移動(dòng)式太陽(yáng)能交通信號(hào)燈畢業(yè)設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2025-06-10 03:25 本頁(yè)面
【正文】 器件，考慮到太陽(yáng)能電池板及蓄電池的這一特性，我們選擇直流12V/8W，200mm的交通信號(hào)燈，這樣就減少了電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)如下：（1）太陽(yáng)能電池板給整個(gè)系統(tǒng)供電。（2）整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一體的，便于攜帶的。（3）兩相位交通信號(hào)燈分時(shí)段控制。（4）具有設(shè)置權(quán)限的功能。（5）具有良好的人機(jī)界面。通過人機(jī)界面，工作人員能夠查看、修改交通信號(hào)燈分時(shí)段的控制參數(shù)（包括黃燈過渡時(shí)間參數(shù)、紅燈過渡時(shí)間參數(shù)及綠燈過渡時(shí)間參數(shù)）。（6）開機(jī)運(yùn)行相位啟動(dòng)時(shí)序：狀態(tài)為黃閃12s，全紅7s。（7）能夠做到連續(xù)3個(gè)陰雨天正常工作。第二章 單元電路設(shè)計(jì)與分析 電源電路 太陽(yáng)能電池板及蓄電池的選型及參數(shù)計(jì)算電源電路包括LED工作電源及單片機(jī)芯片及外圍電路的工作電源。這兩部分的電源是由12V蓄電池總電源分支而來。12V蓄電池電源電路是由太陽(yáng)能電池板、UC39012V蓄電池等構(gòu)成。太陽(yáng)能電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成的電能通過基于VRLA蓄電池專用充電芯片UC3096的充電電路存儲(chǔ)在蓄電池中，蓄電池中的電能成為整個(gè)系統(tǒng)的電源。為了滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，蓄電池的容量及太陽(yáng)能電池板的功率成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵指標(biāo)。在這先介紹一下太陽(yáng)能電池板和蓄電池的選型及參數(shù)選擇。目前市場(chǎng)上的太陽(yáng)能電池板的種類大致分為三種：?jiǎn)尉Ч杼?yáng)能電池，多晶硅太陽(yáng)能電池、多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池。雖然單晶硅具有較高轉(zhuǎn)換率，發(fā)電性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但是因其昂貴的價(jià)格，最終選擇多晶硅太陽(yáng)能電池?；谄胀ㄣU酸蓄電池使用壽命短、效率低、維護(hù)復(fù)雜、所產(chǎn)生的酸霧污染環(huán)境問題等各方面的考慮，我們選用閥控密封式鉛酸（VRLA）蓄電池。VRLA蓄電池整體采用密封結(jié)構(gòu)，不存在普通鉛酸電池的氣漲、電解液泄漏等現(xiàn)象，具有使用安全可靠、能量高、成本低、使用壽命長(zhǎng)、容量大、不漏液、安全等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于太陽(yáng)能電池板和VRLA蓄電池參數(shù)的選擇則需要一些計(jì)算。計(jì)算過程[1]如下：每一個(gè)LED交通信號(hào)燈的功率為，工作電壓為。正常情況下，每一時(shí)刻同時(shí)有4個(gè)LED交通信號(hào)燈工作，那么，每一時(shí)刻負(fù)載的總功率為。每一組交通信號(hào)燈（相反方向同色信號(hào)燈串聯(lián)）的工作電壓為。假設(shè)該系統(tǒng)每天工作的時(shí)間為。經(jīng)查表可得，西安的太陽(yáng)能標(biāo)準(zhǔn)峰值時(shí)間是[2]。一個(gè)連續(xù)陰雨天的時(shí)間為，兩個(gè)連續(xù)陰雨天之間的間隔時(shí)間為。太陽(yáng)能電池組件的工作電壓是。①負(fù)載日耗電量為：②滿足負(fù)載日用電的太陽(yáng)能電池組件的充電電流為：式中，；；。③蓄電池容量為：式中，；。④連續(xù)陰雨天過后需要恢復(fù)蓄電池容量太陽(yáng)能電池組件充電電流為：式中。⑤太陽(yáng)能電池組件的功率為：以上計(jì)算只是理論值，所以我們選擇時(shí)要適當(dāng)?shù)脑黾?。我們選擇的蓄電池的規(guī)格為12V，120（Ah）；太陽(yáng)能電池板的規(guī)格選擇為兩個(gè)18V，80W的太陽(yáng)能電池板。 VRLA蓄電池充電電路設(shè)計(jì)通過以上的計(jì)算參數(shù)，接下來，我們?cè)O(shè)計(jì)太陽(yáng)能電池板給蓄電池充電電路。根據(jù)VRLA的溫度特性，我們?cè)O(shè)計(jì)基于VRLA蓄電池充電專用芯片UC3906的VRLA蓄電池充電電路。UC3906作為密封鉛酸蓄電池充電專用控制集成芯片，能夠提供密封鉛酸蓄電池的三種充電邏輯狀態(tài)（大電流充電、可控過充電和浮充充電）控制，能使充電器的充電電壓隨電池電壓溫度系數(shù)的變化而變化，從而使密封式鉛酸蓄電池在很寬的溫度范圍內(nèi)能夠達(dá)到最佳充電狀態(tài)（如電池容量和使用壽命）、可分別對(duì)充電電流、充電電壓（通過電壓控制環(huán)和電流控制環(huán)）實(shí)現(xiàn)控制，具有靜態(tài)工作功耗低的優(yōu)點(diǎn)，能提供實(shí)現(xiàn)密封鉛酸蓄電池最佳充電所需的控制和檢測(cè)功能。1） UC3906的特性和結(jié)構(gòu)UC3906內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，該芯片內(nèi)含有獨(dú)立的電壓控制電路和限流放大器，控制芯片內(nèi)的驅(qū)動(dòng)器可提供的輸出電流達(dá)25mA，可直接驅(qū)動(dòng)外部串聯(lián)調(diào)整管，從而調(diào)整充電器的輸出電壓和電流。電壓和電流檢測(cè)比較器檢測(cè)蓄電池的充電狀態(tài)，并控制充電狀態(tài)邏輯電路的輸入信號(hào)。圖2 UC3906內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖當(dāng)VRLA蓄電池電壓或溫度過低時(shí)，充電使能比較器控制充電器進(jìn)入浮充狀態(tài)，該比較器還能輸出25mA浮充電流。這樣，當(dāng)VRLA蓄電池短路或反接時(shí)，充電器只能小電流充電，避免因充電電流過大而損壞VRLA蓄電池。UC3906的非常重要的特性就是具有精確的基準(zhǔn)電壓，其基準(zhǔn)電壓隨環(huán)境溫度而變，且變化規(guī)律與VRLA蓄電池電壓的溫度特性完全一致。同時(shí)，這樣可以盡量減小芯片的功耗，實(shí)現(xiàn)對(duì)工作環(huán)境溫度的準(zhǔn)確檢測(cè)，保證VRLA蓄電池既能充足電又不會(huì)嚴(yán)重過充電。除此之外，芯片內(nèi)部還包括一個(gè)輸入欠壓檢測(cè)電路以對(duì)充電周期進(jìn)行初始化。這個(gè)電路還驅(qū)動(dòng)一個(gè)邏輯輸出，當(dāng)加上輸入電源后，腳7可以指示電源狀態(tài)。2） 充電過程及充電參數(shù)的確定充電過程從大電流恒流充電狀態(tài)開始，在這種狀態(tài)下
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