基于LabVlEW太陽能路燈充放電監(jiān)測系統(tǒng)

1引言

太陽能路燈主要由太陽能光電池組件、蓄電池、充放電控制器、照明燈具四大部分組成。太陽能路燈普及推廣的瓶頸已不是技術(shù)問題，而是成本問題。要在降低成本的基礎(chǔ)上，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性及發(fā)揮最大的效能，就要合理搭配太陽能光電池的輸出功率和蓄電池容量及負載功率。為此，僅從理論計算是不夠的。因為太陽光光強瞬息萬變，充電電流和放電電流都在不斷變化，理論計算會帶來較大誤差。只有采取自動跟蹤監(jiān)測充放電流才能準確確定光電池在不同季節(jié)和不同方位的最大功率輸出。以此確定蓄電池和負載才是可靠的。

在LabVIEW軟件平臺上，結(jié)合數(shù)據(jù)采集卡，利用虛擬儀器技術(shù)可實現(xiàn)自動監(jiān)測及數(shù)據(jù)分析任務(wù)。本文對自行研制開發(fā)的監(jiān)測系統(tǒng)作一闡述。

2設(shè)計原理

利用調(diào)理電路對光電池的輸出電流和蓄電池的放電電流及蓄電池的充放電工作電壓進行一定頻率的數(shù)據(jù)采樣，由USB數(shù)據(jù)采集模塊將采集數(shù)據(jù)送入計算機。在LabVIEW軟件平臺上進行適時顯示和統(tǒng)計分析。原理框圖見圖1.

圖1系統(tǒng)原理框圖

3數(shù)據(jù)采集硬件配置

3.1調(diào)理電路

蓄電池輸出信號是一種浮動信號。采用差分測量方式會最大限度地減小對被測電路的影響，同時也會減小測量誤差。在本調(diào)理電路中，采用高精度低漂移的集成運算放大器ICL7650制作的差動放大器將串入充放電線路的精密小電阻之上的差動信號作為電流檢測信號。將并入蓄電池的大電阻分壓器獲得的小信號作為電壓信號。為消除干擾，用兩個等值電阻分別接于差動放大器的兩輸入端與信號地之間。將兩個差動放大器的輸出信號送人USB采集模塊的兩個輸入通道以完成信號調(diào)理及采集。調(diào)理電路見圖2、圖3。

圖2電流信號調(diào)理

圖3電壓信號調(diào)理

3.2數(shù)據(jù)采集模塊

本系統(tǒng)采用加拿大HYTEK公司生產(chǎn)的USB接1:3數(shù)據(jù)采集模塊，型號為iUSBDAQ-U120816.它雖不是高端采集卡，但對于采集直流信號，特別是采樣頻率不是很高時，已足夠達到集結(jié)束后，選擇退出并回放按鈕，在回放波形窗將顯示采集要求。USB接口可方便地用于熱插拔及即插即用。連接筆記電腦可實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)監(jiān)測。

3.3模塊配置及驅(qū)動

在所用計算機上執(zhí)行HYTEK公司提供的設(shè)備驅(qū)動程序iUSBDAQ-Driver.exe,即可激活采集模塊。再將該公司提供的iUSBDAQ_ALL_Vis.LLb專用VI函數(shù)庫拷貝到安裝LabVlEW7.1目錄的vl子目錄下的User子目錄，即可在BlockDiagramt和Front Panel編輯環(huán)境中調(diào)用User Functions和User Controls.

4軟件開發(fā)

LabVIEW是美國國家儀器(NI燴司開發(fā)的廣泛應(yīng)用于儀器控制、自動化測試、數(shù)據(jù)分析處理等領(lǐng)域圖形化編程語言，是優(yōu)秀的開發(fā)虛擬儀器軟件。在自動化測控領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。開發(fā)本系統(tǒng)采用的是LabVIEW7.1版本。

4.1程序流程圖(見圖4)

圖4程序流程圖