基于A(yíng)tmega48太陽(yáng)能路燈控制器研究

摘要：太陽(yáng)能控制器是太陽(yáng)能路燈系統中的核心部分，設計了一種基于Atmega48單片機的太陽(yáng)能路燈控制器。該控制器采用PWM脈沖調制控制技術(shù)通過(guò)對蓄電池電壓、充電電流等參數進(jìn)行檢測，控制開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷，來(lái)實(shí)現充放電控制和保護功能。測試表明，該控制器運行穩定、可靠性高、性?xún)r(jià)比高，具有良好的市場(chǎng)前景。
關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能控制器；Atmega48單片機；PWM；充放電控制

作為一種新興的綠色能源，太陽(yáng)能具有取之不盡、用之不竭、清潔安全的特點(diǎn)，是理想的可再生能源。而太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)作為太陽(yáng)能利用的一個(gè)重要組成部分，被認為是目前最具發(fā)展潛力的一種發(fā)電技術(shù)。太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統的研究對于緩解能源危機，減少環(huán)境污染和溫室效應具有重要的意義。
太陽(yáng)能路燈就是典型的太陽(yáng)能光伏發(fā)電應用產(chǎn)品之一，它是以太陽(yáng)能作為電能供給，用來(lái)提供夜間道路照明。因為不需要消耗電網(wǎng)電能、不需要架設輸電線(xiàn)路或挖溝鋪設電纜，不污染環(huán)境、安全可靠，因而在公共照明及亮化裝飾領(lǐng)域有著(zhù)廣闊的前景。

1 太陽(yáng)能路燈系統的結構
太陽(yáng)能路燈系統由太陽(yáng)能電池組件、太陽(yáng)能控制器、蓄電池組、燈具等部分組成。若需輸出電源為交流220 V或110 V，還需要配置逆變器。太陽(yáng)能路燈系統結構如圖1所示。

太陽(yáng)能路燈系統是利用太陽(yáng)能電池的光生伏特效應原理，白天太陽(yáng)能電池吸收太陽(yáng)能光子能量產(chǎn)生一定的電動(dòng)勢，通過(guò)控制器對蓄電池進(jìn)行充電，將光能轉換為電能貯存起來(lái)，蓄電池充電到一定程度時(shí)，控制器內的自動(dòng)保護系統動(dòng)作，切斷充電電源。到夜晚或路燈周?chē)庹斩容^低時(shí)，蓄電池通過(guò)控制器給照明燈供電。當蓄電池所儲存的電能放完時(shí)，控制器要控制蓄電池不被過(guò)放電，保護蓄電池?？刂破骺刂浦?zhù)蓄電池的供電，到設定的時(shí)間后切斷，保證蓄電池的正常使用。整個(gè)系統還具有限荷保護和防雷裝置，以保護系統設備的過(guò)負載運行及免遭雷擊，保證系統設備的安全。
在太陽(yáng)能路燈系統中，太陽(yáng)能控制器是整個(gè)路燈系統中的核心部件，它控制著(zhù)整個(gè)系統使其合理穩定地運行，它的性能在一定程度上決定了整個(gè)路燈系統的性能好壞?？刂破鞯闹饕δ軐π铍姵氐某浞烹娺M(jìn)行控制，防止蓄電池過(guò)充電及深度充電。在溫差較大的地方，控制器還應具備溫度補償功能。

2 太陽(yáng)能路燈控制器整體設計方案
太陽(yáng)能路燈控制器采用一鍵式輕觸開(kāi)關(guān)，來(lái)完成所有操作及設置。要求控制器具有短路、過(guò)載、獨特的防反接保護，充滿(mǎn)、過(guò)放自動(dòng)關(guān)斷、恢復等全功能保護措施，詳細的充電指示、蓄電池狀態(tài)、負載及各種故障指示?？刂破餍枰ㄟ^(guò)單片機對蓄電池的電壓、放電電流、環(huán)境溫度等涉及蓄電池容量的參數進(jìn)行采樣，采用高效PWM蓄電池的充電模式，保證蓄電池工作在最佳的狀態(tài)，從而延長(cháng)蓄電池的使用壽命。
太陽(yáng)能路燈控制器結構框圖如圖2所示，該控制器以單片機作為核心，外接晶振電路、太陽(yáng)能電池電壓采集電路、蓄電池電壓采集電路、充放電控制電路、過(guò)壓過(guò)流保護電路、溫度檢測電路、數碼管顯示電路、功能指示電路等組成。

太陽(yáng)能電池電壓采樣模塊完成太陽(yáng)電池電壓的采樣；蓄電池電壓采樣模塊完成蓄電池電壓的采樣；輸出驅動(dòng)模塊提供POWER MOSFET的驅動(dòng)電壓以及保護技術(shù)；數碼管顯示模塊完成數碼管顯示功能，確定系統輸出的狀態(tài)；晶振電路模塊提供單片機的時(shí)鐘頻率；溫度檢測模塊主要由電阻傳感器來(lái)實(shí)現；功能指示電路用發(fā)光二極管指示當前的功能。