220V交流电变为5V、±12V直流,其中5V电源通过一个开关用于给控制模块和采集模块供电,12V电源通过一个开关给光源供电,同时12V电源用于给12V蓄电池充电。在野外环境下使用蓄电池供电，蓄电池输出12V，给光源供电，通过7805输出5V给控制模块和采集模块供电其原理图如下图4.1。

　　6.USB存储模块

　　主要是在开机运行后，每隔一定的时间之后，便将采集得到的数据存储于USB设备当中，方便以后读取;

　　7.DS1302模块

　　本模块通过JP83和PIC32的IO口连接，实时读取时间，然后送给TFT彩屏实时显示测量数据的时间，在存储数据之后方便以后调用数据时知道所测数据的具体时间。