【正文】 所以，太陽(yáng)能 LED 照明作為一種方興未艾的戶外照明，展現(xiàn)給我們的將是無(wú)窮的生命力和廣闊的前景。但是，太陽(yáng)能電池光效在逐漸提高，而價(jià)格會(huì)逐漸降低，同樣地市場(chǎng)上 LED 光效在快速地提高，而價(jià)格卻在降低。 27 結(jié) 論 整體設(shè)計(jì)基本上考慮到了各個(gè)環(huán)節(jié)；光伏組件的峰瓦數(shù)選型設(shè)計(jì)與蓄電池容量選型設(shè)計(jì)采用了目前最通用的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)思想比較科學(xué)；抗風(fēng)設(shè)計(jì)從電池組件支架與燈桿兩塊做了分析，分析比較全面；路燈整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)約而美觀；經(jīng)過(guò)實(shí)際運(yùn)行證明各環(huán)節(jié)之間匹配性較好 。園區(qū)在亮化工程建設(shè)中，將 盡可能地采用以 LED 為主的節(jié)能型光源和燈具，可比傳統(tǒng)光源節(jié)能約 30%。首期老路燈改造，要把園區(qū) 8 到 10 條主要道路的老式路燈燈頭更換為 LED路燈燈頭，預(yù)計(jì)可節(jié)電三分之二。據(jù)該負(fù)責(zé)人介紹，星港街沿線共要安裝 1500 套太陽(yáng)能 路燈，部分景觀帶上的照明燈也將使用 太陽(yáng)能燈 。 為了保證路燈的照度，這批太陽(yáng)能路燈還安裝了一個(gè)特殊的控制轉(zhuǎn)換器，當(dāng)太陽(yáng)能發(fā)電不能滿足路燈照明需要時(shí)就會(huì)自動(dòng)切換到普通電源。據(jù)路燈施工方相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，這批路燈頭頂有一塊太陽(yáng)能板，將光能轉(zhuǎn)換為電能后自動(dòng)存儲(chǔ)在路燈的蓄電池中。從園區(qū)城管部門了解到，今年園區(qū)將改造多處路燈，推廣綠色照明。 圖 太陽(yáng)能路燈的總電路圖 26 如圖 所示，下面是本次設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用例子。對(duì)于照明領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，這是一次不小的革命。 ”國(guó)家照明電器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)負(fù)責(zé)人表示，標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)將使 太陽(yáng)能 LED 產(chǎn)業(yè)提前進(jìn)入規(guī)范化調(diào)試期，引導(dǎo)行業(yè)由無(wú)序、無(wú)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，向有序、有標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)轉(zhuǎn)變， “山寨燈 ”橫行的局面將得以改變。 “以前沒(méi)有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)什么、怎么生產(chǎn)、產(chǎn)品達(dá)到什么技術(shù)要求沒(méi)有明確規(guī)定。 所以，設(shè)計(jì)選取的焊縫寬度滿足要求，只要焊接質(zhì)量能保證，燈桿的抗風(fēng)是沒(méi)有問(wèn)題的。 上式中， r 是圓環(huán)內(nèi)徑， δ 是 圓環(huán)寬度。 所以， M = F = 949 = 。根據(jù) 27m/s 的設(shè)計(jì)最大允許風(fēng)速，230W 的雙燈頭太陽(yáng)能路燈電池板的基本荷載為 730N。燈桿破壞面抵抗矩 W 的計(jì)算點(diǎn) P 到燈桿受到的電池板作用荷 載 F 作用線的距離為 PQ = [5000+（ 168+6） /tan16o] Sin16o = 1545mm =。所以，設(shè)計(jì)中關(guān)鍵要考慮的是電池組件支架與燈桿的連接。若抗風(fēng)系數(shù)選定為 27m/s（相當(dāng)于十級(jí)臺(tái)風(fēng)），根據(jù)非粘性流體力學(xué)，電池組件承受的風(fēng)壓只有 365Pa。下面按以上兩塊分別做分析。 在太陽(yáng)能路燈系統(tǒng)中，結(jié)構(gòu)上一個(gè)需要非常重視的問(wèn)題就是抗風(fēng)設(shè)計(jì)。關(guān)于太陽(yáng)能電池組件最佳傾角問(wèn)題的探討，近年來(lái)在一些學(xué)術(shù)刊物上出現(xiàn)得不少。在蓄電池充滿情況下，可以連續(xù)工作 7 個(gè)陰雨天，再加上第一個(gè)晚上的工作，蓄電池容量： （ 7+1） = （ AH），選用 2 臺(tái) 12V100AH 的蓄電池就可以滿足要求了。 蓄電池計(jì)算 蓄電池設(shè)計(jì)容量計(jì)算相比于太陽(yáng)能組件的峰瓦數(shù)要簡(jiǎn)單。（ ） = 在這里，兩個(gè)連續(xù)陰雨天數(shù)之間的設(shè)計(jì)最短天數(shù)為 20 天， 為太陽(yáng)能電池組件系統(tǒng)綜合損失系數(shù) ， 為蓄電池充電效率。 各數(shù)據(jù)計(jì)算 太陽(yáng)能電池組件計(jì)算 設(shè)計(jì)要求：廣州地區(qū)，負(fù)載輸入電壓 24V功耗 ，每天工作時(shí)數(shù) ，保證連續(xù)陰雨天數(shù) 7 天。、 70176。因此選用使用壽命長(zhǎng)的 LED 光源從長(zhǎng)遠(yuǎn)看非常經(jīng)濟(jì) 圖 LED高效節(jié)能燈結(jié)構(gòu) 根據(jù)使用場(chǎng)所的要求，設(shè)計(jì)出 120176。采用專用電源給 LED 光源供 電時(shí)，達(dá)到最大照度的時(shí)間小于 10ms。 （ 4） 安全性高 LED光源使用低電壓驅(qū)動(dòng) , 發(fā)光穩(wěn)定，無(wú)污染，沒(méi)有 50HZ 頻閃，沒(méi)有紫外線 B 波段，白色色溫 5000K，最接近太陽(yáng)色溫 5500K。同樣照明效果 LED 比傳統(tǒng)光源節(jié)能 80%～ 90%。 （ 2） 高節(jié)能 具有電壓低、電流小、亮度高的特性。 LED 燈的特點(diǎn) LED 作為半導(dǎo)體光源，其發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，是太陽(yáng)能路燈最為理想的光源， LED 路燈光源是一款多功能、環(huán)保節(jié)能型路燈光源，適合在各種場(chǎng)合的照明使用 。該燈在 220V（純正弦波，頻率 50 赫茲）普通市電條件下使用，壽命可以達(dá)到 5萬(wàn)小時(shí)，在太陽(yáng)能燈具上使用壽命大大減少和普通節(jié)能燈差不多（ 因?yàn)樘?yáng)能燈具都是方波逆變器，太陽(yáng)能電源 220V 輸出頻率、項(xiàng)位、電壓都是不能和普通市電相比的）。 （ 2）低壓鈉燈：低壓鈉燈光效高（可達(dá) 200Lm/w），但需逆變器，低壓鈉燈價(jià)格貴，整個(gè)系統(tǒng)造高，采用較少。目前常見(jiàn)的光源有直流節(jié)能燈、高頻無(wú)極燈、低壓鈉燈和 LED 光源 。著重解決了如何對(duì)蓄電池及負(fù)載進(jìn)行有效管理問(wèn)題，提高了太陽(yáng)能電池板的使用效率，延長(zhǎng)了蓄電池的使用壽命，防止因線路問(wèn)題而造成的意外事件的發(fā)生。 置負(fù)載短路標(biāo)志 } } 21 這個(gè)太陽(yáng)能路燈控制器可適用 12V 或 24V 工作光伏系統(tǒng)，可以直接驅(qū)動(dòng)只留節(jié)能燈或通過(guò)逆變器驅(qū)動(dòng)無(wú)極燈等作為照明光源，也可以驅(qū)動(dòng)一些直流低壓負(fù)載用于城市亮化。//結(jié)束返回 } 2. 外部 0 中斷響應(yīng)子程序 void servise_TNTO0 interrupt 0 using 1 {if（ P3_2） //高電平，認(rèn)為是干擾信號(hào)觸發(fā)中斷 return delay 1（ 5000）； //10ms 延時(shí) if（ P3_2=0） {load_switch_1=LSTOP。 //清 ADC_FLAG、 AD不啟動(dòng) While（（ ADS_CONTRamp。開(kāi)始讀鍵號(hào)F1 鍵F2 鍵在自檢狀態(tài)？ 在自檢狀態(tài)？在設(shè)置狀態(tài)？在設(shè)置狀態(tài)？延時(shí) 2sF1 鍵仍按下置設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志調(diào)用設(shè)置子程序 當(dāng)前值 +1延時(shí) 2s ，如該鍵仍按下進(jìn)行自檢狀態(tài)執(zhí)行自檢程序返回Y YYY YNNNNN 圖 按鍵程序流程圖 20 開(kāi)始返回YYNN白天？取電池電壓15V 11V取電池電壓低于 11V ？打開(kāi)負(fù)載開(kāi)關(guān)負(fù)載開(kāi)關(guān)關(guān)閉關(guān)閉充電開(kāi)關(guān)調(diào)用浮充程序調(diào)用均充程序調(diào)用預(yù)充程序 圖 電壓檢測(cè)子程序流程圖 1. ADS 子程序 INT8U ADC(INT8U number)using 2 {number=numberamp。單片機(jī)的軟件編程上 ,以 KeilC 編譯器的 Windows 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境μ vision2 作為軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái) ,采用C51 高級(jí)語(yǔ)言編寫。還應(yīng)注意數(shù)據(jù)寫入 Data Flash 存儲(chǔ)器，不能跨越扇區(qū)。 （ 5） 為保護(hù)負(fù)載（燈具），蓄電池過(guò)放保護(hù)恢復(fù)時(shí)，應(yīng)用軟件設(shè)置一個(gè)回差電壓，這樣負(fù)載開(kāi)關(guān)不會(huì)出現(xiàn)顫抖現(xiàn)象，有利于延長(zhǎng)燈具的使用壽命。確定負(fù)載過(guò)流、短路后，切斷負(fù)載輸出。 （ 3） 環(huán)境光線（閃電、禮花燃放）對(duì)太陽(yáng)能電池板的采樣電壓有明顯的影像，在白天、黃昏、的識(shí)別時(shí)，要進(jìn)行軟件延遲，一般控制在 2~3min。 （ 2） 鍵盤在定時(shí)終端服務(wù)程序中讀取，用終端間隔時(shí)間實(shí)現(xiàn)鍵盤的去抖，不必編寫另外的延時(shí)程序，提高了 CPU 的利用率。 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) （ 1） 本系統(tǒng)采用較少的按鍵實(shí)現(xiàn)了諸多功能，如負(fù)載工作模式的設(shè)計(jì)、雙燈同時(shí)工作還是分時(shí)工 作、負(fù)載工作時(shí)間的設(shè)定、自檢功能等，為防止誤操作采取了一些措施。 （ 5） 器件的布局和 PCB 圖的布線采用模塊化 ,大電流信號(hào)與小電流信號(hào)要分離 ,對(duì)放大電路的線路猶其要精心布置。 （ 4）過(guò)流、短路保護(hù)電路選用的電流取樣 電阻要綜合考慮電流、功率及熱穩(wěn)定性三個(gè)因素。 （ 2）防止太陽(yáng)能電池板反接用的二極管必須采用快恢復(fù)二極管 ,這種管子導(dǎo)通內(nèi)阻小 ,充電時(shí)發(fā)熱量小 ,不用散熱器也可以連續(xù)充電 ,充電效果好。解決了用傳統(tǒng)保險(xiǎn)絲只能對(duì)電路進(jìn)行一次性保護(hù) ,一旦燒毀必須人為更換的問(wèn)題 ,同短路后需手動(dòng)復(fù)位或斷電后重新開(kāi)啟的系統(tǒng)相比 ,也具 有明顯的優(yōu)點(diǎn) ,簡(jiǎn)化了維護(hù) ,提高了系統(tǒng)的安全性能。第二級(jí)采用了電子保險(xiǎn)絲保護(hù) ,當(dāng)流經(jīng)電子保險(xiǎn)絲的電流驟然增加時(shí) ,溫度隨之上升 ,其電阻大大增加 ,工作電流大幅降低 ,達(dá)到保護(hù)電路目的 ,響應(yīng)時(shí)間為秒數(shù)量級(jí) ,過(guò)流撤消或短路恢復(fù)后電子保險(xiǎn)絲恢復(fù)成低阻抗導(dǎo)體 ,無(wú)須任何人為更換或維修。第一級(jí)采用了 R7( )以及運(yùn)放LM35比較器 LM393 等器件組成的過(guò)流、短路檢測(cè)電路配合單片機(jī)的 A/D 轉(zhuǎn)換及外部中斷響應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn) ,這里使用了硬件 +軟件的方式 ,LM358 的輸出送 (A/D 轉(zhuǎn)換 )口 ,用作過(guò)流信號(hào)識(shí)別 ,當(dāng)電流超過(guò)額定電 流 20%并維持 30s 以上時(shí) ,確認(rèn)為過(guò)流 。 負(fù)載輸出控制與檢 測(cè)電路 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了兩路負(fù)載輸出，每路輸出均有獨(dú)立的控制于檢測(cè)，具有完善的過(guò)流、短路保護(hù)措施，電路原理如圖 所示。通過(guò) PWM 充電電路，可使太陽(yáng)能電池板發(fā)揮最大功效，提高系統(tǒng)充電效率。當(dāng)充電電壓高于保護(hù)電壓（ 15V）時(shí)，自動(dòng)關(guān)斷對(duì)蓄電池的充電；此后當(dāng)電壓掉至維護(hù)電壓（ ）時(shí)，蓄電池進(jìn)入浮充狀態(tài)，當(dāng)?shù)陀诰S護(hù)電壓（ ）后浮充關(guān)不，進(jìn)入均充狀態(tài)。利用微控制器 PWM 功能對(duì)蓄電池進(jìn)行充電管理。同時(shí)本系統(tǒng)支持太陽(yáng)能板反接、反充保護(hù)。蓄電池開(kāi)路保護(hù) :萬(wàn)一蓄電池開(kāi)路 ,若在太陽(yáng)能電池正常充電時(shí) ,控制器將關(guān)斷負(fù)載 ,以保證負(fù)載不被損傷 ,若在夜間或太陽(yáng)能電池不充電時(shí) ,控制器由于自身得不到電力 ,不會(huì)有任何動(dòng)作。 蓄電池電壓采集 ,用于蓄電池 工作電壓的識(shí)別。電壓采集與電池管理太陽(yáng)能電池板電壓采集 ,用于太陽(yáng)光線強(qiáng)弱的判斷 ,因而可以作為白天、黃昏的識(shí)別信號(hào)。 于設(shè)置狀態(tài)的識(shí)別及參數(shù)設(shè)置 。 16 鍵盤LED 顯示MCUSTC12C5410AD太陽(yáng)能電池板保護(hù)電壓電測(cè)蓄電池保護(hù)電壓檢測(cè)、充電負(fù)載輸出控制與檢測(cè) 圖 STC12C5410AD 是 STC12 系列的單片機(jī)，采用 RISC 型 CPU 內(nèi)核，兼容普通 8051指令采集，片內(nèi)容含有 10KBFlash 程序存儲(chǔ)器，同時(shí)內(nèi)部還有看門口（ WDT）；片內(nèi)集成 MAX810 專用復(fù)位電路、 8 通道 10 位 ADC 以及 4 通道 PWM；具有 可編程的 8 級(jí)中斷源 4 種優(yōu)先級(jí)，具有在系統(tǒng)片成（ ISP）和在應(yīng)用編程（ IAP），片內(nèi)資源豐富、集成度高、使用方便。電壓采集電路包括太陽(yáng)能電池板和蓄電池電壓采集，用于太陽(yáng)能光線強(qiáng)弱的識(shí)別及蓄電池電壓的獲取。正是這種可逆轉(zhuǎn)的電化學(xué)反應(yīng)，使蓄電池實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)存電能和釋放電能的功能。在蓄電池剛放電結(jié)束時(shí)，正、負(fù)極活性物質(zhì)轉(zhuǎn)化成的硫酸鉛是一種結(jié)構(gòu)疏松、晶體細(xì)密的結(jié)晶物，活性程度非常高。蓄電池 連接外部電路放電時(shí)， 硫酸會(huì)與正、負(fù)極板上的活性物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)，生成化合物 “ 硫酸鉛 ” ，放電時(shí)間越長(zhǎng)，硫酸濃度越稀薄，電池里的 “ 液體 ” 越少，電池兩端的電壓就越低。