运用于路 灯节能照明

作者:admin    来源:未知    发布时间:2019-04-27 04:16    浏览量:

  实时追光自感应路灯系统使用新能源又节约了电能。太阳能的利用越来越受关注,设计通过太阳能发电,运用于路灯节能照明。路灯系统与市电互联,且有空气质量检测以及天气情况检测。大多学校虽然已采用节能灯,但并没有真正意义上将其节能的使用,智能控制可以帮助节能灯实现真正的节能。此系统虽为校园设计,亦可扩展到工厂、小区等地。

  自发电节能路灯设计了太阳能发电装置储存电能给系统供电,并与市电互通。白天时,路灯处于熄灭状态;晚上时,灯微亮,检测有人通过时,灯变亮,当人远离路灯时,亮度慢慢减弱。

  系统增加了温、湿度、烟雾、风向、风速、雨感等检测功能,另外检测出当前蓄电池的电压、电流、温度值,并通过无线传输设备实现信息共享,方便人们了解外界环境情况和系统的工作状况。

  以Atmegal6作为控制核心,其内部含有多路AD转换,运算速度快,符合方案设计要求。

  太阳能板控制:经过多次试验与计算得到了不同季节里每隔半小时太阳转过的角度,单片机以此控制步进电机转动角度,从而使太阳能板始终正对着太阳光。夜色降临时,太阳能板自动复位。

  简单气象监测功能:采用温湿度传感器、风速风向传感器、雨感传感器对周边环境的气象进行实时检测,然后由无线设备将信息传送至信息中心。

  路灯保护及检测功能:用AD采集系统的电压、电流值,控制器通过这些值实时监测系统的工作状况,一有过流现象,断开电源,并通过无线设备报警。

  电源切换功能:系统会对总电量实时进行监测,若总电量低于设定值,控制器会自动将电源切换至市电,维持系统正常工作。

  对合肥地区6-18点的路灯(高3米)影子的观察,计算得出每半个小时太阳的位置。太阳能板工作时为四组蓄电池充电,保证了在长时间没有太阳光的情况下,系统仍然能正常的工作。由于季节不同太阳光的位置和强度不同,所以每个季节要适时改变太阳能板的位置,即改变太阳能板与地面的夹角,以达到最大的吸收光能的效果。

  设蓄电池容量为CB,太阳能电池板需求峰值为WP,太阳能板工作电压为VS,每日实际放电时间为hd,连续阴雨天数为Dr,实际路灯的功率为WB,系统电压为VB,当地日光照时间为hr。考虑到20%的裕量以及20%的损耗,则蓄电池的容量为:

  以10W的LED灯配置为例,系统电压为12V。当地日均有效光照以3h计算,每日放电时间10小时(以晚7点到晨5点为例),通过控制器夜间分时段调节LED灯的功率,实际按每日放电6小时计算(凌晨亮度降低)。满足连续阴雨天7 天( 另加阴雨前一夜的用电,计8天)。电流I=10W÷12V=0.8333A,蓄电池容量W=I×6h×8d,即W=40AH。考虑到蓄电池充、放电预留20%容量,路灯的实际电流在1A以上(加20%损耗,包括恒流源、线损等),实际蓄电池需求40AH加20%预留容量,再加20%损耗,计算后得到实际蓄电池容量为57.6AH。所以实际蓄电池为12V/60AH,故需要四组12V/15AH的蓄电池。以每日放电时间10小时为例,调功后实际按6小时计算(调功同上蓄电池)。考虑到电池板预留最少20%电量,当地有效光照以日均3h计算:WP÷18V=(I×6h×120%)÷3h,WP=36W(电池板实际需求峰值)。然而由于实际恒流源损耗、线%左右,电池板实际需求峰值:

  由于所选的蓄电池充电的时候仅需要14V的电压,所以需要一个变压电路来使电压达到14V。因此,我们采用EK8003芯片,这款芯片为同步升降压芯片,可通过输出PWM波来控制输出电压,使之稳定。

  采用芯片UC3906控制蓄电池充电,该芯片内含独立的限流放大器和电压控制回路,片内的驱动器可控。驱动器输出电流可达25mA,能够直接驱动外部串联调整管,以调整充电电路的输出电流和电压。

  当电池电压或温度较低时,充电使能比较器可控制充电器进入涓流充电状态。当驱动器截止时,该比较器还能输出25mA涓流充电电流。这样,当电池短路或反接时,充电器只能以小电流充电,从而避免了因充电电流过大而损坏电池。

  路灯启动时,需要控制灯的亮度,所以系统需要一个LED灯驱动电源来控制路灯的亮度,基于此采用芯片PT4115。该芯片具有高达5000:1的PWM调光比等特点,给芯片输入不同占空比的PWM波实现调光。

  太阳能电池板的转动由步进电机驱动,而步进电机驱动电路采用L298N电机驱动芯片。单个芯片可驱动四相的步进电机,电路设计简单。

  温湿度检测电路采用SHT10传感器,该传感器包括一个测湿敏感元件和一个测温元件,并接有14位的A/D转换器以及串行接口电路,抗干扰能力强。电流检测采用CSM006NPT霍尔电流传感器,电压检测采用单片机内部的AD检测。

  无线MHz的ISM频段。芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块,输出功率和通信频道可通过程序进行配置。非常适合于低功耗、低成本的系统设计。

  程序开始时判断是否为夜晚,若不是,则进行太阳能板面向太阳的控制,根据当时的时间调整太阳能板的大体位置,再根据光强微调太阳能电池板,对准后一段时间后(预设半个小时)重新校准,接着进行充电控制;否则进行行人检测,若有行人,则将灯光调制最大亮度,人远离后渐渐变暗,若没有行人,则保持较暗的灯光。紧接着就是过流保护,若系统过流,则切断电源,无线发射通知信息进行报修,若没有过流,将进行传感器的信息采集,并判断信息的变化是否大于预设值,若大于,将信息通过无线发射出去,否则返回是否为夜晚的判断。

  实时追光自感应路灯系统旨在使太阳能板始终面向太阳,储存更多的太阳能。路灯自动检测周围行人,智能调节灯光的亮度,路灯上面配备监测天气信息的多种传感器,并通过无线传输实现信息的共享,方便人们的生活。整个系统围绕新能源利用及节能开展,在保证必要照明的同时,有效的节省了不必要的能源开支。使用太阳能,自给自足的“生存”,具有良好的经济效益及社会价值。

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