太陽能LED路燈的智能調光系統

周向陽 卜燕 劉滿祿

西南科技大學工程技術中心，四川 綿陽 621010

太陽能LED路燈的智能調光系統

周向陽 卜燕 劉滿祿

西南科技大學工程技術中心，四川 綿陽 621010

隨著太陽能光伏發電技術和 LED 照明技術的發展，太陽能LED路燈已進入了城市照明領域。本文介紹了一套基于ATmega16的太陽能LED智能調光系統，系統通過 BH1750FVI傳感器采集外界的光照強度，將采集的數據反饋給ATmega16單片機，經處理后產生PWM信號，從而控制XL6003降壓恒流源的驅動，最后實現了能自由控制 LED 燈的亮度的節能照明系統，從而提高具有提高用電效率、節約電能以及保護環境的作用。

太陽能光伏發電；XL6003；PWM；Atmega16單片機

引言

太陽能是取之不盡、用之不竭的,是人類能夠自由支配的能源。在世界能源短缺、環境污染日益嚴重的今天，充分開發利用太陽能是世界各國政府可持續發展的能源戰略決策。與傳統的照明工具相比，超高亮白光LED照明源體積小、重量輕、方向性好并可耐各種惡劣條件，在功耗、壽命以及環保等方面有不可比擬的優越性。目前道路照明與人們生產生活密切相關，隨著我國城市化進程的加快，綠色、高效、長壽命的LED路燈逐漸走入人們的視野。

1 太陽能智能調光系統原理

總體設計：在太陽能控制器的控制下，白天通過太陽能電池組件采集太陽光的能量，并將其轉化為電能存儲起來，即向蓄電池充電；同時利用光強傳感器檢測光線的強弱，并將檢測數據傳送給控制核心ATmega16； ATmega16根據處理結果單片機輸出PWM信號，控制LED路燈可根據環境亮度不同自動調節LED亮度。系統總體方框圖如圖1所示。

2 系統硬件組成

2.1 AVR單片機控制電路

ATmega16是基于增強的AVR RISC結構的低功耗8位CMOS微控制器。選擇這個型號的單片機主要考慮到具有直接輸出PWM和與TWI通信的作用，使得外圍電路得到了大大的簡化。

2.2 電源電路

系統太陽能供電，24V蓄電池電壓經過L7805穩壓后產生5V電壓，作為控制器的主電源。

2.3 光強檢測模塊

BH1750FVI是一種用于兩線式串行總線接口的數字型光強度傳感器集成電路。利用它的高分辨率可以探測較大范圍的光強度變化（1lux-65535lux）。

2.4 XL6003太陽能的LED驅動模塊

LED電源驅動電路。由于采用的是PWM調光的方式，為了減少不必要的外圍的電路，選擇的驅動芯片可直接由EN端輸入PWM方波。XL6003可驅動24顆1WLED，輸入電壓為12V或24V的直流。

3 軟件設計

系統的TWI讀取程序流程圖如圖2。本程序采用模塊化設計思想，以主程序為核心設置了2個功能模塊子程序：l是BH1750的TWI讀取程序；2是PWM產生模塊。運行過程中通過主程序調用個功能模塊子程序。這樣使得整個程序清晰、簡單、可讀性高。

4 結束語

經過實驗驗證，本系統達到了很好的節能和改善照明環境的效果。本文采用了BH1750作為環境亮度檢測，通過AVR輸出PWM波，實現LED路燈實時亮度調節，以達到節能的效果。同時還加入了太陽能光伏發電，使智能照明系統達到節能、環保的目的。

圖1 系統總體方框圖

圖2 系統的TWI讀取程序流程圖

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10.3969/j.issn.1001-8972.2012.10.095