51单片机太阳能路灯控制器设计+程序(2)

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1.2 国内外应用现状及发展方向

在可持续发展战略的推动下，太阳能产业渐渐发展起来，如太阳能热水器、太阳能光伏电池等技术逐渐成熟，产品质量逐渐提高。世界各国都在开发新能源，特别是在开发可再生能源的技术上更为注重。可再生能源对环境的影响比较小，可代替部分常规能源，有利于缓解能源越来越紧缺的问题。

在国外，保护环境的思路促进了替代能源的研究，太阳能被公认为是一种较好的选择，它的利用有助于减少二氧化碳的排放，从而达到保护环境的目的。所以，太阳能产品得到了空前的发展，如太阳能热水器等产品进入人们的生活。现如今，很多国家都在研究高性能的太阳能发电窗、储能装置、日光照明等产品，并让这些产品逐渐进入人们的日常生活。太阳能路灯的优越性逐渐被科研者发现，但由于这项技术存在着不确定因素，初始投资过大，暂时未被大力推广。

任何新事物想要崛起都必须经过一个过程，想用太阳能来取代常规能源自然也需要一个漫长的过程，这是一个长期而艰巨的任务。太阳能路灯算是一个最好的试点工程，所以大多国家都选择用太阳能路灯作测试工程。因此太阳能路灯取代交流电路灯已是大势所趋。

近年来，我国在倡导节能减排的同时发展太阳能技术。随着太阳能研发技术的提高，太阳能路灯首先在沿海城市测试使用，并逐渐在全国各地慢慢推广。只是由于前期投资巨大，太阳能路灯还没有被普遍应用。

1.3 研究的主要内容

本文主要的研究内容是太阳能路灯控制器，是控制太阳能电池对蓄电池充电及蓄电池给LED灯供电的自动化设备，它对蓄电池的充放电条件进行控制，按照LED灯的电源需求控制太阳能电池和蓄电池对LED灯的电能输出，这是整个控制系统的核心。

太阳能控制器的主要作用在于保护蓄电池，控制系统是整个照明系统的核心，承担着系统的充放电、过冲过放保护、时控、光控和逆变等功能。

2 太阳能路灯的理论依据

2.1 太阳能路灯系统的组成及选择

2.1.1 组成

太阳能路灯系统由太阳能电池板、LED灯、控制器、蓄电池组、灯杆及灯具外壳等部分组成。其中控制系统由51单片机及逻辑电路实现。太阳能电池板一般是选用单晶硅或者多晶硅太阳能电池组件；控制器一般是放在灯杆内部，它具有时控、光控以及过充过放保护等功能；蓄电池在正常情况下会放置在蓄电池保温箱中，有时也会放置在地下，可采用胶体蓄电池、锂电池、阀控式铅蓄电池或铁铝蓄电池等等；照明装置一般选用LED灯头，并且在正常情况下选择大功率的LED光源。太阳能路灯是一种全自动工作的路灯，它无需浪费人力挖沟布线，灯杆只是需要固定在预埋件混凝土底座上即可。

2.1.2 太阳能电板

太阳能电池板是太阳能路灯的核心，也最具价格，它的作用是将太阳能转换为电能，并可以送至蓄电池中蓄电。最普遍的太阳能光电池要数单晶硅、多晶硅及非晶硅三种。单晶硅的太阳能电池性能较稳，适合阳光不足阴雨天多的南方使用；多晶硅的生产简单，价格较低，适合在阳光充足的东西部使用；非晶硅的太阳能电池对光照条件较低，适合在室外阳光不足的地方使用。

太阳能电池的工作电压约为蓄电池电压的1.5倍，用以保证有足够的电压给蓄电池充电。如6V蓄电池充电需要用8~9V的太阳能电池，12V蓄电池充电需15~18V的太阳能电池。

太阳能电池阵列的伏安特性具有强烈的非线性，这是太阳能电池的基本特性。太阳能电池阵列的额定功率定义条件是：当日射S=1000W/m2,太阳能电池的温度T=25摄氏度,大气质量AM=1.5时，太阳能电池阵列输出的最大功率就是它的额定功率。太阳能电池阵列额定功率的单位是“峰瓦”，记为“Wp”。为了让太阳能电池组件在一年中接收的太阳辐射尽可能多，那么就需要为太阳能电池组件选择一个最佳的倾斜角度。关于太阳能电池组件最佳倾斜角度问题的探讨，最近几年在一些学术刊物上经常出现。通过Hay模型的计算，可以知道不同倾斜角平面的月平均太阳辐照量变化。在不同角度倾斜面上，太阳辐照量差别比较大，这就需要为电池板选择合适的倾角以方便电池板能够获得最大的太阳辐照量【2】