太阳能路灯控制系统
太阳能路灯系统设计方案
太阳能路灯系统设计方案1。
0总述如今，太阳能已经成为人们公认的结净的绿色能源，并逐渐应用于民生,造福人类。
其中太阳能庭院灯就是太阳能应用方式的一种,依靠白天太阳照射太阳能光伏组件而产生电能，并将所产生的电能输送到蓄电池进行储存。
晚上当光照度降到一定程度时或达到某一时刻，通过控制器控制，使蓄电池对光源用电器放电。
待到光照度升高到一定程度或某一时刻时,自动关闭用电。
2。
0系统总体设计太阳能路灯主要由太阳电池组件、组件支架、电控箱（内装控制器、蓄电池）、灯杆（含灯具）等几部分组成。
系统示意图如下图：图1太阳能路灯系统示意图2。
1系统设置本系统使用地区为＊＊，其平均标准光照小时数为4。
46小时。
设系统每天正常工作8小时，每月连续阴雨天为5天，每两个连续阴雨天间隔20天。
2。
2设计流程本系统设计过程主要包括：灯杆的选型,灯具的选型，太阳能组件的配置,蓄电池、控制器的配置,系统保护措施设定。
3。
0灯杆的选型灯杆是整个路灯的支撑部分,对其硬度，高度，抗风能力,防腐等有较高的要求；现在常用的材料为Q235，通过一系列工艺加工而成，表面喷镀80μm的防腐层。
本系统安装路况为主干道，路宽30米，采用双侧对称排布。
根据路灯施工设计规范（见表1），本系统采用截光型灯具，安装高度为10米（按照标准本应安装高度为15M，但是考虑高度越高,需要灯具的功率越大，灯杆设计越复杂,综合考虑后选择灯杆为12米，灯具安装高度为10米）,间距为30米。
灯杆上下口直径为Ф70/Ф250，材料厚度为3。
75mm，圆锥度为11‰,地基尺寸500＊500，法兰盘尺寸及孔间距400*400*18-300，基础架尺寸为300*300-Ф18。
表1灯具的配光类型、布置方式与灯具的安装高度、间距的关系注:Weff为路面有效宽度(m）4。
0路灯功率的选择根据路灯施工设计规范中对机动车交通道路照明标准（见表2)的要求，本系统属于级别I，路面平均照度取20勒克斯（lx）。
论文—太阳能LED路灯智能控制系统研究
摘要太阳能光伏发电是一种不需燃料、无污染获取电能的高新技术。
充分利用太阳能不仅可以节约日益减少的不可再生能源，又可以减少对环境的污染，这使太阳能成为现在社会的一种重要能源。
太阳能LED路灯，是太阳能应用在现实生活中的实例，近几年受到普遍的关注与研究。
本论文设计了一种智能太阳能LED路灯系统，以AT89S51单片机为核心，通过对光强的检测和蓄电池电量的检测，再由单片机实现设定功能。
本文内容包括国内外太阳能发电现状及工作原理，方案选择，元器件选择，系统的硬件，软件设计及系统的改进方向。
其中系统的硬件设计主要包括单片机最小系统、蓄电池充放电控制电路、主副电路的电压变换电路、A/D转换电路、主副电路切换电路、光强检测电路、电量检测电路、系统与上位机通信电路和温度检测等设计。
关键词太阳能LED路灯光强检测电量检测Abstract：Solar photovoltaic power generation is a kind of don't need fuel, pollution-free electricity for high and new technology. Make full use of solar light can not only save increasingly reduce non-renewable energy sources, and can reduce the pollution to the environment, which makes solar energy society be an important energy. Solar LED street light is a solar energy application examples in real life, so it is widely attention and research in recent years.This paper designs a kind of intelligent solar LED street light system. It is based on AT89S51 as the core, through the optical detection and battery power, to set function by microcomputer.In this paper, the concrete content includes solar power at home and abroad present situation and the working principle, scheme selection, component selection, system hardware, software design and the improvement direction of thesystem.The system's hardware design mainly includes the SCM smallest system, storage battery charging and discharging control circuit, main circuit and assistant circuit voltage conversion circuit, A/D conversion circuit, main circuit and assistant circuit of switching circuit, light intensity detection circuit, power circuit, communication circuit of system and the upper machine,temperature detection. Keywords:Solar energy LED street light Light intensity detection Capacity check目录1绪论 (1)1.1 前言 (1)1.2 国内外发展现状 (2)1.3 研究的内容 (5)2方案论证 (7)2.1 控制方式的选择 (7)2.2 蓄电池充电方式的选择 (7)2.3 电网电压的转换电路的选择 (9)2.4 电池电量检测方式的选择 (11)3 元器件选择 (13)3.1 太阳能电池的选择 (13)3.2 控制器的选择 (14)3.3 蓄电池的选择 (16)3.4 光强检测的选择 (17)3.5 LED的选择 (19)3.6 以长春地区为例的设计举例 (20)4 硬件电路设计 (21)4.1 单片机简介 (21)4.2 时钟电路 (26)4.3 复位电路 (27)4.4 过充过放控制电路 (27)4.5 副电源电压变换电路 (28)4.6 报警电路 (29)4.7 蓄电池电压变换电路 (29)4.8 A/D转换电路 (30)4.9 光强检测及传感电路 (31)4.10 主副电源电路切换电路 (32)4.11 电量检测电路 (32)4.12 系统与上位机通信电路 (33)4.13 温度检测电路 (33)5 系统软件设计 (34)5.1 路灯开关程序框图 (35)5.2 蓄电池充电程序框图 (35)5.3 主副电路切换程序框图 (36)6 系统设计展望 (37)7 总结 (38)参考文献 (39)致谢 (40)附录 (41)附录一主程序 (41)附录二原理图 (46)1绪论1.1 前言能源是当今世界存在和保持发展的核心动力，随着社会生产的扩大、人口的增长、科技的发展等，对能源的需求也在不断增长，当今世界已经面临着能源需求量成倍增长的挑战，随之而来的是全球范围内的能源危机。
简述基于单片机的太阳能路灯控制系统的设计[001]
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基于单片机的太阳能路灯控制系统的设计摘要：本文介绍了一种基于单片机的跟踪式太阳能路灯控制系统，该系统以单片机为核心，采用声控、红外感应、光控等模块实现智能化控制。
当太阳能光照不足时，将电路切换到市电路中给蓄电池供电。
通过蓄电池过冲、过放功能，来保护电路以及延长蓄电池使用寿命。
关键词：单片机；太阳能；双极轴追光；市电切换0 引言目前国内外太阳能路灯主要采用固定安装方式，其全天的有效平均日照时间约为3.5小时[1]。
其余日照时间因太阳光光强不足或太阳能入射角小的原因而导致发电量大幅度下降[2]。
单轴追光装置输出特性是明显的非线性，极易受到外部环境的影响，同时电池板固定装置决定了一天之内受照射的平均量很低导致成本高[3]。
而太阳能路灯具有广泛的地域应用，对比单轴追光，双轴追光更能提高太阳能利用率，在降低成本、加快太阳能路灯的普及和提高太阳能利用率的条件下，其具有较高的研究意义[4]。
1 路灯控制系统总体设计本文设计的路灯控制系统如图1所示。
通过声、光、红外等模块感知外界环境，传输给单片机并作出反馈，实现对电机的驱动以及路灯的智能调节，达到太阳能电池板跟踪式追光的要求。
编写程序算法，使传感器与控制电路输出相应的控制信号驱动电机组配合。
控制电池板的X轴的方位角和Z轴的高度角，使光线垂直射到电池板上，从而使太阳能的利用率达到最高。
根据蓄电池两端的电压与最低阀值电压或与峰值电压的比较，使电路进行市电充电与太阳能涓流充电状态间的智能切换[5]。
且该系统能通过断电保护来防止蓄电池过冲过放以及电流反涌烧坏电路。
实验室搭建模型如图2所示。
2 硬件设计2.1 硬件总体介绍该系统采用光线采集模块、声控模块、红外检测模块、市电切换模块、太阳能跟踪模块等组成。
其中以AT89C51单片机为控制核心，主控制器主要完成对光照强度检测、太阳方位检测、定时、计数、中断程序处理、电机动作等控制。
2.2 双轴跟踪装置机械结构双轴太阳跟踪装置的机械结构如图3 所示，以两个伺服电机分别控制转台，驱使高度角和方位角方向的旋转以达到平板时刻与太阳光线垂直的目的[6]。
太阳能路灯控制器的操作方法
太阳能路灯控制器的操作方法太阳能路灯控制器的操作方法具体有以下几点：①查询工作模式和主灯的工作时间：在睡眠模式或连接后，电池内部20多岁的短按SET按钮（<0.5秒），太阳能路灯控制器在查询状态。
短按“SET”键可以搜索工作模式和主灯工作时间。
②设置工作模式：觉醒状态（有一个在数码管上显示），长按SET按钮（4S），直到闪烁，然后取出，在这个时候，我们正在进入工作模式设置挂起状态。
短按SET按钮可以在两种模式下切换。
如果没有按下去的按钮内的20多岁，控制器将保存设置，并加入到睡眠模式。
模式的设置将有效1min后。
设定的模式，断电后不会丢失。
如果你想加载默认回来，请参阅装入默认还原。
③主灯的工作时间设置：再次长按SET按钮（4S）的工作模式下，直到闪烁，符号发生了变化，然后取出。
在这个时候，我们正在进入主灯的工作时间设置，短按SET键可以循环交换之间0 - 9，A，B，C，D，E，F。
Mainlamp 工作时间的设置将4S后生效。
工作时间的设置，断电后不会丢失。
如果没有按下去的按钮内的20多岁，太阳能路灯控制器将保存设置，并加入到睡眠模式。
再次长按SET按钮将进入查询工作模式和主灯的工作时间。
④低压断线保护解锁：低电压保护状态（数码管显示“L”）。
长按SET键，直到显示符号的改变，此时低压断线保护解锁。
如果电池电压仍然偏低，控制器将再次返回到低电压保护锁定状态。
⑤短路解锁：请务必提前排除故障。
短路保护状态（数码管显示“H”），长按SET 键，直到显示符号的改变，此时短路保护解锁。
⑥恢复加载默认：长按SET按钮（10S）查询工作模式下，主灯的工作时间状态，直到DIGITRON再次停止闪烁。
这时太阳能路灯控制器的设置恢复到加载默认。
基于太阳能自动追光的智能路灯控制系统
收稿日期：2021-12-13基金项目：沈阳工程学院大学生创新创业项目（202111632136）作者简介：丁一婷（2001-），女，辽宁鞍山人。
通讯作者：刘俊清（1972-），女，山东泗水人，讲师，硕士。
基于太阳能自动追光的智能路灯控制系统丁一婷，刘俊清（沈阳工程学院自动化学院，辽宁沈阳110136）摘要：针对太阳能的能量密度较低问题，通过加入太阳能自动追光系统进行实时光电追踪，以实现大幅度提高电池板发电效率的需求。
同时，加入行人检测系统，利用红外线感应装置对来往人流密度进行判断，以便对夜间路灯的亮度做出相应控制，从而达到节省能源的目的。
该系统采用单片机作为驱动芯片实现系统的闭环控制。
经多次实践结果表明：所采用的方法使太阳能路灯达到了绿色节能、安全可靠等要求，具有一定的实用意义，同时有助于太阳能路灯的推广和应用。
关键词：单片机；太阳能；路灯照明；光电追踪；红外感应中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1673-1603（2023）03-0058-05DOI ：10.13888/ki.jsie （ns ）.2023.03.011第19卷第3期2023年7月Vol.19No.3Jul.2023沈阳工程学院学报（自然科学版）Journal of Shenyang Institute of Engineering （Natural Science ）目前，一些居民小区、公园内部的夜间照明路灯还在使用极其简单的夜间全照明、白天全熄灯的照明方式，有着管理系统简单低效、不具备智能化和灵活化等特点［1］。
这对居民日常生活造成了极大不便，降低了居民生活的安全性和舒适性。
本控制系统以单片机和模数转换器为核心［2］，将太阳能自动追光系统、照明系统及行人监测系统等模块链接在一起，实现对路灯的追光控制、照明控制、环境及行人监测的智能控制。
通过光电追踪可以实现实时高效率发电，并且采用红外感应装置采集信息，判断行人环境，从而调节路灯的亮度，能够有效解决照明领域能源短缺的问题［3］。
基于单片机控制的太阳能路灯系统设计
基于单片机控制的太阳能路灯系统设计太阳能路灯是一种利用太阳能发电来驱动灯具实现照明的系统。
它具有节能环保、无需电网供电、安装灵活等优点，被广泛应用于城市道路、公园、广场等场所。
本文将详细介绍基于单片机控制的太阳能路灯系统设计。
一、系统设计目标和功能1.照明功能：路灯在夜晚自动点亮，提供照明功能，为行人和车辆提供安全的照明环境。
2.节能环保：利用太阳能发电，减少对传统电力资源的依赖，实现节能环保的目的。
3.智能控制：通过单片机控制系统，实现夜间自动点亮、白天自动充电的功能，提高系统的智能化程度。
4.超时保护：设置定时功能和光敏传感器，在达到设定的亮度或时间后自动关闭路灯，防止能源浪费和光污染。
二、系统设计方案1.太阳能发电系统：由太阳能电池板、充电控制电路和储能电池组成，通过太阳能电池板将太阳能转换为电能，充电控制电路管理电池的充电和放电过程，储能电池储存电能供给给灯具使用。
2.灯具控制系统：通过单片机控制灯具的开关，根据光敏传感器检测到的光线强度和设定的时间，控制灯具的亮度和开启时长。
3.时序控制电路：采用单片机作为主控芯片，编写程序实现夜间自动点亮、白天自动充电的控制逻辑。
4.光敏传感器：用于检测环境光线强度，控制灯具的亮度和开关。
三、系统硬件设计1.太阳能电池板：选用高效率的太阳能电池板，将太阳能转换为电能供给系统使用。
2.充电控制电路：使用电池管理芯片实现对储能电池的充放电管理，保证电池的安全性和稳定性。
3.储能电池：选择容量适中的储能电池，储存白天通过太阳能电池板充电获得的电能。
4.单片机控制电路：选用常用的单片机控制芯片，并设计合适的电路板布局和连接方式。
5.光敏传感器：选用高精度的光敏传感器，检测环境光线情况，控制灯具的亮度和开关。
四、系统软件设计1.程序设计：利用C语言编程，编写单片机控制程序，实现路灯的智能控制。
2.功能设计：设计程序逻辑，实现夜间自动点亮、白天自动充电、定时关灯等功能。
基于单片机的太阳能路灯控制系统
本科毕业设计论文题目基于单片机的太阳能路灯控制系统专业名称学生姓名指导教师毕业时间毕业一、题目基于单片机的太阳能路灯控制系统二、指导思想和目的要求（1）掌握运用所学理论知识分析解决工程实际问题的一般方法；（2）培养分析问题、解决问题和独立工作的能力；（3）通过毕业实习、毕业设计及毕业答辩全过程的训练，加强老师与学生之间、学生与学生之间知识的相互交流，互相渗透，培养学术研讨的好学风；（4）要求同学们以满腔的热情、科学的态度，严谨的作风、•高度的责任感从事毕业设计工作；不得敷衍了事、马马虎虎、得过且过；提倡周密思考、大胆创新，反对死搬硬套、墨守陈规；提倡共同研究，反对相互抄袭；（5）要求遵守学校的各项规章制度，确保毕业设计顺利地、高质量地完成。
三、主要技术指标太阳能路灯LED利用太阳能组件，将光能转换为电能，并储存在蓄电池中供负载使用。
太阳能路灯控制系统用于协调太阳能电池板、蓄电池、负载的工作，避免蓄电池出现过充、过放现象，保证蓄电池的使用寿命，使系统能够安全高效运行。
（1）通过对光伏发电技术的了解，选择本设计采用的方案；（2）根据方案确定选用的CPU，并完成相关系统设计；（3）接口电路设计；（4）系统的软件设计。
四、进度和要求（1）第1-3周收集资料，根据需要学习相关的背景知识及软硬件；（2）第4周进行系统概要设计，提出设计的总体思想；（3）第5周，初步确定设计方案；（4）第6-12周，完成系统硬、软件的设计，针对设计中存在的缺点和不足，不断完善设计方案；（5）第13-14周，撰写并修改论文；（6）第15周，完成论文，准备答辩资料。
五、主要参考书及参考资料[1] 杨雅志.太阳能电池板定位系统.成都：电子机械高等专科学校，2011（9）[2] 柴树松.铅酸蓄电池制造技术.北京：机械工业出版社，2014（1）[3] 周志敏.太阳能LED路灯设计与应用.北京：电子工业出版社，2012（6）[4] 李宜达.控制系统设计与仿真.北京：清华大学出版社，2004（8）[5] 李弄，杨燕.LED照明与应用.北京：科学出版社，2012（5）学生指导教师系主任摘要太阳能，一般是指太阳光的辐射能量。
太阳能路灯系统配置计算公式
太阳能路灯系统配置计算公式一、路灯功率的确定路灯功率的确定要考虑到安装地点的具体情况以及对光照度的需求。
常见的路灯功率有30W、40W、60W等。
一般来说，道路主干线上的路灯功率会比支线上的路灯功率大。
二、太阳能电池板容量的确定太阳能电池板容量的确定要考虑到实际太阳辐射情况以及供电时间的要求。
太阳能电池板的功率与接收到的太阳辐射强度成正比。
太阳能电池板容量=（路灯功率×工作小时）/（太阳辐射强度×发电效率）。
三、电池组容量的确定电池组容量的确定要考虑到路灯的供电时间和储存电能的要求。
一般来说，路灯供电时间可以根据当地的日照时间来确定，常见的供电时间有8小时、10小时等。
电池组容量=（路灯功率×供电时间）/（电池组电压×电池组允许的最大深放电率）。
四、充放电控制器容量的确定充放电控制器的容量主要是指其额定功率容量。
充放电控制器的功率容量要大于等于太阳能电池板和灯具集总功率。
例如，太阳能电池板的总功率为200W，路灯功率总和为150W，则充放电控制器的功率容量应大于等于350W。
五、充放电控制器与路灯的匹配充放电控制器与路灯之间还需要满足一些匹配条件。
例如，充放电控制器的充电电压和浮充电压要与电池充电要求相匹配；充放电控制器的过充和过放保护电压也要与电池组的特性相匹配。
总之，太阳能路灯系统的配置计算公式可以简单总结为以下几个方程：-太阳能电池板容量=（路灯功率×工作小时）/（太阳辐射强度×发电效率）-电池组容量=（路灯功率×供电时间）/（电池组电压×电池组允许的最大深放电率）-充放电控制器的功率容量≥太阳能电池板和灯具集总功率需要注意的是，以上公式仅是理论计算公式，实际应用时还需根据具体情况进行调整和修正。
对于太阳能路灯系统的实际配置，建议寻求专业能源技术人员的指导和建议，以确保系统的选型和配置满足实际需求，并能够实现高效、可靠的供电。
基于单片机的太阳能路灯智能控制系统设计
基于单片机的太阳能路灯智能控制系统设计摘要：随着社会经济的快速发展能源消耗不断增加，造成极大的资源浪费。
为了应对当前日益严重的能源危机，响应生态文明建设，本小组设计了一种基于单片机控制的太阳能路灯控制系统方案。
该系统依靠太阳光为主要能量来源，白天该系统由电池板实现光电转换对蓄电池进行储能，电池负责在夜间为负载供电，该系统具有环保，节能，安全的特点。
关键词：太阳能；路灯；智能控制系统；监测引言城市照明是一种生活姿态，也是一种时尚体验。
它是城市的一面镜子，代表城市的风格，散发城市的魅力。
太阳能LED灯具得天独厚，拥有优良的节能效果、人性化的照明控制，吸引了众多客户的眼球，与传统灯具相比，优势突出，堪称性价比之王，对环境要求不高，只要有阳光，太阳能LED灯具就呈现星火燎原的态势。
太阳能LED灯具发展前景广阔，节能环保、发光效率高是它的优势所在，传统光源必将被逐步取代。
伴随着科技的进步，太阳能LED发光效率不断升高，投入成本不断下降已经是不争的事实。
1智能控制系统运行原理太阳能路灯控制系统在运行的过程中，判定恒流负载输出主要是利用采集太阳能光伏板的电压。
一旦系统检测到太阳能板电压较高，且高出蓄电池额定电压的时候，MPPT充电模式就会自动开启，这时STC单片机通过采样到的太阳能板电压和电流值通过变步长的电导增量法计算最大功率点，通过PWM信号的占空比调节太阳能板充电电压大小达到最佳充电功率点。
在充电的时候对蓄电池进行实施检测，防止其电压发生过充电现象。
太阳能板的电压降低到规定值时，系统则会自动停止冲电，进入分段式恒流负载输出控制模式。
此时主要根据不同的太阳能板电压值，通过Boost放电电路控制PWM信号的占空比方式控制负载输出电路输出不同的电流值。
2系统设计2.1系统总体结构在光照情况下,太阳能路灯系统的电池组件会自动手机太阳光的能量,将这些光能转化为电能并进行存储,对蓄电池进行蓄电过程,而在无光照情况下,太阳能路灯系统会自动转为对通过路灯控制处理器对蓄电池进行放电控制,让路灯照明。
论太阳能LED路灯节能控制系统设计
论太阳能LED路灯节能控制系统设计摘要：笔者主要从系统总体设计，以及控制器硬件系统方面概述了本文主题，旨在与同行共同探讨学习。
关键词：太阳能；LED；蓄电池；节能控制一、系统总体设计1.系统组成太阳能 LED 路灯系统是由太阳能电池板、铅酸蓄电池、LED 灯、驱动电路和控制器等部分组成。
太阳能电池板是将太阳能转化为电能；蓄电池将太阳能电池的电能储存起来用来在夜间给 LED 灯供电；蓄电池输出的电压经过驱动电路升压后作为 LED 灯的输入；控制器控制太阳能电池给蓄电池充电的方式，以及蓄电池给负载放电的时间和亮度，并完成过充保护，过放保护，防反充保护等功能。
本系统主要从以下几点来完成节能的目的。
（1）充电采用 MPPT 的方式，这样可以最大限度地将太阳能电池的能量输出，并且采用的是脉冲充电，在很大程度上减弱了极化现象，可以延长蓄电池的使用寿命。
（2）放电时根据蓄电池的电压来决定其全功率放电和半功率放电所占用的时间，这样可以实现能量充分合理的利用。
（3）控制器选用 PIC16F876 来实现，这款芯片功耗很低，实现系统节能的目的。
（4）路灯采用 LED 灯，其具有电压低、电流小、亮度高的特性。
一个 10～12W 的 LED 光源发出的光能与一个35～150W 的白炽灯发出的光能相当。
同样照明效果 LED比传统光源节能 80％～90％。
2.系统框图图 1 为太阳能 LED 灯控制系统的系统框图，充电电路由 T1 和 T2 组合起来控制，其中 T1 为充电控制场效应管；T2 为防反冲控制场效应管；T3 为放电控制场效应管。
充放电电路的通断均由场效应管的通断来控制，场效应管的栅极和控制电路相连，单片机的输出的信号通过控制电路来决定场效应管的通断。
图 1 系统组成框图3.控制系统的硬件设计（1）电源模块的设计本系统所有的正极连在一起，电路中的其它节点相对于整个电路的参考点的电压均为负值，所以电路中采用的是 LM7905 作为稳压芯片，本控制系统采用了PIC16F876为主控芯片，对太阳能电池电压、蓄电池电压进行采集；蓄电池电压采集和太阳能电池电压采集均用电阻分压来实现，充电电流采集用霍尔电流传感器实现。