一種帶故障自檢顯示的太陽能路燈控制系統

白金柯 張翼飛

摘要：隨著可持續發展戰略的提出以及人們節能環保意識的不斷提高，加大太陽能資源的開發與利用越來越成為解決我國能源問題的一大途徑。本文針對太陽能路燈控制系統中常見的一些故障問題，提出了一種帶故障自檢顯示的太陽能路燈控制系統。

關鍵詞：太陽能 故障顯示 單片機 設定參數 溫度傳感器

0 引言

隨著我國社會經濟發展步伐的不斷加快，能源問題逐漸成為制約我國經濟和社會可持續發展的重要因素。因此，我國越來越重視開發和利用可再生能源，并將加大可再生能源的開發與利用作為推進社會經濟發展進程的一項重大舉措。目前，太陽能資源作為一種清潔高效的可再生資源被廣泛應用至照明領域，一方面實現了太陽能資源的高效利用，解決了能源不足問題；另一方面還有效地優化了能源結構，減少了環境污染。但傳統的太陽能路燈控制系統無法對太陽能蓄電池進行監控，不具備故障顯示和檢測功能，直接影響了路燈控制系統的正常運行。因此，針對這個問題本文提出一種控制系統，可以自動檢測故障并顯示故障點。

1 工作原理

本控制系統借助微處理器芯片對太陽能路燈的電池電壓、蓄電池電壓、燈頭支路電流進行取樣檢測，并根據各點的數據顯示情況合理調控電池的輸入和輸出量，實現了蓄電池充電、放電、溫度補償的一體化。在實際運行過程中，該太陽能路燈控制系統通過控制軟件對系統的工作狀態、工作模式、故障位置等進行實時控制，故障處理效率較高。

這一太陽能路燈控制系統以微處理器為核心，用戶可直接將相關系統參數輸入系統。微處理器根據系統設定參數調節蓄電池的電壓和電流，并及時發出輸入和輸出信號，同時系統還可以通過溫度傳感器進行溫度補償。此外，微處理器系統還配有實時時鐘電路RTC、看門狗、后備鋰電池和LCD顯示。控制系統結構詳見圖1。

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圖1 控制系統結構圖

2 硬件系統設計

2.1 硬件系統及其設計 系統采用單ATMEL微處理器芯片，可以有效地提升系統的存儲空間，同時內設高精度、高智能化的振蕩器以及看門狗復路點位，實現了對系統故障的實時監控。在進行充電和放電控制時，系統必須通過遠程設備進行操作，并發出相應控制命令，將電信號傳遞至各系統結構。該系統功率控制單元由太陽能電池電壓電流測量、蓄電池電壓電流測量、蓄電池電流控制功率管和多路模擬開關組成。在工作中，系統始終保證充電流程的最優化，實現蓄電池的高效充電。

2.2 太陽能電池的電壓檢測與控制 利用電路采樣點對蓄電池電路進行采樣，通過差模輸入和端口轉換等方法有效避免了干擾情況的出現，大大提高了測量數據的準確度。同時，該系統還根據實際電流的輸入和輸出情況設置了分壓電路，以防止電流輸送過程中脈動雜波對采樣電壓造成影響。

2.3 負載電流取樣檢測 本電路核心是采用模擬比較器LM339，利用TL431提供基準電壓。在燈頭與地之間取樣，采用PA6取樣芯片，保證支路突變信號反映敏捷，可以保證傳輸到微處理器芯片輸入信號的穩定性，通過取樣電壓與基準電壓比較，及時發現其中問題。燈頭支路一旦發生過載等異常狀況，微處理器芯片就能及時使支路中的場效應管截止，實施系統保護。

3 軟件設計

本太陽能路燈控制系統中，系統可以根據單片機RAM對應位置的分配情況準確讀取用戶工作數據，并根據數據判斷是否運行開燈程序。一般地，系統的工作模式由安裝測試工作模式、光控開關模式、故障分析判斷模式、分段節能控制模式等部分組成。

故障分析判斷程序可以及時有效地診斷出太陽能蓄電池和路燈燈頭的故障，以便技術維修人員進行維修處理。

4 結束語

本文提出的這種帶故障自檢顯示功能的太陽能路燈控制系統，可以對蓄電池的充電電流和負載電流實施監控，有效地提高了蓄電池的使用時間，同時它還能及時檢測出系統故障，減少了工人的工作量。該系統可以使蓄電池的充電效率提高7%以上，增加了其使用壽命。

此外，系統還具有強大的故障檢測與保護功能，一旦燈頭支路發生過載等異常狀況，微處理器芯片就能及時使支路中的場效應管截止，實施系統保護。

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