| 電路特色功能: 1.蓄電池過充電與過放電保護(hù); 2.自動恢復(fù)放電功能; 3.防止蓄電池與太陽能電池反接功能。 ? 電路參數(shù): 1.充電電流(A):≤5 2.放電電流(A):≤5 3.蓄電池額定工作電壓(V):12 4.太陽能電池額定輸出電壓(V):18 5.太陽能電池開路電壓(V):25 6.過充電電壓(V):14.8 7.過放電電壓(V):10.8 8.恢復(fù)供電電壓(V):12.3 在氣候壓力日趨加大的今天,減少溫室氣體排放,提倡低碳生活方式已成為的共識。要實現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì),除了通過技術(shù)創(chuàng)新、制度創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型等多種手段,盡量減少煤炭,石油等高碳能源消耗,并提高人們的節(jié)能意識外,開發(fā)新能源的應(yīng)用是更重要的手段,其中太陽能光伏發(fā)電是主要的新能源之一。在業(yè)余條件下,讀者很容易利用太陽能電池自己制作一套太陽能光伏發(fā)電裝置,不但非常有趣,而且可以實現(xiàn)自己使用新能源的愿望。 業(yè)余制作的太陽能光伏發(fā)電裝置一般不存在和電網(wǎng)并網(wǎng)的可能,因此需要在不用電的時候用蓄電池把電能儲藏起來,需要用電時再使用蓄電池中儲藏的電能,要實現(xiàn)這一功能就需要一個太陽能光伏系統(tǒng)控制器,本文介紹一款用單片機(jī)電路設(shè)計制作的這種裝置。 硬件電路設(shè)計 本文介紹的太陽能光伏系統(tǒng)控制器系統(tǒng)使用額定輸出電壓為18V的太陽能電池板,配用12V蓄電池,太陽能電池板的功率和蓄電池的容量可根據(jù)實際需要確定,同時考慮到充電時間和用電時間的長短,進(jìn)行合理搭配,如額定輸出功率為10W的太陽能電池板配10的蓄電池比較合適。 太陽能光伏系統(tǒng)控制器的電路見圖1。電路由單片機(jī)電路、充電控制電路、放電控制電路等部分組成。 一、單片機(jī)電路 IC1、R9、C3等組成單片機(jī)最小系統(tǒng)電路,其中R9、C3為上電復(fù)位電路,IC使用PIC12F675,它雖然只有8只引腳,功能卻比較強(qiáng)大,引腳見圖2。 PIC12F675片內(nèi)含1KB的Flash只讀程序存儲器、64B數(shù)據(jù)存儲器RAM和128B的EEPROM,工作速度為0~20MHz,工作電壓為2~5.5V。有6個具有復(fù)用功能的I/O引腳GP0~GP5。 PIC12F675可以選擇外部或內(nèi)部振蕩器,這里使用了內(nèi)部振蕩器,工作頻率為4MHz。片內(nèi)有一個帶有8 位可編程預(yù)分頻器的8 位定時器/計數(shù)器Timer0和一個帶有預(yù)分頻器的16 位定時器/ 計數(shù)器Timer1,一個看門狗定時器,4通道10位A/D轉(zhuǎn)換器,一個模擬比較器。 VT5、VT6等組成充電控制電路,當(dāng)PIC12F675的GP2腳輸出低電平時,VT5截止、VT6飽和導(dǎo)通,太陽能電池通過VD9、VT6給蓄電池充電。 VT1、VT2和VT3、VT4等分別組成兩路蓄電池放電控制電路,使用兩路負(fù)載可增加使用的靈活性,當(dāng)程序?qū)IC12F675的GP4、GP5腳采取不同的控制時可實現(xiàn)不同的功能,比如GP4作常規(guī)控制,GP5增加夜燈控制功能,只有在天黑以后蓄電池才對外供電。GP4、GP5如果采用相同的控制功能,兩個輸出端也可以并聯(lián)使用。以路(負(fù)載1)為例,當(dāng)GP5輸出低電平時,蓄電池通過VD8、VT1向負(fù)載供電。 二、充放電控制器 本文介紹的控制器采用A/D轉(zhuǎn)換的方式測量蓄電池的電壓,即先把蓄電池的電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù),然后將測試數(shù)據(jù)和已儲存的過充電電壓、過放電電壓、恢復(fù)供電電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,根據(jù)比較結(jié)果作出相應(yīng)的控制。電路中、和R15、R16分別組成蓄電池和太陽能電池的電壓取樣電路,太陽能電池的電壓取樣電路在增加夜燈控制功能時使用。PIC12F675的GP0、GP1分別作兩個通道A/D轉(zhuǎn)換器的模擬信號輸入端。 A/D轉(zhuǎn)換器的參考電壓選擇單片機(jī)內(nèi)部的VDD,即5V作為參考電壓。 R10、VD5、C1、C2等組成單片機(jī)5V穩(wěn)壓電源。 VD7、保險絲FUSE組成防蓄電池反接電路,當(dāng)蓄電池接反時VD7導(dǎo)通,通過保險絲FUSE使蓄電池短路,燒斷保險絲,從而蓄電池斷路,起到保護(hù)電路和負(fù)載的作用。保險絲FUSE同時也起到過載保護(hù)作用。 VD9能防止太陽能電池板接反。 三、工作過程 接上太陽能電池板和蓄電池后,電路的工作情況如下(設(shè)蓄電池的電壓為U): 充電工作情況: 當(dāng)U≤14.8V時GP2輸出低電平,太陽能電池對蓄電池充電; 當(dāng)U>14.8V時GP2輸出高電平,蓄電池停止充電。 放電工作情況: 1.?當(dāng)U由大于12.3V下降到10.8V前,GP4、GP5輸出低電平,蓄電池對負(fù)載放電。 2.?當(dāng)U≤10.8V時,GP4、GP5輸出高電平,蓄電池停止對負(fù)載放電。 3.?U隨著充電逐漸上升,當(dāng)U>10.8V時,電路并不立刻恢復(fù)蓄電池的供電,否則會在很短的時間內(nèi)因電壓下降又停止供電,形成一種振蕩的供電狀態(tài),即一會通一會斷,為了解決這一問題,設(shè)置了一個電壓的回差,當(dāng)蓄電池充電恢復(fù)到U>12.3V時,GP4、GP5再輸出低電平恢復(fù)供電。 |