太陽能壓降分析式電壓輸出控制裝置及控制方法
2023-04-26 21:18:36
專利名稱：太陽能壓降分析式電壓輸出控制裝置及控制方法
技術領域：
本發明涉及太陽能電壓輸出控制領域，尤其涉及一種太陽能壓降分析式電壓輸出控制裝置及控制方法，通過壓降分析法使太陽能板兩端電壓降至單片機可以承受和識別的範圍內，再由單片機的電壓輸出控制模塊計算太陽能板兩端電壓並控制蓄電池電壓輸出的導通或關閉。
背景技術：
目前，太陽能電壓輸出主要採用光敏器控制法感光端子安裝在太陽能板邊緣，直接感知太陽能光照射的強度，光敏器接入蓄電池輸出，設定某個臨界值，但光強低於該臨界值時，放開蓄電池的電壓正級輸出，導通外接用電器，當光強高於該臨界值時，關閉蓄電池的電壓輸出。使用如上的光敏器控制法，有以下幾種弊端1、由於靠光敏端子直接感光，其長期直接暴露於陽光下，承受惡劣氣候環境的交替，容易腐蝕老化，使光感數據不準確，影響控制效果；2、由於光感端子尺寸小，一片小小的遮擋物(樹葉、路燈、建築物)就可能直接影響它的檢測數據。如大白天，一片樹葉陰影直接落在光感端子上，它將當做陰天或傍晚數據處理。
發明內容
本發明的目的在於克服上述問題，提供一種利用電壓輸出控制模塊計算太陽能板兩端電壓並控制蓄電池電壓輸出、控制效果更穩定準確的太陽能壓降分析式電壓輸出控制裝置及控制方法。本發明的控制裝置包括含電壓輸出控制模塊的單片機、太陽能板、蓄電池、作為電子開關的晶體三極體，太陽能板和蓄電池連接至單片機，晶體三極體分別與蓄電池、單片機、太陽能板連接，該裝置能實現蓄電池的電壓輸出控制；本發明的控制方法通過單片機的電壓輸出控制模塊計算太陽能板兩端電壓並控制蓄電池的電壓輸出，該控制方法正好對於控制裝置功能實現的步驟，因此兩者屬於一個總的技術構思。為了實現上述目的，本發明的控制裝置所採用的技術方案為太陽能壓降分析式電壓輸出控制裝置，包括太陽能板和蓄電池，其特徵是還包括單片機和晶體三極體；所述的單片機含電壓輸出控制模塊和AD轉換接口 ；所述的單片機分別與太陽能板和蓄電池電連接，所述的晶體三極體作為電子開關，與蓄電池、太陽能板和單片機分別連接。作為對上述控制裝置採用的技術方案的進一步改進，太陽能板通過單片機的AD轉換接口輸出降壓後的電信號，降壓後的電信號進入電壓輸出控制模塊，由電壓輸出控制模塊處理後再次輸出的信號接入蓄電池。又進一步地，晶體三極體的基極接地且連接至電壓輸出控制模塊，集電極連接至蓄電池，發射極連接至外接用電器；太陽能板、晶體三極體和單片機構成閉合電迴路；蓄電池、單片機和晶體三極體構成閉合電迴路。本發明的控制裝置具有的有益效果為利用內嵌於單片機的電壓輸出控制模塊計
3算太陽能板兩端電壓並控制蓄電池的電壓輸出，與傳統的光控裝置相比，不受遮擋物和惡劣環境的影響，控制效果更為穩定準確，有更長的使用壽命。為了實現上述目的，本發明的控制方法所採用的技術方案為太陽能壓降分析式電壓輸出控制方法，其特徵是通過電阻按比例降壓使太陽能板兩端電壓降至單片機可以識別和承受的範圍內，由單片機內的太陽能板電壓計算模塊計算太陽能板兩端電壓，並將計算得到的電壓值與單片機預設的臨界電壓作比較，最後根據比較結果通過單片機的蓄電池電壓輸出模塊控制蓄電池電壓輸出的導通或關閉；蓄電池電壓輸出控制模塊和太陽能板電壓計算模塊組成電壓輸出控制模塊。作為對上述的控制方法的進一步改進，太陽能板電壓計算模塊讀取降壓後的電壓值，並將降壓後的電壓值按降壓比例還原為太陽能板兩端的真正電壓值。更進一步地，將按降壓比例還原得到的真正電壓值與單片機預設的臨界電壓作比較，當真正電壓值大於或等於臨界電壓時，蓄電池電壓輸出模塊關閉蓄電池的電壓輸出，當真正電壓值小於臨界電壓時，蓄電池電壓輸出模塊導通蓄電池的電壓輸出。本發明的控制方法的有益效果為利用電壓輸出控制模塊計算太陽能板兩端電壓並控制蓄電池的電壓輸出，與傳統的太陽能光控方法相比，本發明的控制方法不受惡劣環境和遮擋物的影響，更為穩定準確。
圖1為太陽能壓降分析式電壓輸出控制裝置的電路結構圖；圖2為單片機的構成及單片機與其餘部件的連接關係圖3為太陽能壓降分析式電壓輸出控制方法的主要步驟示意圖；圖4為太陽能壓降分析式電壓輸出控制方法的具體步驟示意圖。
具體實施例方式下面結合具體實施方式
對本發明做進一步的詳細說明。太陽能壓降分析式電壓輸出控制裝置，包括含電壓輸出控制模塊和AD轉換接口的單片機、太陽能板、蓄電池、作為電子開關的晶體三極體，太陽能板和蓄電池連接至單片機，晶體三極體分別與蓄電池、單片機、太陽能板連接，該裝置能實現蓄電池的電壓輸出控制；本發明的控制方法通過單片機的電壓輸出控制模塊計算太陽能板兩端電壓並控制蓄電池的電壓輸出，該控制方法正好對應於本發明的控制裝置功能實現的步驟，因此兩者屬於一個總的技術構思。根據圖1和圖2，太陽能壓降分析式電壓輸出控制裝置，包括太陽能板和蓄電池，其特徵是還包括單片機和晶體三極體；單片機由AD轉換接口和電壓輸出控制模塊構成；單片機分別與太陽能板和蓄電池電連接，晶體三極體分別與蓄電池、太陽能板和單片機連接。根據圖1，太陽能板的正極與單片機AD轉換接口連接，蓄電池的負極與單片機的電壓輸出控制模塊連接，蓄電池的負極和單片機接地；晶體三極體的基極接地且連接至電壓輸出控制模塊，集電極連接至蓄電池的正極，發射極連接至外接用電器(圖1中為發光二極體)；太陽能板、晶體三極體和單片機構成閉合電迴路；蓄電池、單片機和晶體三極體構成閉合電迴路。太陽能板兩端的電壓信號經由單片機的AD轉換接口(通過電阻按比例降壓，因控制模塊能接受的最大核定電壓不能達到太陽能板的輸入電壓最大值)後輸出降壓後的電信號，降壓後的電信號進入電壓輸出控制模塊，由電壓輸出控制模塊邏輯比對處理後，來關閉或開啟蓄電池正極端子。圖1中的晶體三極體為NPN型三極體，當電壓輸出控制模塊使發射結反偏、集電結反偏時，晶體三極體處於截止工作狀態，此時電路斷開，蓄電池電壓輸出關閉；當電壓輸出控制模塊使發射結正偏、集電結正偏時，晶體三極體處於飽和工作狀態，相當於開關開啟，此時蓄電池電壓輸出導通，導通外接用電器。根據圖3，太陽能壓降分析式電壓輸出控制方法，其特徵是通過電阻按比例降壓使太陽能板兩端電壓降至單片機可以識別和承受的範圍內，由單片機內的太陽能板電壓計算模塊計算太陽能板兩端電壓，並將計算得到的電壓值與單片機預設的臨界電壓作比較，最後根據比較結果通過單片機的蓄電池電壓輸出模塊控制蓄電池電壓輸出的導通或關閉；蓄電池電壓輸出模塊和太陽能電壓計算模塊組成了電壓輸出控制模塊。由圖3可知，太陽能電壓計算模塊首先讀取降壓後的電壓值，然後將降壓後的電壓值按降壓比例還原為太陽能板兩端的真正電壓值。根據圖4，本發明所述的控制方法的具體步驟為1設定臨界電壓XO ;2設定AD轉換的降壓比例，對太陽能板兩端電壓行AD轉換，通過電阻按比例降壓至單片機可以承受的範圍內；3讀取按比例降壓後的電壓值，然後將降壓後的電壓值按降壓比例還原為太陽能板兩端的真正電壓值Xl ；4將真正電壓值Xl與臨界電壓XO作比較，當Xl大於或等於M)時，關閉蓄電池的電壓輸出；當Xl小於XO時，導通蓄電池的電壓輸出。上述實施例不以任何形式限制本發明，凡採用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術方案，均落在本發明的保護範圍內。
權利要求
1.太陽能壓降分析式電壓輸出控制裝置，包括太陽能板和蓄電池，其特徵是還包括單片機和晶體三極體；所述的單片機含電壓輸出控制模塊和AD轉換接口 ；所述的單片機分別與太陽能板和蓄電池電連接，所述的晶體三極體作為電子開關，與蓄電池、太陽能板和單片機分別連接。
2.根據權利要求1所述的太陽能壓降分析式電壓輸出控制裝置，其特徵是所述的太陽能板通過單片機的AD轉換接口輸出降壓後的電信號，降壓後的電信號進入電壓輸出控制模塊，由電壓輸出控制模塊處理後再次輸出的信號接入蓄電池。
3.根據權利要求2所述的太陽能壓降分析式電壓輸出控制裝置，其特徵是所述的晶體三極體的基極接地且連接至電壓輸出控制模塊，集電極連接至蓄電池，發射極連接至外接用電器。
4.根據權利要求2所述的太陽能壓降分析式電壓輸出控制裝置，其特徵是太陽能板、晶體三極體和單片機構成閉合電迴路；蓄電池、單片機和晶體三極體構成閉合電迴路。
5.太陽能壓降分析式電壓輸出控制方法，其特徵是通過電阻按比例降壓使太陽能板兩端電壓降至單片機可以識別和承受的範圍內，由單片機內的太陽能板電壓計算模塊計算太陽能板兩端電壓，並將計算得到的電壓值與單片機預設的臨界電壓作比較，最後根據比較結果通過單片機的蓄電池電壓輸出模塊控制蓄電池電壓輸出的導通或關閉。
6.根據權利要求5所述的太陽能壓降分析式電壓輸出控制方法，其特徵是所述的蓄電池電壓輸出模塊和太陽能板電壓計算模塊組成電壓輸出控制模塊。
7.根據權利要求5或6所述的太陽能壓降分析式電壓輸出控制方法，其特徵是所述的太陽能板電壓計算模塊讀取降壓後的電壓值，並將降壓後的電壓值按降壓比例還原為太陽能板兩端的真正電壓值。
8.根據權利要求7所述的太陽能壓降分析式電壓輸出控制方法，其特徵是將按降壓比例還原得到的真正電壓值與單片機預設的臨界電壓作比較，當真正電壓值大於或等於臨界電壓時，蓄電池電壓輸出模塊關閉蓄電池的電壓輸出，當真正電壓值小於臨界電壓時，蓄電池電壓輸出模塊導通蓄電池的電壓輸出。
全文摘要
本發明涉及太陽能電壓輸出控制領域，尤其涉及一種太陽能壓降分析式電壓輸出控制裝置及控制方法，太陽能板通過單片機的AD轉換接口輸出降壓後的電信號，降壓後的電信號進入電壓輸出控制模塊，由電壓輸出控制模塊處理後再次輸出的信號接入蓄電池並控制蓄電池的電壓輸出。本發明所具有的有益效果為利用電壓輸出控制模塊計算太陽能板兩端電壓並控制蓄電池的電壓輸出，與傳統的光控裝置和光控方法相比，不受遮擋物和惡劣環境的影響，控制效果更為穩定準確。
文檔編號H02J7/00GK102394503SQ20111029233
公開日2012年3月28日 申請日期2011年9月30日 優先權日2011年9月30日
發明者丁伯林 申請人:南京賽康交通實業有限公司