智能型太陽(yáng)能充電控制器

摘要：文章利用模糊分析和分段擬合原理，通過(guò)電壓比較器和ATmega16L單片機(jī)設(shè)計(jì)一種智能型太陽(yáng)能充電控制器，給出了系統(tǒng)構(gòu)成和軟件流程，通過(guò)電壓比較原理控制蓄電池的過(guò)充過(guò)放，并利用ATmega16L單片機(jī)，模糊分析和分段擬合程序，在液晶LCD1602上顯示蓄電池充電情況。該智能型太陽(yáng)能充電控制器具有體積小，使用方便安全，界面友好，耗能低等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：ATmega16L 蓄電池 模糊分析 充電器 LCD1602顯示

0引言

在蓄電池進(jìn)行充電過(guò)程中需要對(duì)蓄電池的電量進(jìn)行檢測(cè)，充電情況進(jìn)行顯示和充電情況進(jìn)行控制，特別是利用太陽(yáng)能為能源進(jìn)行充電的蓄電池。傳統(tǒng)的太陽(yáng)能充電控制器只能了解到蓄電池是否正在充電和蓄電池電量是否充滿(mǎn)這2種情況，但不能顯示蓄電池電量，給蓄電池管理帶來(lái)一定的困難，對(duì)于有效利用太陽(yáng)能也較為不利。

1 模糊分析原理

模糊分析原理是利用模糊數(shù)學(xué)的基本思想和理論的控制方法。在傳統(tǒng)的蓄電池充電預(yù)測(cè)控制中都采用了開(kāi)關(guān)量控制，分析系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模式的精確與否是影響蓄電池充電情況顯示最主要關(guān)鍵，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)的信息越詳細(xì)，則越能達(dá)到精確顯示的目的。在本設(shè)計(jì)中，采用實(shí)驗(yàn)測(cè)試的方法，利用精度較高的電量計(jì)對(duì)被測(cè)電池進(jìn)行大量測(cè)試，以5%為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)30%-100%不同電量條件下電池的充電時(shí)間進(jìn)行實(shí)測(cè)，以此確定電池充電曲線(xiàn)的各個(gè)基點(diǎn)，在基點(diǎn)之間則以線(xiàn)性連接，最終取得電池的充電特性曲線(xiàn)。

2 硬件電路

智能型太陽(yáng)能充電控制器的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，主要由單片機(jī)最小系統(tǒng)電路、鍵盤(pán)電路、警報(bào)電路，顯示電路、過(guò)充控制電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)電源電路組成。

顯示電路采用LCD1602液晶顯示器，單片機(jī)通過(guò)PB口與液晶顯示器相連，PC6為復(fù)位電路和ATmega16L的內(nèi)部AD采集電路。

過(guò)充控制電路，過(guò)充控制系統(tǒng)以LM358、TL431為核心部件，通過(guò)LM358比較蓄電池電壓和TL431基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，通過(guò)比較器LM358輸出一個(gè)信號(hào)控制光電耦合器P521-1，通過(guò)光電耦合器P521-1來(lái)控制IRE 3205場(chǎng)效應(yīng)管，以場(chǎng)效應(yīng)管IRE 3205和光電耦合器P521-1構(gòu)成開(kāi)關(guān)電路，利用電壓比較器構(gòu)成遲滯回路，實(shí)現(xiàn)了基本過(guò)充保護(hù)任務(wù)。

3 軟件設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)采用模塊化方式，主要包括主程序、AD子程序、計(jì)算子程序、擬合子程序，顯示程序、鍵盤(pán)子程序等7個(gè)單元模塊。主程序流程圖如圖2所示。

擬合子程序模塊程序利用模糊分析和分段擬合原理來(lái)分析蓄電池當(dāng)前電量。通過(guò)模糊分析模型，分段分析來(lái)實(shí)現(xiàn)和蓄電池充電曲線(xiàn)進(jìn)行擬合分析。考慮程序?qū)嵱眯裕瑯?gòu)建了一種新的“模糊分析+分段線(xiàn)性反饋”的模型，并從理論分析及及實(shí)踐證明，初步證實(shí)了該模型的有效性、簡(jiǎn)易性。

4 結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)過(guò)充控制電路簡(jiǎn)單、功能可靠、誤差小，電壓比較偏差在±0.2v之內(nèi)，顯示電路利用了以ATmega16L和內(nèi)部AD進(jìn)行電壓采樣，通過(guò)“模糊分析+分段線(xiàn)性反饋”模型來(lái)實(shí)現(xiàn)蓄電池的充電曲線(xiàn)圖來(lái)擬合，該程序簡(jiǎn)單，擬合度高。在LCD1602液晶上顯示電池電壓、太陽(yáng)能板電壓、電池電量、可用時(shí)間、電池還需充電時(shí)間等信息。

智能型太陽(yáng)能充電控制器除了太陽(yáng)能蓄電池充電，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單改造還可以用于電瓶車(chē)蓄電池充電和各類(lèi)蓄電池充電等需要充電的地方。

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注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文