【正文】 的亮化照明需要。不管是在國內(nèi)還是在國外都在致力于太陽能的研究和推廣上面投入了可觀的資金，這就有利于這一新產(chǎn)品的逐步推廣。但是太陽能路燈電池板的光電轉(zhuǎn)換效率較低，目前僅有15％左右，嚴(yán)重影響到太陽能路燈的發(fā)電效率。 采用LED作為光源，可以在野外活動或緊急情況時使用,同時攜帶比較方便。 用于廣告燈箱，目前不多，有待于進(jìn)一步開發(fā)。 應(yīng)用于果園、種植園、公園、草坪等場所。由于其整體功率的限制，應(yīng)用于城市主干道上的案例不多。（4）太陽能標(biāo)識燈取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。太陽能電池通常經(jīng)過電氣連接和封裝形成模塊，通常在面向太陽面采用玻璃或樹脂進(jìn)行密封，既可以使陽光通過并保護半導(dǎo)體晶圓免受雨水、氣體等侵蝕。中國是能源消耗大國，能源消耗以煤、石油，天然氣為主，這些原料儲量有限，不可再生，而且能源消耗同時排出二氧化碳和硫的氧化物，導(dǎo)致地球溫室效應(yīng)和酸雨，破壞環(huán)境?；谔柲艿牡湍芎闹悄苈窡艨刂葡到y(tǒng)設(shè)計基于太陽能的低能耗智能路燈控制系統(tǒng)設(shè)計Based on the low energy consumption of solar energy intelligent street light control system design總計： 畢業(yè)設(shè)計（論文）28頁表 格 ： 4 個插 圖 ： 18 幅 目 錄1 引言 1 太陽能在照明領(lǐng)域中的應(yīng)用 1 太陽能路燈的現(xiàn)狀及發(fā)展前景 2 本文的研究目的和內(nèi)容 3 工作原理 3 系統(tǒng)設(shè)計方案 4 關(guān)鍵技術(shù) 42 相關(guān)原理、技術(shù)介紹及元件的選擇 5 蓄電池的選擇 5 蓄電池的分類 6 鉛酸蓄電池的選擇 6 路燈的選擇 6 紅外檢測技術(shù) 8 紅外成像檢測的基本理論 8 紅外成像系統(tǒng)的工作原理 8 紅外成像系統(tǒng)的類型和組成 93 硬件分析與設(shè)計 10 蓄電池的控制系統(tǒng) 10 充放電電路 11 控制器的硬件結(jié)構(gòu) 12 智能路燈控制電路的設(shè)計 13 LED的驅(qū)動電路設(shè)計 14 LED的控制電路設(shè)計 154 軟件設(shè)計 16 蓄電池控制器的軟件流程圖 17 充電處理程序 18 紅外控制路燈軟件流程圖 185 其他設(shè)計要求 19 太陽電池方陣設(shè)計 19 最佳傾角計算 20 太陽電池方陣的方位角 20 蓄電池組容量的計算 21 接地和防雷裝置 216 調(diào)試與分析 21 硬件調(diào)試 22 軟件調(diào)試 22 24結(jié)論與展望 26參考文獻(xiàn) 27致謝 28 33 1 引言 太陽能在照明領(lǐng)域中的應(yīng)用隨著經(jīng)濟的發(fā)展，社會的進(jìn)步，人們對能源提出了越來越高的要求，尋找新能源成為當(dāng)前人類面臨的迫切課題。因此開發(fā)利用可再生能源，對于保障能源安全，保護生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，具有重要意義。要想讓太陽能為我們?nèi)祟惱?，這就需要太陽能電池的幫忙了。太陽能電池是太陽能光伏發(fā)電的核心部件，太陽能電池的光電效率和功率密度直接制約著太陽能光伏的普及使用，所以需要不斷的進(jìn)行完善才能滿足需要。（3）太陽能景觀燈用于夜晚導(dǎo)向指示、門牌、路口標(biāo)識的照明。（5）太陽能路燈隨著與市政線路的互補，太陽能光伏照明路燈在主干道上的應(yīng)用將越來越多。一般采用具有特定光譜的熒光燈，比較先進(jìn)的使用LED紫光燈，通過其特定譜線輻射誘殺害蟲。隨著太陽能技術(shù)和光源技術(shù)的不斷提高，太陽能光伏照明還會有更多的使用場合和功能。 太陽能路燈的現(xiàn)狀及發(fā)展前景太陽能路燈是一種新生的科技，由于它的清潔無污染以及為我們的能源節(jié)約做出了巨大的貢獻(xiàn)，因此在國內(nèi)外的應(yīng)用都逐步在進(jìn)行推廣開了。同時，對于路燈照度要求條件較高的城市道路而言，太陽能路燈還存在光線覆蓋范圍窄、亮度不夠均勻等缺陷，成為太陽能推廣應(yīng)用的很大障礙，這需要我國投入資金和人才來解決這一問題。對于太陽能路燈這一全新產(chǎn)品系而言，如今仍無法大規(guī)模推廣的最大因素，無疑是技術(shù)瓶頸。又可用于人口分布密度較小、交通不便經(jīng)濟不發(fā)達(dá)、缺乏常規(guī)燃料，難以用常規(guī)能源發(fā)電，但太陽能資源豐富的地區(qū)，以解決這些地區(qū)人們的家用照明問題以及道路的照明問題。為了能實現(xiàn)低能耗，該路燈采用了紅外線成像檢測，當(dāng)沒有行人和車輛時候路燈處于低能耗狀態(tài)；當(dāng)檢測到有行人或車輛時候就控制路燈處于正常的工作狀態(tài)，這樣就避免了電能的浪費?？墒侨绾巫龅綑z測，這就有借助于紅外成像技術(shù)檢測才可以，直流控制器能確保蓄電池組不因過充或過放而被損壞。紅外成像中的信號處理的基本任務(wù)時：形成與景物溫度相應(yīng)的視頻信號，如要溫度，還要根據(jù)景物各部分的溫度。當(dāng)探測器和前置放大器的阻抗不匹配時，可采用射極輸出電路來克服解決。這個參考源可以是無源的，如光闌；或者是有源的，如黑體。如圖2是一種直流恢復(fù)方案。紅外探測器并聯(lián)掃描裝置對景物或圖像同時取樣，并同時將對應(yīng)單元的輻射信號轉(zhuǎn)換成電信號，這些信號并列注入到CCD移位寄存器各單元。高端頻率fH由成像系統(tǒng)所允許的景物最高空間頻率對應(yīng)的信道中的電信號頻率決定，如單元探測器光機掃描方式中，信道中的電信號頻率就是元件輸出端的電信號頻率，即fH=1/2?d。通常影響紅外圖像質(zhì)量的因素有固定噪聲干擾、隨機噪聲干擾、響應(yīng)度的差異等。對于固定噪聲的抑制，可以采用幀間相減的方法消除，而由計算機完成圖像相減運算是很方便的。白天蓄電池把太陽光轉(zhuǎn)化的電能通過充電器和蓄電池把電能儲存起來，晚上再通過放電器把儲存在蓄電池里的電能放出來進(jìn)行適當(dāng)使用，在實際的太陽能LED照明系統(tǒng)中，蓄電池是最易損的、最易消耗的部分。根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)的實際使用情況，與之配用的常見蓄電池一般有三種：鉛酸蓄電池、鎳鎘蓄電池及其他蓄電裝置?？墒悄壳盀橹?，還沒有哪個蓄電池同時具有上述各種優(yōu)點。而鉛酸電池有如下的優(yōu)點：[8]1) 電池的能量密度雖不太高，但是其功率密度較高，這可以滿足各種用電設(shè)備的需要。4) 它的自放電速度可以說是各種蓄電池中最低者，高溫下每個月只損失電池功率的5%左右。路燈光源最早使用白熾燈，后來發(fā)展到高壓汞燈、以高壓鈉燈哈金鹵燈為代表的高強度放電燈、高效節(jié)能燈、無極燈及LED燈。與傳統(tǒng)路燈相比，LED路燈具有很大的優(yōu)勢：[9]1) 光效和燈具出光率高，能耗低，高壓鈉燈的光效可以達(dá)到120lm/W而占主導(dǎo)地位，而目前LED的光效可達(dá)100120lm/W，逐步就會取代高壓鈉燈。而LED的啟動時間只有幾十納秒，也不存在再次啟動的等待時間，LED燈具可以正常工作在連續(xù)開關(guān)通斷的狀態(tài)下。7) 低碳環(huán)保，高壓鈉燈等氣體放電光源含有汞等有害物質(zhì)，光源廢棄后會對環(huán)境和水源造成長期、嚴(yán)重的污染。表1 LED燈具與高壓鈉燈的比較比較項目高壓鈉燈具LED燈具比較項目高壓鈉燈具LED燈具功耗高低，光源利用效率60%90%400W180W燈具使用壽命5～7年8～10年350W140W光源使用壽命20000h50000h250W100W呼吸過濾系統(tǒng)必需不需要150W70W防護等級IP65IP65色溫2000～25003500～7000K防觸電保護類型I類I類顯色指數(shù)20～3080～93啟動時間5～10min瞬間啟動，無延時電源效率75%80%～90%環(huán)保不環(huán)保環(huán)保 紅外檢測技術(shù)紅外檢測的基本理論是基于熱輻射的普朗克定律和斯忒藩玻爾茲曼定律，即利用物體的輻射能與溫度的關(guān)系進(jìn)行檢測的一種方法 。 紅外成像檢測的基本理論在自然界中，任何溫度高于0K的物體都是紅外輻射源，具有輻射現(xiàn)象。光機掃描包括兩個掃描鏡組，一個做垂直掃描，一個做水平掃描。或者說，光機掃描器構(gòu)成的景物圖像依次掃過探測器，探測器依次把景物各部分的紅外輻射轉(zhuǎn)化成電信號，經(jīng)過視頻處理的信號，在同步掃描的顯示器上顯示出景物的紅外圖像。圖4 紅外成像系統(tǒng)的工作過程 紅外成像系統(tǒng)的類型和組成目前的紅外成像系統(tǒng)可分為兩大類：光機掃描和非光機掃描型。非掃描型紅外成像系統(tǒng)利用多元探測器陣列，使探測器中的每個單元與景物的一個微面元對應(yīng)，因此可取消光機掃描。采用熱釋電材料做靶面，制成熱釋電攝像管，直接利用電子束掃描和相應(yīng)的處理電路，組成電視攝像型熱像儀，完全取消了光機掃描，從而使結(jié)構(gòu)簡化，有不需要制冷，成本也隨之降低，但性能不及光機掃描紅外成像系統(tǒng)，所以一般都會根據(jù)實際情況選擇，選擇最適合的進(jìn)行使用。目前太陽能照明系統(tǒng)使用的蓄電池，需要在充電和放電過程中加以控制，頻繁地過充電和過放電，都會影響蓄電池的使用壽命。[12]光伏發(fā)電系統(tǒng)中充放電控制器的功能主要如下。通過一種繼電器或電子開關(guān)連接負(fù)載，可在某給定低壓點自動切斷負(fù)載。控制器的放過放電功能的實現(xiàn)方法是設(shè)置放電截止電壓，因太陽能LED路路燈的負(fù)載功率相對于蓄電池是小倍率放電，所以放電截止電壓不宜過低。177。177。 [13]（1）并聯(lián)型充放電控制器電路圖5為并聯(lián)型充放電控制器框圖。開關(guān)器件T2為蓄電池放電開關(guān)。當(dāng)蓄電池極性接反時，VD2導(dǎo)通，蓄電池通過VD2短路放電，產(chǎn)生很大的電流，快速將熔斷器的熔體熔斷，起到“蓄電池反接保護”作用。當(dāng)蓄電池電壓大于“充滿切離電壓”時，T1斷開，是太陽能電池不再對蓄電池進(jìn)行充電，起到“過充電保護”作用。此類控制器簡單可靠，多用于小型光伏系統(tǒng)?？刂破餍枰獙崿F(xiàn)的功能有：天黑時自動開燈；天亮?xí)r自動關(guān)燈；在蓄電池電量不足時，自動斷開負(fù)載，防止蓄電池過放電；并要具有短路保護、反接保護等。電壓檢測電路用于識別光照強度和獲取蓄電池端電壓，溫度檢測電路用于蓄電池充電溫度補償。狀態(tài)顯示電路用于系統(tǒng)狀態(tài)的顯示，包括電壓、負(fù)載狀況及充放電狀態(tài)的顯示。圖7 太陽能光伏控制器硬件結(jié)構(gòu)圖微處理器采用Atmel公司的8位嵌入式RISC處理器，具有高性能、高保密性、低功耗等優(yōu)點，具有程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器可獨立訪問的哈弗結(jié)構(gòu)，代碼執(zhí)行效率高。這就需要我們在路燈選擇和控制路燈工作的電路上下功夫，只要選擇得當(dāng)、設(shè)計合理合適，就能起到智能和低功耗的功效。LED驅(qū)動電路根據(jù)不同的應(yīng)