太陽(yáng)能路燈智能控制系統設計

摘要：設計了一套太陽(yáng)能路燈智能控制系統，該系統應用了紅外控制和光控，白天太陽(yáng)能板給蓄電池充電作為供電能源，燈不亮；在晚上，由紅外控和光控來(lái)實(shí)現人來(lái)燈亮，人走燈滅的效果。電路具有蓄電池過(guò)充、過(guò)放保護功能，當充電電壓高于電池的最高閾值電壓時(shí)，保護電路動(dòng)作，太陽(yáng)能板不對蓄電池充電；當蓄電池放電兩端電壓接近最低閾值電壓時(shí)，保護電路使電池不再供電，以此來(lái)保護電池，延長(cháng)其使用壽命。在陰雨天或電池處于過(guò)放狀態(tài)時(shí)，電池不供電，自動(dòng)轉為后備電源供電。
關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能；路燈；智能控制系統

0 引言
自哥本哈根氣候峰會(huì )召開(kāi)以來(lái)，環(huán)保節能為當今世界熱點(diǎn)話(huà)題，節能減排，已不僅是政府的一個(gè)行動(dòng)目標，而且還能給企業(yè)帶來(lái)經(jīng)營(yíng)上的收入，讓城市居民能獲得一個(gè)較好的生存環(huán)境。節能減排更是一個(gè)人類(lèi)解決環(huán)境問(wèn)題的必經(jīng)之路。我國節電潛力仍很大。在工業(yè)領(lǐng)域，通過(guò)電力電子技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應用及對風(fēng)機水泵等電力拖動(dòng)系統進(jìn)行優(yōu)化，可取得顯著(zhù)的節電效果；在建筑物用電方面，全面實(shí)施建筑物的能效標準，特別是改進(jìn)空調制冷和取暖技術(shù)和系統的能效，將有巨大的節電效果。高效照明和提高家庭、辦公用電器的能效也有巨大的節電潛力。采取多種措施，推動(dòng)節能節電不僅可取得好的經(jīng)濟效果，還可節約電力建設投資，減小電力建設風(fēng)險。如果在產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品結構調整方面加強引導，使我國的經(jīng)濟結構盡快向低能源強度方向轉變，同時(shí)加強節能，全面提高能效，我國可能以低得多的電力消費增長(cháng)，達到GDP翻兩番的經(jīng)濟增長(cháng)目標，同時(shí)帶來(lái)環(huán)保、經(jīng)濟效益、能源安全等一系列的效果。電力系統要全面開(kāi)展以節電和負荷管理為目的的需求側管理。
太陽(yáng)能不僅擁有良好的經(jīng)濟前景，且隨其產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，將提供越來(lái)越多的就業(yè)機會(huì )。因此太陽(yáng)能光伏發(fā)電市場(chǎng)發(fā)展前景相當廣闊，已經(jīng)引起了世界發(fā)達國家的高度重視。
與發(fā)達國家相比，中國的光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢，各種光伏材料的發(fā)展也相對落后?，F有的路燈大多都是市電供電，以太陽(yáng)能作為能源的路燈應用不夠廣泛?；谶@一背景，設計了一款太陽(yáng)能路燈紅外控制自動(dòng)感應照明智能控制系統，除了用太陽(yáng)能供電外，還添加了紅外控制和光控這一其他太陽(yáng)能路燈都沒(méi)有的智能控制系統。作為一種應用電子類(lèi)的智能化方案，期望為高校、政府部門(mén)、街市等各個(gè)公共場(chǎng)所路燈照明設備的智能化管理和能源節約提供方便或幫助。

1 系統原理及電路
太陽(yáng)能路燈智能控制系統主要由電源、蓄電池過(guò)充和過(guò)放保護電路、紅外控制及光控電路以及燈具組成。
電源分為電池電源和220 V市電經(jīng)AC-DC轉換電路后的穩定電源。AC-DC轉換電路主要由變壓器及集成穩壓管構成。蓄電池過(guò)充保護電路是一個(gè)簡(jiǎn)單的由穩壓二極管、三極管及電阻構成的電路，而在太陽(yáng)能板給電池充電時(shí)為防止電池對太陽(yáng)能板反向充電，需在太陽(yáng)能板和電池之間接一個(gè)二極管。蓄電池過(guò)放保護電路的主要元件為滯回比較器和繼電器。由滯回比較器來(lái)判斷電池是否達到過(guò)放狀態(tài)，由繼電器作為選擇開(kāi)關(guān)，來(lái)選擇用電池供電還是后備電源供電(電池在過(guò)充狀態(tài)時(shí)和陰雨天氣時(shí))。紅外控制和光控電路主要組成部分是紅外探頭、數字電路及光敏電阻，而紅外控制部分可以集成一塊芯片，即BISS001芯片。燈具有照明燈具及演示時(shí)的指示燈。由于設計的是草坪燈，照明燈具需要足夠的亮度，可以選用由81個(gè)發(fā)光二極管構成的現成的燈具。指示燈用簡(jiǎn)單的發(fā)光二極管即可。
根據以上方案，總體框圖如圖1所示。

此系統有兩點(diǎn)節能之處：第一，使用太陽(yáng)能電池板發(fā)電作為能源，實(shí)現路燈照明的零損耗；第二，后續電路中使用光控及紅外控制節能系統，實(shí)現人到燈亮，人走燈滅的效果，同時(shí)在連續陰雨天氣下，使用后備電源220 V供電，保證電路正常工作。
白天，光控開(kāi)關(guān)電路處于打開(kāi)狀態(tài)，后續控制電路不工作，路燈不亮；晚上，光控開(kāi)關(guān)電路自動(dòng)閉合，當行人路過(guò)，被紅外探測器檢測到，紅外控制開(kāi)關(guān)閉合，路燈亮起，同時(shí)時(shí)延電路啟動(dòng)，數十秒后路燈自動(dòng)熄滅。當遇到連續陰雨天氣，太陽(yáng)能蓄電池電壓過(guò)低，達到低壓控制開(kāi)關(guān)開(kāi)起閾值時(shí)，開(kāi)關(guān)自動(dòng)閉合，電路切換到220 V市電供電，經(jīng)過(guò)AC-DC轉換電路，將穩定的直流電源輸送至光控開(kāi)關(guān)電路，以實(shí)現取代蓄電池供電的目的，同時(shí)也實(shí)現了節能的效果。