吉林工師——基于單片機(jī)的太陽能路燈控制系統(tǒng)-資料下載頁
2024-12-06 01:27本頁面
【導(dǎo)讀】 莇蝕罿羇芃蝕蠆膃腿蠆螁羅蕆蚈襖膁莃螇羆羄艿螆蚆腿膅螅螈薄螄羀芇蒀螄肅肀莆螃螂芆節(jié)荿裊聿膈莈羇芄蒆蒈蚆肇莂蕆蝿節(jié)羋蒆羈肅芄蒅肅羈薃蒄螃膃葿蒃裊羆蒞蒂羈膂芁蒂蚇羅膇薁螀膀蒆薀袂羃莂蕿肄膈莈薈螄肁芄薇袆芇腿薆罿聿蒈薆蚈芅莄薅螁肈芀蚄袃芃膆蚃羅肆蒅螞蚅衿蒁蟻袇膄莇蝕罿羇芃蝕蠆膃腿蠆螁羅蕆蚈襖膁莃螇羆羄艿螆蚆腿膅螅螈薄螄羀芇蒀螄肅肀莆螃螂芆節(jié)荿裊聿膈莈羇芄蒆蒈蚆肇莂蕆蝿節(jié)羋蒆羈肅芄蒅肅羈薃蒄螃膃葿蒃裊羆蒞蒂羈膂芁蒂蚇羅膇薁螀膀蒆薀袂羃莂蕿肄膈莈薈螄肁芄薇袆芇腿薆罿聿蒈薆蚈芅莄薅螁肈芀蚄袃芃膆蚃羅肆蒅螞蚅衿蒁蟻袇膄莇蝕罿羇芃蝕蠆膃腿蠆螁羅蕆蚈襖膁莃螇羆羄艿螆蚆腿膅螅螈薄螄羀芇蒀螄肅肀莆螃螂芆節(jié)荿裊聿膈莈羇芄蒆蒈蚆肇莂蕆蝿節(jié)羋蒆羈肅芄蒅肅羈薃蒄螃膃葿蒃裊羆蒞蒂羈膂芁蒂蚇羅膇薁螀膀蒆薀袂羃莂蕿肄膈莈薈螄肁芄薇袆芇腿薆罿聿蒈薆蚈芅莄薅螁肈芀蚄袃芃膆蚃羅肆蒅螞蚅衿蒁蟻袇膄莇蝕罿羇芃蝕蠆膃腿蠆螁羅蕆蚈襖
【正文】 的充電電流。 (d)。此參數(shù)決定了蓄電池容量大小及陰雨天過后恢復(fù)電池容量所需要的太陽能電池組件功率。 之間的間隔天數(shù) (D)。這是決定系統(tǒng)在一個(gè)連續(xù)陰雨 天過后充滿蓄電池所需要的電池組件功率。 路燈設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 以某 市為例，安裝一批太陽能路燈，光源功率 8W，要求路燈每天工作 11小時(shí)，保證連續(xù) 7 個(gè)陰雨天能正常工作。當(dāng)?shù)貣|經(jīng) 114 度，北緯 23度，年平均日太陽輻射為 ，年平均月氣溫為 度，兩個(gè)連續(xù)的陰雨天間隔時(shí)長(zhǎng) 25 天。根據(jù)以上資料，計(jì)算出光伏組件傾斜角 26度，標(biāo)準(zhǔn)峰值時(shí)數(shù)約 4小時(shí)。 (1)負(fù)載日耗電量： / 8 11 12 W H U Ah? ? ? ? ? ? (21) 式中 U為系統(tǒng)蓄電池標(biāo)稱電壓 (2)滿足負(fù)載日 用電的光伏組件的充電電流 ： 1 *1. 05 / / 5 / Q h A?? (22) 式中系數(shù)分別為太陽能充電綜合損失系數(shù)，蓄電池充電效率和控制器效率 (3)蓄電池容量：吉林工程技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)論文 13 * ( 1 ) / 5 8 5 93 0C Q d A h A h? ? ? ? ? ? ? ? 取 9 (23) 式中 為蓄電池放電深度， 為蓄電池安全系數(shù) (4)連續(xù)陰雨天過后需要恢復(fù)蓄電池容量的太陽能電池組件充電電流： 2 * 5 / / 90 5 4 25 75I C h D A? ? ? ? ? ? (24) 式中 為蓄電池放電深度 (5)太陽能電池組件的功率為： 12( ) 1 8 ( 2 .5 0 .6 7 5 ) 1 8 5 7P I I W p? ? ? ? ? ? ? (25) 式中 18 為太陽能電池工作電壓 第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理論分析 14 第三章 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 的理論分析 系統(tǒng)基本 介紹 系統(tǒng)由太陽能電池組件部分 (包括支架 )、 LED 光源 、控制箱 (內(nèi)有控制器 )等 幾部分構(gòu)成 ,太陽能電池板的設(shè)計(jì)對(duì)系統(tǒng)的抗風(fēng)設(shè)計(jì)非常有利 。 蓄電池采用地埋式 ， 蓄電池箱采用防腐材料加工而成，可有防盜、防水、易于維修等作用。 如 圖 31 所示。 ?太陽能電池：吸收太陽能，將光能轉(zhuǎn)換成直流電能 。 ?控制器：控 制蓄電池的充放電的深度，延長(zhǎng)蓄電池壽命，控制負(fù)載運(yùn)行時(shí)間及狀態(tài)。 ?蓄電池：儲(chǔ)存太陽能電池板產(chǎn)生的電能，在夜晚 為 負(fù)載提供電力。 圖 31 系統(tǒng)組成 吉林工 程技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)論文 15 太陽能路燈 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 總體分析 太陽能路燈以控制、工作方式的不同，可分為兩 種系統(tǒng)： 光控開－光控關(guān) 原理： 白天，太陽光照射到太陽電池組件表面時(shí)，光伏效應(yīng)產(chǎn)生電能，并通過控制器對(duì)蓄電池進(jìn)行充電；隨著光線逐漸減弱，太陽電池組件產(chǎn)生的電壓不斷下降，當(dāng)電壓值低于控制器設(shè)置的啟動(dòng)電壓值時(shí)，控制器啟動(dòng)負(fù)載工作。光線逐漸增強(qiáng)，電池組件產(chǎn)生的電壓增大并達(dá)到控制器設(shè) 定關(guān)斷電壓值時(shí)，控制器切斷負(fù)載。 光控開－時(shí)控關(guān) 原理： 白天，太陽光照射到太陽電池組件表面時(shí)，光伏效應(yīng)產(chǎn)生電能，并通過控制器對(duì)蓄電池進(jìn)行充電；隨著光線逐漸減弱，太陽電池組件產(chǎn)生的電壓不斷下降，當(dāng)電壓值低于控制器設(shè)置的啟動(dòng)電壓值時(shí)，控制器啟動(dòng)負(fù)載工作。當(dāng)負(fù)載工作時(shí)間達(dá)到控制器預(yù)先設(shè)定時(shí)間時(shí)，控制器切斷負(fù)載，負(fù)載停止工作。 由于單片機(jī)程序設(shè)計(jì)十分靈活，所以可由軟件設(shè)計(jì)選擇控制方式。 本系統(tǒng) 的程序 采用第二種方案。 太陽能光伏發(fā)電的理論 為什么半導(dǎo)體 PN 結(jié) 經(jīng)由 太陽光一照就有電呢 ? 科學(xué)家們將這種光照生電 的現(xiàn)象叫做 “ 光生伏打效應(yīng) ” ，簡(jiǎn)稱 “ 光伏效應(yīng) ” 。光伏效應(yīng)的核心原理就是 PN 結(jié)的 “ 空穴導(dǎo)電 ” 。空穴代表著正電荷，正電荷的移動(dòng)就形成了電流，這個(gè)電流就叫 “ 光生電流 ” ，它與光電池板的面積、光照度、光電池板表面溫度等因素有關(guān)。 實(shí)驗(yàn)證明，光生電流的大小，受光電池板安裝角度偏差的影響也是非第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理論分析 16 常大的而且變化迅速，在相同實(shí)驗(yàn)條件下，光伏電壓對(duì)安裝角度的偏差變化則反應(yīng)遲鈍，受其影響很小。電池的驅(qū)動(dòng)能力的大小也即電動(dòng)勢(shì)的大小與電流是直接相關(guān)的，雖然電動(dòng)勢(shì)是以 “ 伏特 ” 為單位來表示的，但其“ 實(shí)力 ” 是由內(nèi)部電流的強(qiáng)弱決定的，實(shí)踐中我 們經(jīng)常能遇到這樣的情況，一節(jié)（塊）電池的電壓還很高，但是電流特別小，電壓再高也是虛的。那什么是電流呢？電流就是電子的定向移動(dòng)?；芈分须娏鞯姆较蛴肋h(yuǎn)與電子流動(dòng)的方向相反。對(duì)太陽能電池來說，光生電流的方向就是 “ 空穴 ” 移動(dòng)的方向，也就是電子流的反方向。 光生電流決定了太陽能電池的發(fā)電效率，因此光電產(chǎn)品和光伏 發(fā)電 工程特別要注意光電池組件板的安裝角度。角度偏差一點(diǎn)，光生電流都會(huì)下降很多。 光生電流的產(chǎn)生，表面上看是 “ 空穴導(dǎo)電 ” 形成的，但實(shí)質(zhì)上還是電子的 “ 定向填充空穴 ” 形成的。那么 “ 空穴移動(dòng) ” 和電子 “ 填充空穴 ” 又是怎么 回事呢？先看看太陽能電池的 制作 材料單晶硅的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 單晶硅內(nèi)部的分子結(jié)構(gòu)是四價(jià)電子結(jié)晶形態(tài)。硅原子靠這四價(jià)電子相互間形成強(qiáng)勁有力的離子鍵從而即相互吸引、又相互排斥，所有的硅原子都形成有規(guī)則的排列，豎看成列，縱看成行，美麗而神奇。原子間的空格也叫晶格，是自由電子活動(dòng)的空間。 P型半導(dǎo)體就是在美麗的四價(jià)單晶硅中摻雜了三價(jià)的硼原子，結(jié)果，某一個(gè)硼原子取代了硅原子，混在晶格中，但因?yàn)榕鹪又車挥腥齻€(gè)電子，必定有一對(duì)離子鍵因失配而呈現(xiàn) “ 空缺 ” （缺少 單 價(jià)電子相配），這就存在了一種不穩(wěn)定或者說不平衡的趨勢(shì)， “ 空穴 ” 的 形象化比喻由此而來， “ 空穴 ” 時(shí)時(shí)表現(xiàn)出使晶格趨于穩(wěn)定的態(tài)勢(shì)。這就是 P 型半導(dǎo)體的特性。再說 N 型半導(dǎo)體。與 P型半導(dǎo)體相類似，單晶硅在高溫高壓下形成結(jié)晶態(tài)之前，在純硅當(dāng)中摻雜了五價(jià)的磷原子，結(jié)晶形成后，某一個(gè)磷原子吉林工程技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)論文 17 占據(jù)了硅原子的位置混在晶格中，結(jié)果必定有一價(jià)電子找不到配對(duì)、無家可歸因而成為不安定因素。 N 型半導(dǎo)體就形成了。 現(xiàn)在要做一件好事，就是把 P 型半導(dǎo)體與 N 型半導(dǎo)體貼合在一起。結(jié)果在接觸面上就形成了很薄的半導(dǎo)體膜層，這個(gè)膜層被科學(xué)家稱為 PN結(jié)， PN 結(jié)是一個(gè)內(nèi)建電場(chǎng)，具有單向?qū)щ娦?，即加上正向電?chǎng)就導(dǎo)通，加上 反向電場(chǎng)就截止。 PN 結(jié)是半導(dǎo)體器件技術(shù)和電子科學(xué)發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)。目前實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的 PN 結(jié)可以細(xì)微到納米級(jí)。這意味著超大規(guī)模集成電路的開發(fā)應(yīng)用會(huì)來一次歷史性的飛躍，帶給我們的好處是最高檔的 PC 機(jī)可以 制作 得很輕、很薄、很小巧。 太陽能電池的外表面 —— 向陽的一面是富空穴的 P 型半導(dǎo)體，緊貼下面的就是富電子的 N 型半導(dǎo)體。在太陽光子的激發(fā)下， N區(qū)的自由電子異?；钴S，終于沖破 PN 結(jié)的阻擋，逐次開始填充 P 區(qū)中的空穴。有意思的是，這些空穴由下向上 依 次被電子填充，就 好像 空穴由上而下在悄悄移動(dòng)。這就是 “ 空穴的移動(dòng) ” ，這個(gè)移動(dòng)是虛擬移 動(dòng)，晶格中的每個(gè)原子都在各自的位置上紋絲不動(dòng)，動(dòng)的只是與正電荷相配對(duì)的電子而已。太陽能電池的電動(dòng)勢(shì)由此而生。但是，空
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