【文章內(nèi)容簡介】 聯(lián)起來這樣可以避免工作電流過大而損害發(fā)光二極管每個燈的工作電流為 015A 15A 10 ＝ 015A 而四個路口同一時間最多亮四個燈即四個燈的最大工作電流為 015 A 4＝ 06A 倒計時間顯示部分有兩位數(shù)字顯示每一位數(shù)字仍由發(fā)光二極管組成數(shù)字的每一段 由 5 只發(fā)光二極管串聯(lián)每一段上通過的電流為 15 毫安兩位數(shù)字共有 14 段共需電流 210mA 四個方向時間顯示最大工作 電流是 021A 4 084A 因為倒計時時并不是數(shù)字的每 一段都會顯示因此時間顯示部分所需電流取其 23 即即 056 則系統(tǒng)一天的用電量為 06056 24 2784Ah 一天的功耗為 12 2784 33408Wh C51 單 31 所示 圖 31 硬件組成 太陽能供電是指通過利用太陽能通過正負(fù)極磁場產(chǎn)生電流目前廣泛運用于民用工業(yè)供電該供電系統(tǒng)主要由太陽能電池組太陽能控制器蓄電池組組成如輸出電源為交流 220V或 110V還需要配置逆變器行業(yè)內(nèi)熟知的北京亞盟環(huán)?？萍加邢薰就ㄟ^研究開發(fā)的 保護(hù)和控制理念 是一種全新 的保護(hù)和控制它包括過充過放過載過溫短路反接對市電進(jìn)行旁路自動切換對輸出實行多路控制對負(fù)載增加節(jié)電控制等等使保護(hù)和控制到動作十分安全可靠與穩(wěn)定 供電方式為電纜輸送工程施工困難造價高昂 系統(tǒng)維護(hù)不便高壓輸送存在安全隱患運營成本高 白天在光照條件下太陽電池組件產(chǎn)生一定的電動勢通過組件的串并聯(lián)形成太陽能電池方陣使得方陣電壓達(dá)到系統(tǒng)輸入電壓的要求再通過充放電控制器對蓄電池進(jìn)行充電將由光能轉(zhuǎn)換而來的電能貯存起來 晚上蓄電池組為逆變器提供輸入電通過逆變器的作用將直流電轉(zhuǎn)換成交流電輸送到配電柜由配電柜的切換作用進(jìn)行供 電蓄電池組的放電情況由控制器進(jìn)行控制保證蓄電池的正常使用光伏電站系統(tǒng)還應(yīng)有限荷保護(hù)和防雷裝置以保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備的過負(fù)載運行及免遭雷擊維護(hù)系統(tǒng)設(shè)備的安全使用 太陽能電池板太陽能電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中價值最高的部分其作用是將太陽的輻射能力轉(zhuǎn)換為電能或送往蓄電池中存儲起來或推動負(fù)載工作太陽能電池板的質(zhì)量和成本將直接決定整個系統(tǒng)的質(zhì)量和成本 太陽能控制器太陽能控制器的作用是控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)并對蓄電池起到過充電保護(hù)過放電保護(hù)的作用在溫差較大的地方合格的控制器還應(yīng)具備溫度補(bǔ)償?shù)墓?能其他附加功能如光控開關(guān)時控開關(guān)都應(yīng)當(dāng)是控制器的可選項 下面介紹一種簡易太陽能電池充放電控制器可有效的防止蓄電池過充電或過放電電路結(jié)構(gòu)電路如圖所示雙電壓比較器 LM393 兩個反相輸入端腳和腳連接在一起并由穩(wěn)壓管 ZD1提供 62V的基準(zhǔn)電壓做比較電壓兩個輸出端腳和腳分別接反饋電阻將部分輸出信號反饋到同相輸入端腳和腳這樣就把雙電壓比較器變成了雙遲滯電壓比較器可使電路在比較電壓的臨界點附近不會產(chǎn)生震蕩R1RP1C1A1Q1Q2 和 J1 組成過充電壓檢測比較控制器 R3RP2C2A2Q3Q4和 J2 組成過放電壓檢測比較 控制電路電位器 RP1和 RP2起調(diào)節(jié)設(shè)定過充過放電壓的作用可調(diào)三端穩(wěn)壓器 LM371 提供給 LM393 穩(wěn)定的 8V 工作電壓被充電電池為 12V65Ah 全密封免維護(hù)鉛酸蓄電池太陽電池用一塊 40W 硅太蓄電池一般為鉛酸電池小微型系統(tǒng)中也可用鎳氫電池鎳鎘電池或鋰電池其作用是在有光照時將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲存起來到需要的時候再釋放出來 四逆變器在很多場合都需要提供 220VAC110VAC 的交流電源由于太陽能的直接輸出一般都是 12VDC24VDC48VDC 為能向 220VAC 的電器提供電能需要將太陽能發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的直流電能 轉(zhuǎn)換成交流電能因此需要使用 D 式中 t 為每天平均光照小時數(shù) M 為太陽能電池板給蓄電池充滿需要的天數(shù)按平均每天日照 7 個小時 3 天給蓄電池充滿則太陽能電池板的功率為 Ps 32 蓄電池 321 蓄電池簡介及使用原理 在太陽能供電系統(tǒng)中蓄電池組是太陽能電池方陣的儲能裝置其作用是將方陣在有日照時發(fā)出的多余電能儲存起來在晚間或陰雨天時供負(fù)載使用蓄電池組由若干蓄電池串并聯(lián)而成一般容量要能在無太陽輻射的日子里滿足用戶要求的供電時間和供電量目前常用的是鉛蓄電池 鉛蓄電池是把電能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能的裝置根據(jù)電化學(xué)理論鉛酸蓄電池的兩組極板插入稀硫酸溶液里就會發(fā)生化學(xué)變化而產(chǎn)生電壓鉛酸蓄電池放電時正負(fù)極板上的活性物質(zhì)都吸收硫酸逐漸變成硫酸鉛當(dāng)兩種極板上大部分活性物質(zhì)都變成了同樣的硫酸鉛后蓄電池的電壓就下降到不能再放電了蓄電池放完了電這時就要馬上對它充電使之恢復(fù)成為原來的二氧化鉛和絨狀鉛這樣蓄電池就可以繼續(xù)放電鉛蓄電池這種充電和放電過程中的可逆的電化程序的理論雙硫酸化理論總的化學(xué)反應(yīng)過程是可逆的用方程式表示如下 PbO2 正 2H2SO4 電解液 Pb 負(fù) PbSO4 正 2H2O 電解液 PbSO4 負(fù) 圖 3太陽能充放電控制電路 33b 曲線 OABCD 放電之前活性物質(zhì)微孔中的硫酸濃度與極板外主體溶液濃度相同電池的開路電壓與濃度相對應(yīng)放電一開始 電壓 電壓 C D O B A A B E C O 時間 時間 a b 圖 鉛蓄電池的放電曲線 3 考慮到現(xiàn)場氣候和環(huán)境溫度可選擇容量為 200Ah12V 的免維護(hù)鉛酸蓄電 8 池其容量設(shè)計在連續(xù) 6 個陰雨天也能正常工作 33 快速充電方法 近年來為了能夠最大限度的加快蓄電池的化學(xué)反應(yīng)速率縮短蓄電池達(dá)到滿充狀態(tài)的時間同時保證蓄電池正負(fù)極板的極化現(xiàn)象盡量的少或輕提高蓄電池的使用效率快速充電技術(shù)得到了迅速的發(fā)展 在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中充電是蓄電池得到持續(xù)工作的重要手段也是其太陽能發(fā)電系統(tǒng)得以持續(xù)的必備條件在本次設(shè)計中主要采用快速充電方法配合也使用恒流充電法和恒壓充電法在開始充電的時候控制器會先檢測蓄電池的電壓如果過低則會根據(jù)快速成充電的方法將畜電池的電量快速充滿之后采用恒壓或恒流的方法繼續(xù)給畜電池充供電 脈沖式充電法是目前比較流行的快速充電方法這種充電法不僅遵循蓄電池固有的充電接受率而且能夠提高蓄電池充電接受率從而打破了蓄電池指數(shù)充電接受曲線的限制這也是蓄電池充電理論的新發(fā)展 脈沖式充電方式首先是用脈沖電流對電池充電然 后讓電池停充一段時間如此循環(huán)如圖 34 所示充電脈沖使蓄電池充滿電量而間歇期使蓄電池經(jīng)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣和氫氣有時間重新化合而被吸收掉使?jié)獠顦O化和歐姆極化自然而然地得到消除從而減輕了蓄電池的內(nèi)壓使下一輪的恒流充電能夠更加順利地進(jìn)行使蓄電池可以吸收更多的電量間歇脈沖使蓄電池有較充分的反應(yīng)時間減少了析氣量提高了蓄電池的充電電流接受率 i t 0 T 圖 34 脈沖式充電曲線 快速充電法的主要優(yōu)點充電時間大大縮短采用常規(guī)充電法時蓄電池正常 充電時間一般需要 12～ 15 AT89C51 振蕩電路和復(fù)位電路電源電路數(shù)碼管顯示電路和 LED 信號燈控制電路下面就各個電路的原理分析電路圖及其功能做簡要的分析說明 341 單片機(jī) AT89C51 AT89C51 是一個低電壓高性能 CMOS 8 位微處理器帶有帶 4K 字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器 FPEROMFLASH PROGRAMMABLR AND ERASABLE READ ONLY MEMORY和 128字節(jié)的存取數(shù)據(jù)存儲器 RAM這種器件采用 ATMEL公司的高密度不容易丟失存儲技術(shù)生產(chǎn)并且能夠與 MCS51 系列的單片機(jī)兼容片內(nèi)還有 8 位中央處理器和閃爍存儲單元有較強(qiáng)的功能的 AT89C51 單片機(jī)能夠被應(yīng)用到控制領(lǐng)域中 AT89C51AT89C51 還可以進(jìn)行 0HZ 的靜態(tài)邏輯操作并支持兩種軟件的節(jié)電模式閑散方式停止中央處理器的工作能夠允許隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器定時計數(shù)器串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作掉電方式保存隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器中的內(nèi)容但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件的工作直到下一個復(fù)位如圖 35 所示為AT89C51 單片機(jī) 342 振蕩電路和復(fù) 位電路 本設(shè)計主要采用 AT89C51 單片機(jī)來實現(xiàn)其要求功能的 外圍電路有復(fù)位電路 和振蕩電路組成它是整個交通燈控制系統(tǒng)的核心部分通過編寫的程序可以達(dá)到所需要的要求電路圖如圖 36 所示 AT89C51 和外圍電路 AT8951 芯片內(nèi)部有一個高增益反相放大器用于構(gòu)成振蕩器反相放大器的輸入端為 XTAL1 輸出端為 XTAL2 兩端跨接石英晶體振蕩器及兩個電容就 可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器電容 C1 和 C2 通常取 30pF 左右可穩(wěn)定頻率并對 振蕩頻率有微調(diào)作用振蕩脈沖頻率范圍為 f 024MHZ 復(fù)位 是單片機(jī)的初始化 操作其主要功能是把 PC 初始化為 0000H 使單片機(jī)從 0000H 單元開始執(zhí)行程 序除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外當(dāng)由于程序運行出錯或者操作錯誤使系統(tǒng) 處于死鎖狀態(tài)時為了擺脫困境也需要按復(fù)位鍵重新啟動因此復(fù)位是單片 機(jī)必不可少的組成部分本設(shè)計采用手動復(fù)位和上電自動復(fù)位組