太陽能路燈智能控制系統(tǒng)設(shè)計

摘要：設(shè)計了一套太陽能路燈智能控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)用了紅外控制和光控，白天太陽能板給蓄電池充電作為供電能源，燈不亮；在晚上，由紅外控和光控來實現(xiàn)人來燈亮，人走燈滅的效果。電路具有蓄電池過充、過放保護(hù)功能，當(dāng)充電電壓高于電池的最高閾值電壓時，保護(hù)電路動作，太陽能板不對蓄電池充電；當(dāng)蓄電池放電兩端電壓接近最低閾值電壓時，保護(hù)電路使電池不再供電，以此來保護(hù)電池，延長其使用壽命。在陰雨天或電池處于過放狀態(tài)時，電池不供電，自動轉(zhuǎn)為后備電源供電。
關(guān)鍵詞：太陽能；路燈；智能控制系統(tǒng)

0 引言
自哥本哈根氣候峰會召開以來，環(huán)保節(jié)能為當(dāng)今世界熱點話題，節(jié)能減排，已不僅是政府的一個行動目標(biāo)，而且還能給企業(yè)帶來經(jīng)營上的收入，讓城市居民能獲得一個較好的生存環(huán)境。節(jié)能減排更是一個人類解決環(huán)境問題的必經(jīng)之路。我國節(jié)電潛力仍很大。在工業(yè)領(lǐng)域，通過電力電子技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用及對風(fēng)機(jī)水泵等電力拖動系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，可取得顯著的節(jié)電效果；在建筑物用電方面，全面實施建筑物的能效標(biāo)準(zhǔn)，特別是改進(jìn)空調(diào)制冷和取暖技術(shù)和系統(tǒng)的能效，將有巨大的節(jié)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(jié)電潛力。采取多種措施，推動節(jié)能節(jié)電不僅可取得好的經(jīng)濟(jì)效果，還可節(jié)約電力建設(shè)投資，減小電力建設(shè)風(fēng)險。如果在產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整方面加強(qiáng)引導(dǎo)，使我國的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)盡快向低能源強(qiáng)度方向轉(zhuǎn)變，同時加強(qiáng)節(jié)能，全面提高能效，我國可能以低得多的電力消費增長，達(dá)到GDP翻兩番的經(jīng)濟(jì)增長目標(biāo)，同時帶來環(huán)保、經(jīng)濟(jì)效益、能源安全等一系列的效果。電力系統(tǒng)要全面開展以節(jié)電和負(fù)荷管理為目的的需求側(cè)管理。
太陽能不僅擁有良好的經(jīng)濟(jì)前景，且隨其產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，將提供越來越多的就業(yè)機(jī)會。因此太陽能光伏發(fā)電市場發(fā)展前景相當(dāng)廣闊，已經(jīng)引起了世界發(fā)達(dá)國家的高度重視。
與發(fā)達(dá)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(xiàn)有的路燈大多都是市電供電，以太陽能作為能源的路燈應(yīng)用不夠廣泛?；谶@一背景，設(shè)計了一款太陽能路燈紅外控制自動感應(yīng)照明智能控制系統(tǒng)，除了用太陽能供電外，還添加了紅外控制和光控這一其他太陽能路燈都沒有的智能控制系統(tǒng)。作為一種應(yīng)用電子類的智能化方案，期望為高校、政府部門、街市等各個公共場所路燈照明設(shè)備的智能化管理和能源節(jié)約提供方便或幫助。

1 系統(tǒng)原理及電路
太陽能路燈智能控制系統(tǒng)主要由電源、蓄電池過充和過放保護(hù)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(zhuǎn)換電路后的穩(wěn)定電源。AC-DC轉(zhuǎn)換電路主要由變壓器及集成穩(wěn)壓管構(gòu)成。蓄電池過充保護(hù)電路是一個簡單的由穩(wěn)壓二極管、三極管及電阻構(gòu)成的電路，而在太陽能板給電池充電時為防止電池對太陽能板反向充電，需在太陽能板和電池之間接一個二極管。蓄電池過放保護(hù)電路的主要元件為滯回比較器和繼電器。由滯回比較器來判斷電池是否達(dá)到過放狀態(tài)，由繼電器作為選擇開關(guān)，來選擇用電池供電還是后備電源供電(電池在過充狀態(tài)時和陰雨天氣時)。紅外控制和光控電路主要組成部分是紅外探頭、數(shù)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的指示燈。由于設(shè)計的是草坪燈，照明燈具需要足夠的亮度，可以選用由81個發(fā)光二極管構(gòu)成的現(xiàn)成的燈具。指示燈用簡單的發(fā)光二極管即可。
根據(jù)以上方案，總體框圖如圖1所示。

此系統(tǒng)有兩點節(jié)能之處：第一，使用太陽能電池板發(fā)電作為能源，實現(xiàn)路燈照明的零損耗；第二，后續(xù)電路中使用光控及紅外控制節(jié)能系統(tǒng)，實現(xiàn)人到燈亮，人走燈滅的效果，同時在連續(xù)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，光控開關(guān)電路處于打開狀態(tài)，后續(xù)控制電路不工作，路燈不亮；晚上，光控開關(guān)電路自動閉合，當(dāng)行人路過，被紅外探測器檢測到，紅外控制開關(guān)閉合，路燈亮起，同時時延電路啟動，數(shù)十秒后路燈自動熄滅。當(dāng)遇到連續(xù)陰雨天氣，太陽能蓄電池電壓過低，達(dá)到低壓控制開關(guān)開起閾值時，開關(guān)自動閉合，電路切換到220 V市電供電，經(jīng)過AC-DC轉(zhuǎn)換電路，將穩(wěn)定的直流電源輸送至光控開關(guān)電路，以實現(xiàn)取代蓄電池供電的目的，同時也實現(xiàn)了節(jié)能的效果。