【正文】 10 小時率容量。 (5)可在海拔 5000m以上的地方使用。 ):直接由蓄電池供電，實際上是 DC/AC 高頻變換器。 幾種照明光源的性能指標(biāo)：（ 1）低壓節(jié)能燈：功率小，光效較高，但使用壽命 2021小時，電壓低燈管發(fā)黑，一般適合太陽能草坪燈、庭院燈。 工作原理 系統(tǒng)工作原理簡單，利用光生伏特效應(yīng)原理制成的太陽能電池白天電池板接收太陽輻射能并轉(zhuǎn)化為電能輸出，經(jīng)過充放電控制器儲存在蓄電池中，夜晚當(dāng)照度逐漸降低至 10lux 左右、太陽能電池板開路電壓 ，充放電控制器偵測到這一電壓值后動作，蓄電池對燈頭放電。蓄電池短壽命，使 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )網(wǎng) : 13 太陽能路燈運行費用增大，限制了太陽能路燈廣泛應(yīng)用。進(jìn)一步完善蓄電池等防盜措施。 （ 2）滿足負(fù)載日用電的太陽能電池組件的充電電流： I1=Q式中 為太陽能充電綜合損失系數(shù)，蓄電池充電效率、控制器效率。選取 2 塊峰值功率為 80Wp 的太陽能電池組件。如何基于單片機(jī)實現(xiàn) MPPT，是本課題研究的重要內(nèi)容之一。由半導(dǎo)體物理理論可知，載流子的擴(kuò)散系數(shù)隨溫度的升高而稍有增大，因此，光生電流也隨溫度的升高有所增加。對于硅材料，開路電壓變化率約為 2mV／ ℃ 。只有在負(fù)載匹配的情況下才能獲得最大的輸出功率，這時的光電轉(zhuǎn)換效率也最高。隨著電池使用時間的增長及電池溫度的升高，自放電率會增加。典型的閥 控式密封鉛酸蓄電池的充電過程包含了 4 個階段，如圖 所示。脈沖式充電曲線如圖 所示，基于脈沖式充電的特點，本文所設(shè)計的系統(tǒng)中就是使用的脈沖式充電方式對蓄電池充電。 LED 的電氣特性因制造工藝的不同有較大差距，就是同一批產(chǎn)品差距也很大，同一正向電壓下 LED 的導(dǎo)通電流有很大 的偏差。（ 2)黃昏：通過檢測太陽能電池板電壓，判斷太陽能光線強(qiáng)弱，當(dāng)太陽能電池電壓降低小于蓄電池電壓時，表明無法滿足充電要求，此時切斷充電回路，靜置蓄電池 l0 分鐘，然后蓄電池空載電壓利用開路電壓預(yù)測公式 ? ? ?? batVS O C 預(yù)測蓄電池剩余容量 SOC。夜間或光線較暗時，光敏電阻因無光照呈低阻，經(jīng)感應(yīng)使聲音通道開通，當(dāng)有人走動或有人談話時，通過聲控傳感器的感應(yīng)，使得燈泡自動點亮，經(jīng)過內(nèi)部設(shè)定的時間后，燈泡自動熄滅。光檢測器則是利用紅外線的熱能使得檢測器的溫度發(fā)生改變，從而導(dǎo)電性發(fā)生變化，此時通過測量電阻來衡量紅外信號的強(qiáng)弱。至于多人同時過路的問題，確實是今后值得繼續(xù)討論和研究的。無光照時 ,有很小的飽和反向漏電流，即暗電流，此時光敏二極管截止。當(dāng)光線被遮斷時就會產(chǎn)生反應(yīng)。 紅外一體 接收頭接收信號，并 由 OUT 發(fā)出信號給單片機(jī)。V1為“防反充二極管 ，只有當(dāng)太陽能電池陣列輸出電壓高于蓄電池當(dāng)前電壓時， V1 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )網(wǎng) : 24 圖 系統(tǒng)充電驅(qū)動電路設(shè)計示意圖 Figure charging circuit design system 才能導(dǎo)通，反之 V1截止，從而保證夜晚或陰雨天時不會出現(xiàn)蓄電池向太陽能電池陣列 反向放電的現(xiàn)象。而 MPPT 技術(shù)即是通過調(diào)節(jié) BUCK 電路的占空比而改變 光伏陣列的輸出阻抗，從而尋求輸出電流與輸出電壓的乘積即輸出功率的最大值。讓信號保持為數(shù)字形式可將噪聲影響降到最小。 PWM 占空比越小 (高電平時間長 )，亮度越高。 白光 LED 的電學(xué)特性是：當(dāng)外加電壓大于閥值電壓，發(fā)光二極管導(dǎo)通，電壓略有提高，流過發(fā)。 太陽能路燈由多個 LED 燈串聯(lián)而成，亮度通過 PWM 方式可調(diào)，即通過 EN 端改變流經(jīng) LED 的電流，從而調(diào)節(jié) LED 燈亮度，電流強(qiáng)度可以從幾毫安到 l 安培，最終使LED 燈達(dá)到預(yù)期的亮度。 PWM 控制技術(shù)就是以該結(jié)論為理論基礎(chǔ) ,對半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷進(jìn)行控制 ,使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖 ,用這些脈沖來代替正弦波或其他所需要的波形 .按一定的規(guī)則對各脈沖的 寬度進(jìn)行調(diào)制 ,既可改變逆變電路輸出電壓的大小 ,也可改變輸出頻率。 BUCK 電路中開關(guān)管導(dǎo)通的占空比的改變，對光伏陣列而言表現(xiàn)為其輸出阻抗發(fā)生了變化，輸出阻抗的變化將影響光伏陣列的輸出特 性。 充電控制電路采用單路旁路型充電控制形式，即 MOSFET 管 VT 1串聯(lián)在太陽能電池陣列的輸出端，通過 VT1 進(jìn)行脈寬 的調(diào)制，實現(xiàn)對蓄電池的充電管理及保護(hù)。 圖 紅外發(fā)射電路 infrared emission circuit 紅外發(fā)射由 單片機(jī)內(nèi)部的定時計數(shù)器產(chǎn)生 38kHZ 的信號經(jīng)過三極管放大信號再由紅外發(fā)射管發(fā)出信號，最后由紅外一體接收頭接收信號。紅外對射全名叫“光束遮斷式感應(yīng)器”(Photoelectric Beam Detector)，其基本的構(gòu)造包括瞄準(zhǔn)孔、光束強(qiáng)度指示燈、球面鏡片、LED 指示燈等。采用的光敏二 極管 管芯是一個具有光敏特征的 PN 結(jié)，具有單向?qū)щ娦?，因此工作時需加上反向電壓。但是該方案有一定局限性： 當(dāng)同時通過的人數(shù)不止一個就可能難以檢測人數(shù)到底是多少。 紅外檢測器分為熱電檢測器和光檢測器兩類。該方案主要工作方法是由聲控和光控傳感器畢業(yè)設(shè)計 (論文 )網(wǎng) : 20 來感應(yīng)周圍環(huán)境的變化，而做出相關(guān)的動作，從而控制照明燈的開關(guān)。而且延長 LED 照明時間從而可以調(diào) 配蓄電池能量使得系統(tǒng)運行更加經(jīng)濟(jì)，有效。式中： C—— 蓄電池容量， A 除了以上介紹的分階段充電法外，目前使 用的另外一種重要的蓄電池充電方式就是脈沖式充電，利用脈沖式充電不僅充電效率高，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)快速充電。在大多數(shù)的光伏發(fā)電系統(tǒng)中，都是由 CPU來監(jiān)測并控制蓄電池的充放電過程，較多采用分階段法來優(yōu)化充電過程。一般在選蓄電池容量時，只要蓄電池容量大于太陽能電池峰值電流的 25 倍，則蓄電池在充電時就不會造成失水。對于負(fù)載畢業(yè)設(shè)計 (論文 )網(wǎng) : 17 的變化，可通過光伏發(fā)電控制系統(tǒng)來完成。研究和實驗表明，太陽能電池工作溫度的升高會引起短路電流的少量 增加，并引起開路電壓發(fā)生嚴(yán)重降低。對于不同波長的入射太陽光之不同波長光分量，硅型光伏電池有不同的靈敏度，能夠產(chǎn)生光生伏特效應(yīng)的太陽輻射波長范圍一般在 ~ 左右的范圍內(nèi)，不論是波長小于 太陽光分量輻射，還是波長大于 的太陽光分量輻射，都不能使硅型光伏電池產(chǎn)生光生電流，而硅型光伏電池光譜響應(yīng)最大靈敏度在 ~。從圖可知，太陽能光伏陣列的輸出短路電流(Isc)和最大功率點電流 (Im)隨日照強(qiáng)度的上升而顯著增大，也就是說，雖然日照的變化對陣列的輸出開路電壓影響不是那么大，但對為電流與電壓相乘的結(jié)果 —— 最大輸出功率來說，變化顯著，如圖 中虛線與各實線的交點所示。 （ 5）太陽電池組件的功率為 （ I1+I2） 18=（ +） 18=160Wp。 根據(jù)以 上資料，計算出光伏組件傾斜角 26 度，標(biāo)準(zhǔn)峰值時數(shù)約 小時。太陽能路燈設(shè)計是新生事物，太陽能電池選擇、蓄電池選擇、抗風(fēng)計算等應(yīng)盡快制定標(biāo)準(zhǔn)，以利提高太陽能路燈設(shè)計水平，促進(jìn)太陽能照明發(fā)展。（ 2）降低太陽能電池價格減低太陽能電池價格，是推廣太陽能路燈的途徑之一。筆者認(rèn)為 LED 作為太陽能路燈的光源將是一種趨勢。具體的應(yīng)用 :太陽能 LED 燈、HID 燈、無極燈路燈功率多在 70W 以下，個別在 100W 以上，一般用在支路和人行道照明。 光源和應(yīng)用 太陽能路燈采用何種光源是太陽能燈具是否能正常使用的重要指標(biāo)，一般太陽能燈具采用低壓節(jié)能燈、低壓鈉燈、無極燈、 LED 光源。 (4)使用壽命。注意蓄電池防盜。小型系統(tǒng)采用，要大力提倡）目前廣泛采用的有鉛酸免維護(hù)蓄電池、普通鉛酸蓄電池和堿性鎳銘蓄電池三種。理論上講，使用 MPPT 控制器的太陽能發(fā)電系統(tǒng)會比 傳統(tǒng)的效率提高 50%，但是跟據(jù)我們的實際畢業(yè)設(shè)計 (論文 )網(wǎng) : 11 測試，由于周圍環(huán)境影響與各種能量損失，最終的效率也可以提高 20%~30%。傳統(tǒng)的太陽能充放電控制器就有點象手動檔的變速箱，當(dāng)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速增高的時候，如果變速箱的檔位不相應(yīng)提高的話，勢必會影響車速。 ) (h) 西寧 Φ +1 ?？? Φ +12 蘭州 Φ +8 南寧 Φ +5 銀川 Φ +2 成都 Φ +2 西安 Φ +14 貴陽 Φ +8 上海 Φ +3 昆明 Φ 8 南京 Φ +5 拉 薩 Φ 8 合肥 Φ +9 太陽能控制器 無論太陽能燈具大小，一個性能良好的充電放電控制器是必不可少的。所謂標(biāo)準(zhǔn)條件，接近平時晴天中午 前后的太陽光照條件。本課題主要研究的也是硅太陽能電池。從而實現(xiàn)太陽能照明系統(tǒng)在不同工作狀態(tài)下的穩(wěn)定運行與準(zhǔn)確切換的要求提高太陽能照明系統(tǒng)效率，延長蓄電池的壽命，并實現(xiàn)人性化的集中遠(yuǎn)程管理。根據(jù)提出的系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容和目標(biāo)，本文給出整個系統(tǒng)的設(shè)計規(guī)劃，并且對于系統(tǒng)的各個模塊的實現(xiàn)進(jìn)行元件選型。要求實現(xiàn)太陽能到電能的轉(zhuǎn)換，并根據(jù)道路行人的數(shù)量進(jìn)行路燈亮度的調(diào)節(jié)，而達(dá)到節(jié)能的目的。我國臺灣地區(qū)也設(shè)立了“次世紀(jì)照明光源開發(fā)計劃 ，大力發(fā)展半導(dǎo)體發(fā)光二極管產(chǎn)業(yè)，該計劃投資約 6～ 10 億新臺幣，有 14 個企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)和大學(xué)參加。 LED 的研究和發(fā)展 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )網(wǎng) : 6 LED 是英文 LightEmitting Diode 的縮寫 ,譯為發(fā)光二極管 ,屬于固態(tài)光源。以 3 年產(chǎn)量增長45 倍，產(chǎn)能增長 125 倍而成為全球發(fā)展最快的國家。 2021 年世界光伏電池生產(chǎn)企業(yè)總產(chǎn)能達(dá)到 1000MW 以上。手機(jī)、電話、計算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有 12 部單片機(jī)。相當(dāng)于一個微型的計算機(jī)。發(fā)展太陽能科技可減少在發(fā)電過程中使用礦物燃料，從而減輕空氣污染及全球暖化的問題。但是核裂變能也存在一些問題，如投資大，技術(shù)要求高，大量核廢料難以處置，以及安全性較低等， 以致目前不能廣泛應(yīng)用。而能源問題更為突出，不僅表現(xiàn)在常規(guī)能源的匱乏，更嚴(yán)重的是化石能源的開發(fā)利用和不加限制的消耗極大地污染了人類賴以生存的環(huán)境，誘發(fā)溫室效應(yīng)、酸雨，引起疾病、農(nóng)業(yè)減產(chǎn)等嚴(yán)重問題。 關(guān)鍵 詞 ： 太陽能；路燈控制；傳感器；蓄電池 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )網(wǎng) : 2 Design of Energysaving Solar Street Light Using LED Based on MCU Student: Tutor: Abstract: According to the characteristics of solar LED street light control system, the article introduces the research significance, solar LED street light’ status, development and main techniques, and the design process of the solar LED street light control system is analyzed. The article presents the design ideas, and develops corresponding hardware devices and software on that basis. Do each work with the MCS51 SCM, included the signal collection, the data transmission and the control of the controlled objects。 全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計 基于單片機(jī)控制的節(jié)能型太陽能 LED 路燈的設(shè)計 DESIGN OF ENERGYSAVING SOLAR STREET LIGHT USING LED BASED ON MCU 學(xué)生姓名 ： 學(xué) 號： 年級專業(yè)及班級： 指導(dǎo)老師及職稱： 講師 提交日期： 2021 年 06 月 目 錄 摘要： .................................................................. 1 關(guān)鍵詞： ................................................................ 1 1前言 ................................................................... 3 課題的選題背景與意義 ......................................