太陽能路燈控制器自動化測試系統的設計

王 飛

（南京普天大唐信息電子有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引 言

太陽能LED路燈系統因其無需鋪設市電線路、節能環保以及全自動運行等優點，在照明領域得到了推廣與應用[1]。控制器作為該系統的核心部件，主要管理著充放電狀態轉換和異常狀態處理，其質量決定著太陽能路燈系統的可靠性。隨著太陽能路燈的廣泛應用，控制器的需求量日益增多。為確保每個控制器都能合格交付使用，這對廠家批量測試的質量和效率提出了很高要求。

太陽能路燈控制器的測試項目由上述提及的功能決定，主要包括充電功能測試、放電功能測試、保護及恢復功能測試。其中，放電功能部分測試實為LED驅動電源的測試，也是整個控制器最關鍵的測試部分。太陽能LED路燈控制器有三對出線接口，分別是光伏端輸入、電池端輸入和LED恒流源輸出。本文基于單片機系統控制可編程電源和可編程電子負載，模擬搭建了太陽能路燈系統環境進行控制器的基本功能測試。該自動化測試系統極大地提高了批量測試的效率，有效降低了測試人員的工作強度，提高了生產自動化的水平。

1 傳統測試與自動化測試的比較

以應用廣泛的升壓恒流型控制器的放電部分測試為例，比較兩種測試方法的優劣。該款通用型控制器的放電部分由DC-DC恒流源驅動LED發光，適用于12 V或24 V系統電壓輸入，15～50 V電壓輸出，電流大小50～2 000 mA可設。

1.1 傳統測試

通常LED恒流源的測試使用的負載有真實的LED燈和利用電子負載的CR或CV模式進行模擬。這兩種方式都有缺陷，簡單總結如下。使用真實的LED時，為了驗證LED驅動電源輸出電壓范圍指標，需要使用串并聯情況不同的LED燈，給實際測試帶來了諸多不便，需要在測試中更換不同的燈具。而使用傳統電子負載的CV或CR模式測試，只能測試驅動電源的穩態操作點的工作特性，無法驗證驅動電源能否正確開關機的動態過程[2]，且傳統電子負載內部的阻抗效應會觸發驅動開源開機時誤保護，從而影響測試效率。

1.2 自動化測試

LED光源屬于非線性負載，負載特性如圖1所示。

使用專用電子負載的LED模式可以真實模擬LED的非線性負載特性。這樣的電子負載具備較先進的CR-LED模式[3]，且提供了簡易的設置步驟。利用單片機和電子負載之間的通信，通過程控設置參數讓電子負載模擬出各種串并聯的LED負載用于LED驅動電源的測試。

圖1 LED光源負載特性

2 系統組成和工作原理

本系統以STM32F103系列單片機為主控芯片，使用2臺艾德克斯IT6500系列直流電源和1臺IT8500+系列直流電子負載。圖2為太陽能路燈控制器自動化測試系統框圖。

圖2 控制器自動測試系統框圖

2臺電源分別用作光伏輸入模擬電源和電池輸入模擬電源。電子負載在放電時使用其CR-LED模式模擬真實的LED負載，在充電時使用其CC恒流模式并聯到電池電源兩端，可以模擬光伏板給電池充電。主控單元與可編程儀器之間采用485總線通信方式，與太陽能LED路燈控制器之間采用紅外通信方式通信。

3 硬件設計簡述

該自動化測試系統硬件電路主要由電源供電電路、單片機最小系統電路、按鍵輸入電路、數碼管顯示電路、485通信電路以及數據存儲電路等構成。下面將著重介紹STM32F103系列單片機與可編程電源之間的485通信電路，如圖3所示。

SP3485芯片作為收發器，芯片的1、4引腳接的是STM32F103單片機的串口。A1、B1為485總線接口，可以掛載多個節點。RD1為高電平時發送信號，RD1為低電平時接收信號。

圖3 485通信連接圖

4 軟件設計簡述

程序核心功能是按下開始測試按鍵后，自動化測試系統會根據測試項目及流程，通過發送SCPI格式命令控制模擬太陽板端和蓄電池端的電源電壓，同時會通過發送幀格式命令設置電子負載的CR-LED模式或CC模式，搭建起太陽能路燈系統模擬使用環境。控制器依次進行空閑、充電以及放電功能測試，自動化測試系統通過紅外通信與控制器進行數據交互，同時與可編程儀器遠端測量的數據進行比較，從而判定測試過程中參數指標是否合格。合格則進入下一流程測試，不合格即提示錯誤代碼。整個流程測試結束后，該控制器的測試信息會被記錄到存儲器中，便于后續統計與分析。

5 結 論

本系統基本實現了太陽能LED路燈控制器測試過程的自動化，測試過程中無需人工參與調節電源電壓和判定測試結果是否合格，測試記錄由設備自動寫入存儲器。在實際批量使用過程中表現良好，有效提高了控制器的測試效率。同時，該系統可以根據需求靈活增、減測試項目，具備一定的可擴展性。