[參考]基于gsm（全球移動通信系統(tǒng)）的太陽能路燈聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

1、摘要能源是現(xiàn)代社會存在和發(fā)展的重要基石。隨著全球經(jīng)濟社會的不斷向前發(fā)展，能源消耗也在相應(yīng)的日益增長。由于長時間大量被開采，化石能源的稀缺性也愈發(fā)明顯，并且能源稀缺性也逐漸在能源商品的價格上被反應(yīng)出來。在全球化石能源的供應(yīng)日趨緊張的背景下，大規(guī)模的開發(fā)和利用可再生的清潔能源，已成為未來各國在能源戰(zhàn)略中的重要部分。研發(fā)和使用清潔的新能源越來越被各國所重視。太陽能作為一種新開發(fā)的，潛力巨大的新能源和可再生能源，早就已引起了世界各國的廣泛重視。我國也對太陽能發(fā)電做了大量的科學(xué)研究。同時，我國在近幾年也加大了在新能源領(lǐng)域的投入。太陽能作為人類取之不盡用之不竭的、清潔的可再生能源，具有充分的清潔性、安全性

2、、廣泛性、壽命長和維護方便、資源充足及潛在的經(jīng)濟等優(yōu)點，在將來我國長遠的能源戰(zhàn)略中有著非常重要的戰(zhàn)略地位。關(guān)鍵字：太陽能、gsm、聯(lián)網(wǎng)控制abstractenergy in modern society are the existence and development of the important foundation. with the global economy and the continuous development of society, the energy consumption is also growing in the corresponding. due to

3、long time large numbers of mining, the scarcity of fossil fuels will become more obvious, and energy scarcity has also gradually in energy prices is reflected. in the fossil energy supply nervous with each passing day background, large-scale development and utilization of renewable clean energy, has

4、 become the future countries in the energy strategy is the important part of. the development and use of clean new energy been attached more and more.solar energy as a new development, the enormous potential of new energy and renewable energy, already attracted worldwide attention. china also on sol

5、ar power to do a large number of scientific research. at the same time, our country in recent years has also increased the investment in new energy field. solar energy as a human be inexhaustible inexhaustible, clean and renewable energy, with a full cleaning, safety, wide, long service life and con

6、venient maintenance, adequate resources and potential economic advantages, in the future chinas long-term energy strategy has a very important strategic position.key words: solar energy; gsm;networked control第1章 太陽能發(fā)電目 錄第一章 緒論1引言11.1發(fā)展太陽能的意義11.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀2第二章 太陽能發(fā)電系統(tǒng)和照明系統(tǒng)12.1太陽能發(fā)電系統(tǒng)12.1.1光熱轉(zhuǎn)換12.1.2光電轉(zhuǎn)換

7、22.2太陽能照明系統(tǒng)2第三章 系統(tǒng)概述13.1太陽能電池板及工作原理：13.2 gsm模塊23.3單片機簡介：33.4蓄電池43.4.1、蓄電池的種類43.4.2、蓄電池快速充電技術(shù)53.5、led路燈53.6、電池充放電技術(shù)66.1蓄電池在主充、均充、浮充各階段的自動轉(zhuǎn)換66.2充電程度判斷66.3停充控制7第四章 太陽能路燈聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計。74.1光伏電池最大功率點設(shè)置84.2控制電路的硬件設(shè)計104.2.1 太陽能電池板的電壓采樣電路104.2.2光控電路104.2.3卸載電路124.3 通訊系統(tǒng)的設(shè)計124.3.1 rs-485 通信124.4 gsm模塊tc35i134.4

8、.1 tc35i的硬件設(shè)計：144.5 單片機ht46r23216第五章 太陽能路燈聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計11 系統(tǒng)軟件設(shè)計12 gsm模塊的軟件設(shè)計3第六章 太陽能路燈的展望和前景1參考文獻：225第一章 緒論引言能源是當(dāng)今社會的重要基礎(chǔ)。在經(jīng)濟全球化不斷發(fā)展的今天，社會生產(chǎn)對能源消耗也在不斷的大幅度增長。當(dāng)今社會化石能源不斷被沒有計劃的任意開采，社會各國對能源危機越來越重視，并且現(xiàn)在使用的主要能源產(chǎn)品的價格也在不斷上漲。在能源的供應(yīng)變得非常的緊張和不足的背景下，在新領(lǐng)馭開發(fā)和研究出新的可重復(fù)利用的無污染能源，開始成為全世界范圍內(nèi)的能源戰(zhàn)略中的重要方向。研發(fā)和使用清潔的新能源越來越被各國所重

9、視。1.1發(fā)展太陽能的意義太陽能是一個新興起的、市場前景廣闊的新生能源和可再生能源，太陽能被世界各國關(guān)注已久，在很多年前各國就開始了對他的研究。我國一直以來就也對太陽能發(fā)電做了大量的科學(xué)研究。同時，我國在近幾年隨著能源戰(zhàn)略的調(diào)整，也加大了在新能源領(lǐng)域的資金投入。太陽能是人類當(dāng)下發(fā)現(xiàn)的取之不盡用之不竭的可再生能源，太陽能的優(yōu)點是：清潔、安全性、應(yīng)用面廣、使用壽命長和長期維護簡便、應(yīng)用地域廣及發(fā)展前景廣闊等優(yōu)勢，在將來很大一段時間里我國長遠的能源戰(zhàn)略中必然會占有非常顯著的戰(zhàn)略地位。 在一秒的時間里太陽照射到地面的能量約為80萬千瓦，如果我們可以將0.1%的能量轉(zhuǎn)化成電能，按照現(xiàn)在光電轉(zhuǎn)化的比例5%

10、，那么每年我們得到的電量就是5.61012萬千瓦時，這樣的巨大的發(fā)電量就相當(dāng)于目前全世界所能源消耗的40倍左右。中國的太陽能資源非常巨大，可開發(fā)的地區(qū)非常多?，F(xiàn)在我國統(tǒng)計的荒漠面積約有108萬平方公里，并且大部分地區(qū)都分布在被認(rèn)為是光照豐富的西北部地區(qū)。如果給每1平方公里的荒漠安裝100兆瓦的光伏陣列，那么每年就可以發(fā)電大約為1.5億度左右；如果我們國家能開發(fā)利用1的荒漠，發(fā)出的電就相當(dāng)于我國在2003年全年的耗電量，這是一個多么可觀的數(shù)字。據(jù)專家研究表明在我國的很多地域如北方、沿海等光照充足地方，平均日照時間在2000小時/年，海南島更高達2400小時/年，所以我國一直被認(rèn)為是太陽能資源非常

11、豐富的國家。當(dāng)前，世界各國都把太陽能及太陽能相關(guān)公司人為是陽光產(chǎn)業(yè)也就是很有前途的產(chǎn)業(yè)，這也說明各國金融界的投資者，都對太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)未來的前景抱以樂觀的態(tài)度?，F(xiàn)在在我國太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)依然正處在一個快速發(fā)展的階段，在未來太陽能發(fā)電的前景是很寬廣的。在世界能源供應(yīng)十分緊張和嚴(yán)峻的今天，發(fā)展可再生能源成為了各國能源發(fā)展的一個重要的改變方向。據(jù)美國能源情報署的一份預(yù)測報告顯示，2001年至 2025年期間，全球能源消費總量，將從102.4億噸油當(dāng)量，增加到162億噸油當(dāng)量，增幅達54% ，目前，化石能源(包括石油、煤炭、天然氣等)是全球能源消費的主要產(chǎn)品，其消費總量在逐年攀升，但是，化石能源是不可再

12、生能源，而且儲存容量有限，為；未來其產(chǎn)量的萎縮將不可避免，根據(jù)bp世界能源統(tǒng)計2006的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，全球石油已探明的石油儲存容量，可供全世界生產(chǎn)40多年，天然氣和煤炭資源，分別可以供應(yīng)65年和155年，隨著時間的推移，化石能源的稀缺性將越來越明顯，并且這種稀缺性，也逐漸在能源商品的價格上反應(yīng)出來1 周志敏，紀(jì)愛華。太陽能led路燈設(shè)計與應(yīng)用 北京，電子工業(yè)出版社，2009 。因此，發(fā)展新能源勢在必行。由于世界能源市場的能源供應(yīng)開始變緊張和價格的連續(xù)上漲，在能源方面的消費已經(jīng)嚴(yán)重影響了各國的經(jīng)濟發(fā)展。中國作為一個每天都在大量消耗能源的國家，世界能源組織的調(diào)查顯示世界能源消費總量的15%被中國消

13、費。一些研究表明，目前我國使用的主要能源：煤炭、石油和天然氣的儲存和開采比例，分別為全球平均水平的50%、40%和70%左右，每一個都比全球的儲存開采比高出很多，所以我國的長遠能源供應(yīng)問題必須從現(xiàn)在就開始關(guān)注。此外，現(xiàn)在使用的化石能源都會造成很大的污染環(huán)境和溫室效應(yīng)等破壞環(huán)境。1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀全世界的化石能源供應(yīng)已經(jīng)變得很緊張，因此，世界各國都在加大對新能源的研究可開發(fā)，其中，研究出一種可以大量使用的可再生能源，是未來世界各國在能源調(diào)整方向的重要轉(zhuǎn)型。從目前向后看未來的可再生能源開展趨勢必然是以下幾個方向，風(fēng)能、太陽能和生物能。太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的興起也大大帶動了其他經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。太陽能發(fā)

14、電產(chǎn)業(yè)興起的較早的地方是在西方國家，他們對太陽能發(fā)電的研究較早，所以一些現(xiàn)金的科學(xué)技術(shù)都掌握在他們手里。相較于傳統(tǒng)能源太陽能發(fā)電的成本就很高了，所以在這方面的研究和應(yīng)用需要政府給予一定的政策性扶持。西方的一些高水平的科研機構(gòu)是在政府的資助下，開始了對太陽能能應(yīng)用的研究。所以他們的太陽能發(fā)電技術(shù)到現(xiàn)在已經(jīng)取得了一定的成果。1.2.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀歐美、日本等經(jīng)濟比較先進的國家，都在調(diào)整能源發(fā)展戰(zhàn)略，其中很重要的一項就發(fā)展太陽能。1997年，具有遠見的美國就開始提出了發(fā)展太陽能的計劃，所謂的“百萬太陽能屋頂計劃”，這個計劃的具體內(nèi)容的在2010年以前，實現(xiàn)100萬個屋頂和建筑物安裝太陽能系統(tǒng)，例如

15、使用太陽能的熱水系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)和空氣集熱系統(tǒng)。歐洲也在1997年計劃實施同樣的百萬屋頂計劃，德國在太陽能領(lǐng)域一直處于世界領(lǐng)先地位，它在歐洲百萬屋頂?shù)幕A(chǔ)上在1998年10月提出了另一個長遠的計劃：即在未來的6年內(nèi)，在全歐洲范圍內(nèi)安裝約10萬套安裝在屋頂?shù)奶柲馨l(fā)電系統(tǒng)，它們的總體裝機容量大約是300-500mv，平均每個屋頂大約是3-5kw。1.2.2國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀目前我國正處于經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的蓬勃發(fā)展時期，但能源問題仍然十分嚴(yán)峻，由于城市大量使用化石能源，導(dǎo)致環(huán)境惡化。在2000年，who公布的世界范圍內(nèi)污染最嚴(yán)重十大城市中，我國的城市站了八個。其中北京位居第七。因此不遺余力發(fā)展光伏發(fā)電能夠很有效地

16、遏制這一問題。我國現(xiàn)在太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)是在近幾年得到了非常迅速的發(fā)展。在太陽能發(fā)電的應(yīng)用我國一直有非常廣闊空間。第一點，我國現(xiàn)有的荒漠面積非常大，且多分布在日照充足適合發(fā)展太陽能的西北地區(qū)。第二點，太陽電池組不是必須單獨放置，他還可作為屋面和墻面使用，國外的很多地方都這樣設(shè)計。這個方法既能供電節(jié)能，又可以在很大程度上節(jié)約了建筑材料，可以達到很好的經(jīng)濟效果。第三點，在我國一些偏僻的邊遠地區(qū)，仍有較很多貧苦的居民尚未能使用上電，如果靠架設(shè)電網(wǎng)供電，那么不僅成本高，建設(shè)周期長，而且不經(jīng)濟，投資和回報不成比例。如果改為使用太陽能發(fā)電系統(tǒng)，就沒有了架設(shè)輸電線路、建設(shè)周期短等問題，這個方法可以很好的解決我國

17、邊遠地區(qū)的生活用電問題。近20年來，太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)在我國得到了很迅速的發(fā)展。特別是在2005年以后，太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)涌現(xiàn)出了一批大型的優(yōu)秀企業(yè)，如天威英利、無錫尚德、賽維ldk、常州天合、新光硅業(yè)、天津京瓷等大型公司。一些技術(shù)比較先進的公司，在多晶硅太陽電池的生產(chǎn)領(lǐng)域已經(jīng)開始了試車，國內(nèi)市場上主打的太陽能電池產(chǎn)品是單晶硅和多晶硅兩種。非多晶硅薄膜電池產(chǎn)業(yè)在我國的市場上，也出現(xiàn)了想要高速發(fā)展的勢頭，很多有能力的大型國內(nèi)公司也通過與國外發(fā)展太陽能的企業(yè)進行合作，已經(jīng)想要在非多晶硅薄膜電池領(lǐng)域進行投資生產(chǎn)。第一章 xxxxx第二章 太陽能發(fā)電系統(tǒng)和照明系統(tǒng)2.1太陽能發(fā)電系統(tǒng)太陽能發(fā)電系統(tǒng)的普遍結(jié)構(gòu)是

18、：太陽能電池板、控制器、蓄電池（組）組成。在一些使用市網(wǎng)作為備用電源的系統(tǒng)中，還應(yīng)該配置逆變器。各部分的作用分別為：（一）太陽能電池板：太陽能發(fā)電系統(tǒng)中最核心是東西就啊太陽能電池板，它也是這類系統(tǒng)中最昂貴的部件。它的功能是太陽發(fā)出的太陽能轉(zhuǎn)化成為人們需要是電能，把電能通過轉(zhuǎn)換電路和電路傳輸給蓄電池存儲，也能直接給負載提供電力。電池板的價格的上升會直接影響到系統(tǒng)的總體成本。（二）太陽能控制器：太陽能發(fā)電系統(tǒng)的工作是通過系統(tǒng)內(nèi)的控制器來控制的，控制器還有保護蓄電池的作用，控制器內(nèi)設(shè)防止過充和過放電路起保護作用。一些地方的較大溫差，為了保護系統(tǒng)需要做溫度補償，一般在控制器內(nèi)實現(xiàn)這功能。一些附加功能如

19、：本文的控制電路中就使用了光控開關(guān)。（三）蓄電池：常用的電池是鉛酸型的。一些不是很大對電量要求不大的系統(tǒng)中，其他如鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池也可以考慮使用。蓄電池的主要作用還是儲存和提供電能，在白天光照強烈時把發(fā)出的電能存起來，等到需要用電的時候再通過供電電路給設(shè)備提供電能。（四）逆變器：逆變器的等級一般有220v、110v。12v、24v、48v是太陽能電池板的電壓等級。想要給220v的交流用電器供能，就需要把低壓的直流電通過逆變轉(zhuǎn)換的方法轉(zhuǎn)成相對較高的交流電。所以，在一些系統(tǒng)中都涉及了dc-ac逆變器。在接入單片機或控制芯片的電壓很低，所以需涉及到dc-dc逆變器，單片機一般是將24v變?yōu)?/p>

20、5v或者更低的3v。那么我們應(yīng)該如何利用太陽能呢？現(xiàn)行的利用方式有兩種：光熱轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換。其中，光電轉(zhuǎn)換(也稱光伏發(fā)電)是這些年發(fā)展最迅速的一項技術(shù)，而且也是現(xiàn)在普遍認(rèn)為的最有潛力的研究領(lǐng)域。其中光伏發(fā)電系統(tǒng)中太陽能電池板是最關(guān)鍵的核心部分，它的總體分類可分為硅系太陽電池(包括單晶硅和多晶硅電池)和非硅系列太陽能電池等，應(yīng)用相對比較廣泛在太陽能電池中硅系的。多晶硅薄膜電池以為節(jié)省了硅材料不出現(xiàn)效率衰退和襯底材料廉價等優(yōu)點，所以它的成本較低效益相對較好。2.1.1光熱轉(zhuǎn)換光熱轉(zhuǎn)換是將太陽輻射到地球的能量轉(zhuǎn)換成熱能，再經(jīng)過熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)把熱能轉(zhuǎn)換為電能。太陽能集熱發(fā)電則是大量使用了反射鏡，將太陽的

21、直射光線進行聚焦然后采集，通過對水加熱或者是其他工作介質(zhì)，將太陽能轉(zhuǎn)化成熱能，然后通過與熱力循環(huán)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生是水蒸氣具有很大的能量可以推動電機發(fā)電，通過這樣的方法將熱能轉(zhuǎn)化成為電能。集熱發(fā)電的形式：目前，一些采用的常用分類方式，是不同方式對太陽能的采集來分的，太陽能集熱發(fā)電主要可分為槽式、塔式和斯特林（碟式）、菲涅爾式發(fā)電系統(tǒng)。槽式的設(shè)備主要是：拋物面（parablic）、吸熱管、長槽型(trugh)的聚光器、儲熱器、汽輪發(fā)電機、熱轉(zhuǎn)換設(shè)備、變電設(shè)備等。對菲涅爾系統(tǒng)進行一些簡化就形成了槽式系統(tǒng)。這個系統(tǒng)是用一組拋物面取代了菲涅爾系統(tǒng)中的平面鏡，采用的方法同樣是用曲面鏡聚焦?？刂粕现饕峭ㄟ^對

22、傾斜角度的調(diào)整來控制平面鏡，把陽光反射集中至集熱管中，實現(xiàn)對集熱管的加熱。為了對系統(tǒng)簡化，一般用最常見的水或者水蒸氣作為導(dǎo)熱介質(zhì)（油、熔鹽等介質(zhì)在技術(shù)上來說也是可以使用的）。于拋物面式使用的曲面鏡相比較平面鏡制造簡單技術(shù)要求低，這樣就降低了初期投資的成本，不過有個明顯的缺點就是聚焦精度比槽式要差很多。塔式系統(tǒng)：主要由集熱塔、定日鏡、汽輪發(fā)電機、儲熱、變電設(shè)備等設(shè)備。2.1.2 光電轉(zhuǎn)換光電轉(zhuǎn)換主要是應(yīng)用光學(xué)原理，通過對光的反射和折射，或者其他方式將太陽能轉(zhuǎn)換成別的形式的能量進行一定距離的傳輸。 直接傳輸?shù)木嚯x相對比較短，通常用一下三種方法：一、是用反射鏡及其它光學(xué)元件搭配，改變太陽光的傳輸方向

23、，使他到達需要的地點；二、用光導(dǎo)纖維傳輸，光導(dǎo)纖維可以將入射到其一端口的陽光傳輸?shù)搅硪欢丝?，傳輸時光導(dǎo)纖維任意布置；三、采用的光導(dǎo)管表面被鍍了一層高反射涂料，通過太陽光的反射特性使陽光到達需要的地方。間接傳輸可以說是適用于各種不同長短距離。它是將得到的太陽能轉(zhuǎn)換成熱能，再通過鋪設(shè)的熱力管道可將太陽能輸送到室內(nèi)；也可以使用將太陽能轉(zhuǎn)換成化學(xué)物的內(nèi)部能量通過化學(xué)載能的技術(shù)儲存，再輸送到相應(yīng)的區(qū)域；最新研究是一項技術(shù)是是太空建立電站直接進行換成，他的能量傳輸是通過以微波或者是激光為載體傳給地面采集電站。太陽能電池板的原理是當(dāng)陽光照射到半導(dǎo)體上，使半導(dǎo)體在p-n結(jié)之間產(chǎn)生勢壘電廠，同時p區(qū)產(chǎn)生空穴，n

24、區(qū)產(chǎn)生電子在勢壘電場的作用下電子和空穴向兩級移動產(chǎn)生電流。2.2太陽能照明系統(tǒng)在進行設(shè)計太陽能燈具時，一些細節(jié)需要十分注意，需要考慮到燈具的使用要求和使用地區(qū)的一些氣候環(huán)境特點。在華北地區(qū)使用的太陽能路燈，電池板實際功率與燈具的功率比例關(guān)系范圍是2-4:1，涉及到的一些實際工作中的比例要根據(jù)燈具每天工作量，和在本次設(shè)計中如果遇到連續(xù)陰雨天氣時道路照明怎樣提供的具體情況決定。電池板安裝要求：很多太陽能燈具的生產(chǎn)廠家都將太陽能電池板水平放置，這樣的放置方式會使太陽能電池板的輸出功率至少減少15%20%之間。一般不在太陽能電池上設(shè)置裝飾和外罩，這樣會減少5%左右的輸出功率，從成本考慮本身太陽能電池板

25、的造價就非常昂貴，在我們收集和得到的許多國外關(guān)于太陽能燈設(shè)計的資料中，通過對比發(fā)現(xiàn)，節(jié)能是設(shè)計的最主要思路，美觀就相對次要了。我們在實際的設(shè)計中一般不使用單片的太陽能電池板，一般都是用成組的太陽能電池板。即用導(dǎo)線將太陽能電池板通過串聯(lián)或者并聯(lián)的方式將電壓調(diào)整到額定值。太陽電池組是把很多單片的太陽能電池板組合在一起，把電池組的輸出電壓調(diào)節(jié)為需要的電壓值。太陽能電池板被遮擋就會發(fā)熱，被遮擋部位因發(fā)熱燒壞導(dǎo)致整組的損壞。這就是所謂的熱島效應(yīng)。防止可能發(fā)生的熱島效應(yīng)的方法有把太陽能電池板傾斜放置，按放位置的選擇上一般在樹葉遮擋不到的地方，安裝防鳥針可以有效的防止鳥類的危害。在整個系統(tǒng)中，一個能夠很好的

26、控制充放電的控制電路對太陽能路燈很重要。充放電的控制可以很好的延長蓄電池的壽命，有效的防止過度充電及過度放電是保護蓄電池的主要方法。另外，輸入電壓不穩(wěn)定是太陽能發(fā)電系統(tǒng)的重要問題，所以對蓄電池充電過程的控制在光伏發(fā)電系統(tǒng)中會變得相對復(fù)雜，不能像在對待普通蓄電池那樣不設(shè)任何電路直接充電。在太陽能燈具設(shè)計中，充放電控制電路的成敗直接決定了本次設(shè)計的成敗，充放電控制電路的決定了燈具的使用壽命，一個硬件良好的太陽能燈具必須有一個良好的充放電電路。太陽能路燈可供選擇的有：12伏路燈、高/低壓鈉燈、無極電磁感應(yīng)燈等各類光源。無論選則哪種光源，燈具的亮度與光源的功率都是有直接影響的，同時也直接影響了系統(tǒng)的配

27、置和初期的投資費用。在相同的照明時間下，燈具的光源功率越小，廣度越低，系統(tǒng)配置越小，費用越低；功率大時亮度提高而且配置變高也把費用加大了。太陽能燈可以使用現(xiàn)在普遍使用的燈桿和燈具不必專門設(shè)計。一些在路燈燈桿上直接裝太陽能電池板的方案，需要計算太陽能電池板面積 ，加工和制作太陽能電池板的支架，同時還要考慮燈桿的強度等承重問題。燈具和燈桿在選擇方面比較自由，一般滿足使用要求、外形美觀即可。在這些方面可以根據(jù)實際情況自行選擇，沒有人會做特殊要求。第三章 系統(tǒng)概述3.1太陽能電池板及工作原理太陽能電池板的主要材料是“硅”， “硅”是地球上儲藏非常豐富的材料之一。3.1.1分類晶體硅電池板：多晶硅太陽能

28、電池、單晶硅太陽能電池。非晶硅電池板：薄膜太陽能電池、有機太陽能電池?；瘜W(xué)染料電池板：染料敏化太陽能電池。3.1.2組成（1） 單晶硅太陽能電池 現(xiàn)在生產(chǎn)的單晶硅太陽能電池大約只有15%左右的光電轉(zhuǎn)換效率，自實驗室研究出的最高的是24。目前單晶硅太陽能電池所具有的光電轉(zhuǎn)換效率在所有各類太陽能電池中還是最高的，但是其制作成本也相對的很高，所以它暫時還不能被大量的生產(chǎn)使用。現(xiàn)在是設(shè)計一般是用鋼化玻璃對單晶硅進行封裝或者是采用防水樹脂對其封裝，所以生產(chǎn)出的成品堅固耐用，很長的使用壽命是它的一個優(yōu)點，一般的在15年左右目前測得的最高記錄是25年。（2）多晶硅太陽能電池 多晶硅太陽能電池在生產(chǎn)技術(shù)上與單

29、晶硅很相似，不過從光電轉(zhuǎn)換效率上來講單晶硅要比它高很多，多晶硅的普遍光電轉(zhuǎn)換效率約為12左右 (日本夏普公司在2004年7月1日做的測試中多晶硅太陽能電池效率為14.8%的這是目前世界最高的效率)。 在制作成本方面來講，多晶硅比單晶硅便宜很多，它的制造材料簡便，耗電少，總體生產(chǎn)成本較單晶硅要低很多，因此被大量使用。不過，在壽命方面多晶硅也不如單晶硅的時間長久?？傮w來說在性價比上，單晶硅太陽能電池比較好。（3）非晶硅太陽能電池 在1976年被研究出的非晶硅太陽能電池也被稱為新型薄膜式太陽能電池，它與以上兩個太陽電池在制作方法上沒有任何相同之處，它的制作工藝過程被進行了簡化，它對硅和電量的需求大大

30、降低，它的明顯優(yōu)勢是在日照不強時也依然可以工作。但非晶硅太陽電池同時也存很重要的問題，在光電轉(zhuǎn)換效率方面普遍偏低，現(xiàn)今世界上最先進水平也就只能使其達到10左右，并且還不是一個很穩(wěn)定的數(shù)值。當(dāng)時間變長時，轉(zhuǎn)換效率會逐漸衰減。（4）多元化合物太陽電池 用含有多種不同元素的半導(dǎo)體材料通過復(fù)雜工藝制造出來的太陽電池稱作多元化合物太陽電池。現(xiàn)在科學(xué)家研究出的品種個有不同，但大多數(shù)產(chǎn)品都沒有實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，現(xiàn)在主要有以下幾種：1、 硫化鎘電池；2、砷化鎵電池；3、 銅銦硒電池3.2 gsm模塊gsm模塊是一個電子集成器件，它是把各種原件如：gsm射頻芯片、基帶處理芯片、功放器件、存儲器等所有不同功能的器件

31、集成在一塊電路板上，而且這個電路板自帶gsm射頻處理、獨立的操作系統(tǒng)、基帶處理而且提供標(biāo)準(zhǔn)接口的一種功能模塊。 所以，gsm模塊必然會具有夠語音通話功能和發(fā)送短信的功能。而且還可以進行一些基于gsm網(wǎng)絡(luò)的gprs數(shù)據(jù)傳輸功能，這些都是通信中的一些基本功能。如果把鍵盤、顯示屏和電池接到gsm模塊上就是一部具有基本功能的手機。 一般對gsm模塊通信的開發(fā)需要使用arm或者是單片機，并通過rs232串口通訊使用at命令來控制gsm模塊，實現(xiàn)各種不同功能的無線通信。例如：給手機短信，gprs撥號上網(wǎng)，撥打電話等基本通訊功能。在成品的gsm模塊基礎(chǔ)進行的上的產(chǎn)品開發(fā)通常都是基于arm平臺，也就是嵌入式系

32、統(tǒng)進行開發(fā)。一些gsm模塊還具有“開放內(nèi)置平臺”的功能，可以讓客戶將自己編寫的程序嵌入到模塊內(nèi)的軟件平臺中運行。 最早的gsm模塊是供給手機廠使用，手機廠直接使用購買大的模塊，給模塊接上外圍的器件就是一部手機。gsm模塊自帶一個標(biāo)準(zhǔn)的通信接口主要目的就是解決手機通訊技術(shù)中復(fù)雜的射頻發(fā)送和基帶處理的問題，并且提供了，手機生產(chǎn)廠商不用再從最基礎(chǔ)的的芯片開始對手機的進行設(shè)計，縮短了手機的設(shè)計周期。在5年前，我國國內(nèi)的手機生產(chǎn)廠家大部分都是從國外購買成品的gsm模塊，再進行手機的二次開發(fā)和生產(chǎn)。近些年來，隨著國內(nèi)手機生產(chǎn)研發(fā)公司在gsm模塊方面的研究和重視，手機廠家開始逐漸擺脫了對國外gsm模塊的依賴

33、，國內(nèi)也有很多公司直接轉(zhuǎn)為從芯片級開始進行對手機進行研發(fā)。 目前，對gsm模塊應(yīng)用最廣泛是依然是在工業(yè)領(lǐng)域，我們在不同的行業(yè)都可以看到應(yīng)用了gsm模塊的各種產(chǎn)品。例如，在安防公司開發(fā)的一些車載的監(jiān)控領(lǐng)域，它的最核心部分依然是使用gsm模塊給車輛管理中心發(fā)送車輛行駛的gps數(shù)據(jù)；在水務(wù)、電力系統(tǒng)中，通過gsm模塊可以實現(xiàn)遠程的數(shù)據(jù)采集，這樣就可以做到隨時檢測用戶的用電和用水量，同時也能及時的發(fā)現(xiàn)問題；在測繪中，為給一些偏僻的測繪點安裝上gsm模塊，這樣就實現(xiàn)了對測繪點實時的監(jiān)控，不需要人去收集數(shù)據(jù)；在家庭應(yīng)用中安全報警系統(tǒng)是最常用到的，可以對家里發(fā)生意外情況或著一些盜竊行為進行及時發(fā)現(xiàn)，并可以自

34、動告訴住戶和監(jiān)控中心；在國外應(yīng)用到生活中的更多，一些家人給老人和小孩帶上一個定位跟蹤器，防止老人和小孩走失或者發(fā)生意外，在跟蹤器里面也使用了gsm模塊進行集成。目前， gsm的網(wǎng)絡(luò)在不斷的被完善，同時帶動的gsm模塊可以應(yīng)用的范圍更寬廣。 gsm模塊的分類有很多方法一般是通過數(shù)據(jù)傳輸速率進行的分類：edge模塊和短信模塊、gprs模塊。短信模塊功能最簡單只能有短信和語音功能。gprs就是對gsm的延續(xù)?！?.5g”指的就是gprs，這樣的說法也說明gprs技術(shù)是在第二代（2g）和第三代（3g）移動通訊技術(shù)之間的一個技術(shù)。數(shù)據(jù)傳輸速率gprs是在56k至114kbps這個范圍內(nèi)，從技術(shù)上講理論研

35、究得出的傳輸速度最是170k。與gsm的9.6kbps的低傳輸速度相比，gprs的數(shù)據(jù)傳輸速度就顯得更加迅速，gprs技術(shù)還對時間、地點都沒有連接限制，它可以實現(xiàn)永久在線和根據(jù)流量進行計費等優(yōu)點。edge技術(shù)對數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾首隽诉M一步的提升，數(shù)據(jù)傳輸速率已經(jīng)到384k-473k，所以也被稱為2.75g。數(shù)據(jù)傳輸速率比gprs高出了1倍。目前，在我國的gsm網(wǎng)絡(luò)一般都具有g(shù)prs的通訊功能，移動和聯(lián)通兩個公司的網(wǎng)絡(luò)都是支持gprs，edge在一部分地區(qū)實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)覆蓋。 最早的gsm模塊生產(chǎn)廠家主要集中在國外，這些公司有wavcom、西門子、sagem等；近些年隨著國內(nèi)gsm的技術(shù)發(fā)展，國內(nèi)生產(chǎn)廠

36、家如simcom、華為、benq等設(shè)計的模塊以其更高的性價比，逐漸取消了外國品牌在我國市場的主導(dǎo)地位?，F(xiàn)在市場上使用的模塊主要包括西門子的mc39i、華為的gtm900-b、wavecom公司的q24等。在本次設(shè)計中我們使用的是西門子的tc35i模塊.3.3單片機簡介：單片機也是一種采用超大規(guī)模的集成電路技術(shù)把各種功能不同功能的器件集成在一起形成是電路芯片，它把計算機的各種功能部件如：中央處理器cpu、ram、rom、多種i/o口、中斷系統(tǒng)、定時器、計時器等功能部件全部集成到一塊電路板上構(gòu)成一個計算機系統(tǒng)?？梢哉f每一個單片機就是一個簡單的計算機。單片機也就是為單片微型計算機被簡稱后的結(jié)果，單片

37、機是采用的是典型的嵌入式系統(tǒng)，一般我們用英文字母mcu代表單片機，單片機最早被設(shè)計出來是被用在工控領(lǐng)域。單片機是從內(nèi)只含有cpu處理器的芯片發(fā)展起來的。它的原始的設(shè)計理念是在一個芯片上集成大量外圍設(shè)備和cpu，把計算機系統(tǒng)變的更小更簡便，這樣把復(fù)雜的控制集成在一起可以使各種控制更簡便。出現(xiàn)最早的單片機是intel的z80，它的出現(xiàn)就是依據(jù)這個設(shè)計思路設(shè)計出的一種工控處理器，在此之后，單片機和專用處理器的發(fā)展道路開始了分化，他們的發(fā)展方向變的不同。在運算方法最早出現(xiàn)的單片機用的是8位或4位的算法。其中intel的8031是在當(dāng)時最成功的單片機，它簡單實用，性能穩(wěn)定被各行業(yè)的廠商的廣泛使用。后來，

38、隨著在工業(yè)領(lǐng)域?qū)刂埔蟮牟粩嗵岣?，科學(xué)家開始進一步研發(fā)出了16位的單片機。到當(dāng)90年代以后，由于電子產(chǎn)品的大量出現(xiàn)單片機的應(yīng)用更加廣泛技術(shù)也進一步得到了發(fā)展。arm系列單片機是在intel i960系列之后被開發(fā)出的，它是應(yīng)用更為廣泛，再后來新開發(fā)的32位單片機逐漸取代了以前的16位單片機在工控領(lǐng)域的統(tǒng)治地位，并且開始進入主流市場?，F(xiàn)在市場上普遍使用的主頻300mhz的高端32位單片機它的性能已經(jīng)接近在90年代中期使用的專用處理器。在裸機的環(huán)境下對單片機系統(tǒng)進行開發(fā)和使用已經(jīng)被淘汰了， 嵌入式操作系統(tǒng)的大量使用使開發(fā)變的更簡單。一些高性能單片機已經(jīng)可以作為掌上電腦和手機的核心處理器， 它是操

39、作系統(tǒng)也可以是windows和linux。所以單片機的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)變的十分廣泛。3.4蓄電池電池其實是一種化學(xué)電源，它的工作原理是在氧化還原的反應(yīng)過程中將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。所有電池均可以分為正極、電解質(zhì)、負極、隔膜和容器五大部分組成。我們一般把電池分為一次電池和二次電池，其中一次電池是只能一次性放電的電池，二次電池是可以反復(fù)充放電，也稱可充電電池或蓄電池。因此在本設(shè)計中使用蓄電池。3.4.1、蓄電池的種類鉛酸蓄電池的優(yōu)點是：它原材料簡單、可靠性高、價格實惠。缺點是：不過它儲存的能量很少，與其他電池相比它的質(zhì)量重、體積大充電一次的行程短壽命也短，這樣就導(dǎo)致了選用的長期成本會很高。鎳氫蓄電池是一種

40、堿性的蓄電池，鎳氫蓄電池的實際使用壽命較長，并且它在使用時沒有記憶效應(yīng)，不過它的成本較高。初期投入雖然鎳氫蓄電池的成本比其他電池高，但由于他在儲存能量和實際實用壽命上有顯著的優(yōu)勢，所以，在日常長期的現(xiàn)實使用中與其他電池相比它的成本并不算高。鋰電池作為一種新被開發(fā)的高壓、高能量密度的可充放電電池，因其獨特的物理特性和電化學(xué)性能，它在民用和國防等各方面都具有廣闊的使用前景。其比較明顯的優(yōu)點是：質(zhì)量輕、儲存能量大、沒有環(huán)境污染、沒有記憶效應(yīng)、長期的使用壽命。目前科學(xué)家只開發(fā)了其理論電量的20%30%，因此還有很大的發(fā)展空間。鋰電池是綠色環(huán)保電池，使用鋰電池不會對造成環(huán)境污染。鎳鎘電池也被廣泛使用，他

41、的使用程度只比鉛酸蓄電池稍差，鎳鎘電池也可以做到快速充放電，使用壽命也很長，鎳鎘電池的使用壽命是鉛酸蓄電池的兩倍左右。它的“記憶效應(yīng)”是它在實際實用中的一個不可克服的缺陷，所以一些導(dǎo)不合里的使用可能致電池的容量減小。同時鎘有毒的，所以回收比較麻煩而且成本較高，為了免鎘對環(huán)境造成污染需要專門做好回收。鈉硫電池有以下優(yōu)點，一是質(zhì)量輕儲能高。它的比能量是100wh/kg，這個數(shù)字大約是鉛酸電池的34倍；另一個是電流大、放電功率高。鈉硫電池放電的電流密度實際可達到200300ma/mm2,在瞬時的時間里它可以放出較其他電池3倍的固體能量；還有一個就是充放電的效率很高。新型的密封鎳鋅蓄電池是一種被科學(xué)家

42、新研究出的蓄電池，他在儲存和大電流釋放的方面有很大的優(yōu)勢。它的優(yōu)點主要是因為它的比能量高達50wh/k以上這個數(shù)字相當(dāng)可觀，單位體積內(nèi)儲存的能量超過了鎳鎘電池，但小雨鎳氫電池。當(dāng)電池發(fā)生大電流放電時電池依然可以保持一個相對平穩(wěn)的電壓將而且與其他電池相比它的壽命也很長。鎳鋅電池在外廓上與鉛酸電池、鉛酸電池都具有很好的兼容性。鋅氧電池是一種應(yīng)用金屬和空氣做成的電池，所以它還被稱為是鋅空氣電池。理論上高達1350wh/kg的比能值是鋅氧電池被大家看好的主要原因，現(xiàn)在實際的比能量值是230wh/kg，所以依然有很大發(fā)展前途，這樣已經(jīng)相當(dāng)于鉛酸電池的8倍。由于它的優(yōu)越性能和前景的發(fā)展非常廣闊，它一直被科

43、學(xué)家認(rèn)為有很高的研究價值。3.4.2、蓄電池快速充電技術(shù)一般的充電的技術(shù)是采用小電流慢充的方式，對一個新的鉛酸蓄電池第一次的充電時間需要70h以上，在平時的普通充電時間也需10h以上。蓄電池的充電時間過長，不但會使監(jiān)測的時間很長、造成不必要的電能浪費，還會限制蓄電池的多次循環(huán)利用次數(shù)，在一些需要快速充放電的地方不合適，并會增加正常維護的工作量。一次采用一些快速充電的方法是必要的，這樣能不僅夠縮短蓄電池的充電時間，同時能夠提高充電效率，在一定程度上節(jié)約了能源，并且滿足了工業(yè)上一些有特殊要求的技術(shù)，具有非常重要的現(xiàn)實意義。圖2.1 蓄電池可接受的充電電流曲線圖上是蓄電池能夠承受的充電電流曲線，從上

44、圖可以看出，在充電過程中如果想保證蓄電池的內(nèi)部就不會大量的產(chǎn)生氣泡就必須控制充電電流不大于蓄電池能夠承受的最大電流。一般兩階段充電法方法就是在充電時起初控制電流恒定，到了后期保持電壓恒定、。在充電起初，實際的充電電流要小于蓄電池可能夠承受的充電電流，因次初期的充電時間會被大大延長；到了充電過程的后期，實際的充電電流又遠遠大于蓄電池能夠接受的最大電流，因次在蓄電池內(nèi)部會產(chǎn)生大量的氣泡。這樣就導(dǎo)致蓄電池充電時間較長而且充電的效率還不高。新型的快速充電技術(shù)的理論依據(jù)就是對整個充電過程進行實時監(jiān)控分階段控制，只要能夠保證充電實際電流始終接近但不超過蓄電池的承受最大電流，那么整個過程的充電速度就會很大的

45、被加快，同時也能保證產(chǎn)生很少的氣泡率。3.5、led路燈 路燈在城市照明系統(tǒng)中一直是最核心的部分，以前我們使用的路燈從白熾燈到高壓鈉燈，它們都是360度發(fā)光光源，用它們對地面照明的光損會很大這樣就造成了對電能的不必要的浪費。由于以上所缺陷，科學(xué)家一直致力于從新開發(fā)一種新型的高效節(jié)能的led路燈，led路燈的出現(xiàn)對在城市照明系統(tǒng)中的節(jié)能具有非常重要的意義。由于led路燈的發(fā)光特性是定向的，所以他的功率消耗低，驅(qū)動和響應(yīng)速度快而且很抗震，在使用壽命上也要比傳統(tǒng)的路燈長很多，而且他還綠色環(huán)保沒有環(huán)境污染，所以led路燈逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的高壓鈉燈，成為新一代的節(jié)能路燈。led屬于是固體冷光源，他質(zhì)量輕，體

46、積小，結(jié)構(gòu)堅固，而且需要的工作電壓低，在實際使用中壽命很長。從光效角度來說led確實不能算是個高光效的光源，不過可見效率達到80%90%的led確實很適合做光源。相比之下白熾燈只有10%-20%。通過對單個led的集成，它們就足夠滿足使用要求了。led路燈有以下特點： 1、led路燈發(fā)出的光是單向傳播的，不會發(fā)生漫射，這樣就使光照效率很高。2、現(xiàn)在的led光源的光率可以達達110-130lm/w，而且這并不是極限，它在理論上可以達250lm/w。相比于高壓鈉燈的發(fā)光效率led光源有了很大的增長，因此，在總體光效方面led路燈就要比高壓鈉燈有很大的優(yōu)勢。3、在光顯色性方面led路燈與高壓鈉燈相比

47、也有很大的優(yōu)勢，高壓鈉燈是23而led路燈是75，科學(xué)研究表明，當(dāng)人的心里上感覺到相同亮度時，采用led路燈需要的光照強度可以降低20%以上，（英國研究出的標(biāo)準(zhǔn)）。 4、led路燈的光衰減很低，大約是每年3%左右，在10年以后依然符合照度要求，相對的高壓鈉燈就很大，大概每年是30%左右，所以自長期使用上led路燈就比高壓鈉燈要更合適。 5、led屬于是低壓器件，他的驅(qū)動電壓很低因此在安全用電上很符合要求，每一個led燈的功率大約為1瓦，所以他使用的電源也是安全電源，非常適合應(yīng)用于公共場所。 6、每單元led體積都很小，所以非常適合集成在一起做成小器件，而且他的使用壽命很長，大概是5萬小時以上，

48、這是傳統(tǒng)路燈所無法相比的。7、結(jié)構(gòu)堅固：led路燈的結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)路燈要堅固，在運輸安裝過程中更方便，也不需要埋電纜加鎮(zhèn)流器。實在節(jié)省了很多的費用。 3.6、電池充放電技術(shù)3.6.1蓄電池在主充、均充、浮充各階段的自動轉(zhuǎn)換目前，主充、均充、浮充三個階段法是目前在我國范圍內(nèi)的大多數(shù)充電電池正在使用的快速充電法。在各階段的自動切換上一般采用的是：設(shè)定充電電流當(dāng)達到這個電壓自動轉(zhuǎn)換或者是蓄電池兩端的轉(zhuǎn)換電壓值，當(dāng)采樣得到的電流或電壓值達到設(shè)定值時，系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)換。3.6.2充電程度判斷為了更好的控制充電電流我們的設(shè)計需要對蓄電池的充電程度進行檢測做好實時控制。目前流行的對于充電程度的判斷方法通常采用：檢測

49、蓄電池在極化后的兩端電壓變化的方法。充電伊始蓄電池端電壓變化率不大；當(dāng)過程進行到了中間階段，就會出現(xiàn)變化率很大的端電壓；當(dāng)過程進行到了充電的末期，兩端的電壓的變化率又變的極小。為了對判斷蓄電池的充電階段，需要設(shè)計一個電路對蓄電池的端電壓變化率進行實時的檢測。3.6.3停充控制蓄電池充電時當(dāng)電壓達到一定數(shù)值時，必須及時的迅速切斷電流停止充電，不然蓄電池會因為過分充電產(chǎn)生大量氣泡，并且發(fā)生失水和溫升等不良反應(yīng)，這些過分充電的反應(yīng)會導(dǎo)致蓄電池的壽命降低。因此，需要對蓄電池的充電情況進行實時監(jiān)控，使電池充滿電又沒發(fā)生過充現(xiàn)象。主要的控制方法是通過對電池兩端的電壓監(jiān)測來決定何時停止充電。一般情況下，蓄電

50、池兩端的電壓都有一個極化電壓，當(dāng)這個電壓值出現(xiàn)時電池充電剛好完成，一般這個數(shù)值是在50mv100mv之間，使用一些方法來測量單個單格電池極化時的電壓，在通過計算算出電池組的極化電壓。一些科學(xué)家的研究表明，每個電池因為在結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分及電學(xué)性質(zhì)等技術(shù)上存在微小的差別，但這不會影響整體的控制。因此采用相同的電池組成電池組進行控制更方便。這樣的測試方法有以下優(yōu)點：1）不需再增加溫度補償；2）電池不會出現(xiàn)連續(xù)浮充，實際應(yīng)用中對電池連接使用的電線的腐蝕降低；3）相同型號在相同情況下使用，構(gòu)成電池組可以減少計算；4）可以任意增加電池擴大容量；5）每個電池都被充分利用，而且不會降低使用壽命。第四章 太陽能路

51、燈聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計。本文是通過單片機ht46r232來控制蓄電池的充放電，當(dāng)白天日照強度很高時，太陽能電池板能夠?qū)⒐饽苻D(zhuǎn)化為電能，經(jīng)過系統(tǒng)電路的轉(zhuǎn)換、調(diào)節(jié)儲存到蓄電池中。當(dāng)夜晚沒有陽光時，蓄電池放電，為led路燈照明提供電能。路燈的通斷是通過光照強度影響光敏電阻來控制的。系統(tǒng)通過感光探測器探測室外的光強，白天時光照強度大系統(tǒng)自動關(guān)閉路燈，夜晚是光照強度低，系統(tǒng)自動啟動路燈。系統(tǒng)自動檢測蓄電池的電量，當(dāng)由于長時間的陰雨天氣或蓄電池長期使用導(dǎo)致電量不足時，系統(tǒng)檢測到的電壓值低于蓄電池設(shè)定值，系統(tǒng)給工作人員發(fā)短信，對照明系統(tǒng)進行人工控制。目前，獨立光伏控制系統(tǒng)在太陽能路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計中被廣泛

52、使用。其主要由六個部分組成：發(fā)電用的太陽能電池板、儲存和供電用的蓄電池、照明用的led 路燈、控制用的控制器、內(nèi)部的充電電路、充放電/驅(qū)動負載的電路。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。太陽能電池板輸出經(jīng)cuk 電路調(diào)節(jié)后直接與蓄電池連接，系統(tǒng)主控芯片采用盛群單片機。圖4.1太陽能路燈的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4.1光伏電池最大功率點設(shè)置很多的因素都會影響到太陽電池的輸出,尤為突出的是光照強度和電池板周圍的溫度。 在周圍環(huán)境條件不同時, 通過檢測得到的太陽電池輸出曲線各不相同, 那么得到的最大功率點也就會不同。光照變強, 太陽電池能電池實際能夠輸出的功率也就越大；而太陽電池本身是溫度越低,太陽電池實際能夠輸出的功率越大。其

53、特性曲線見下圖:圖4.2 太陽能電池的功率從圖中的曲線可以看出, 太陽電池是輸出特性是非線性, 他的最大功率點是變化的，隨著日照情況和溫度情況上下變動。每條曲線中得到的最大功率點都對應(yīng)一個電池輸出電壓，也是唯一一個電壓值。 所以, 為了充分的不浪費的利用太陽能, 及時的調(diào)節(jié)太陽電池的輸出電壓，使電壓值一直在最大功率點的位置這就是最大功率點的跟蹤的初始思路。最大功率點的跟蹤:本文的設(shè)計是使用對dc-dc 變換器的輸出端電壓測量的方法來對實現(xiàn)最大功率點的跟蹤，dc-dc 轉(zhuǎn)換電路是直接對直流電源進行調(diào)壓，得到的還直流電壓, 這個電路是通過對電壓是控制將不可控的直流電源變?yōu)榭梢钥刂频闹绷鬏敵龅淖儞Q電

54、路。本系統(tǒng)中采用的模式是升壓的方法，電路將太陽能電池板發(fā)出的不穩(wěn)定直流低壓，轉(zhuǎn)化穩(wěn)定的直流電壓，然后用于給蓄電池充電。圖4.3 dc-dc 轉(zhuǎn)換電路原理圖由于太陽電池的輸出電壓變化范圍較大, 采用的升降壓式dc-dc 轉(zhuǎn)換電路。蓄電池的電壓采集電路：圖4.4 蓄電池的電壓采集電路在最大功率點進行實時的跟蹤控制時, 需要對太陽電池板和直流轉(zhuǎn)直流的轉(zhuǎn)換電路輸出端的電壓和電流進行不斷的測量, 再使用單片機的帶a/d 轉(zhuǎn)換器的端口將模擬信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號輸入到單片機，使用設(shè)定的程序進行分析運算后，給dc-dc 轉(zhuǎn)換電路中的開關(guān)管輸出pwm 控制脈沖進行控制。對輸出電壓的測量需要用到差動放大器一般選擇性能

55、比較高是。 在對直流轉(zhuǎn)直流的轉(zhuǎn)換電路輸出端的電流進行檢測時, 本設(shè)計采用的是測量電阻兩端電壓取樣的方法, 運放使用是可編程的高電壓增益差動放大器。單片機使用勝群的ht46r232單片機。4.2控制電路的硬件設(shè)計控制電路的主控芯片采用盛群單片機，主要控制功能包括：太陽能板電壓采集；光控電路；蓄電池電壓采集；卸荷電路控制；led 燈頭控制；rs485 通信；gsm模塊發(fā)送短信控制；路燈開關(guān)控制；工作模式控制等。4.2.1 太陽能電池板的電壓采樣電路圖4.5 太陽能電池板電壓采樣電路如圖所示，太陽能板電壓采樣電路采用電阻分壓采樣的方法進行采樣，電容c為電源濾波。通過選擇并聯(lián)太陽能電池板來調(diào)節(jié)輸出端電

56、壓，從而給單片機以合適的輸入電壓。其中d為防反充二極管。d作用是在電池板因為陰雨天氣和在夜晚不發(fā)電時蓄電池對它放電，也能起到電池板的短路故障發(fā)生時被蓄電池反涌放電。二極管串聯(lián)在設(shè)計的電路中可以起正向?qū)ǚ聪蚪刂沟淖饔谩Ｓ捎谛枰艹惺芎艽蟮碾娏?，但又要求正向電壓降要很小，反向飽和電流也不能很大。所以最理想是選擇整流二極管。4.2.2光控電路圖4.6 光控電路 光控電路的功能是根據(jù)室外的光照強度來控制路燈的通斷。在這個電路中采用了兩個光敏電阻，通過光敏電阻的特性變化來影響電路的輸出，達到更準(zhǔn)確的控制的目的。同時也可以防止路燈在白天的誤動作。如圖所示，電路中加在三極管q5,q6基極的電壓，是由光敏電

57、阻l11和l21分壓而得到的。沒有陽光照射到光敏電阻時，光敏電阻的阻值會變得很大，電阻接近1m歐姆。此時，光敏電阻上的壓降會很大，加到三極管上的電壓也會很大，三極管導(dǎo)通，輸入給單片機的是低電平。相反，當(dāng)陽光照射到光敏電阻時，光敏電阻的阻值會變的很小，約為15k歐姆。此時，光敏電阻上的壓降會變小，三極管就截止，輸進單片機高電平。這里采用了兩個光敏電阻同時工作。編程的時候使用邏輯與，只有兩路都是低電平的時候才判斷為是黑夜4.2.3卸載電路圖4.7卸載電路這個電路主要是在蓄電池充電電壓達到一定值時，將多余的電壓導(dǎo)出，起到保護蓄電池的作用。當(dāng)pwm給出的信號是高電平時，q1變成導(dǎo)通，q2、q3依然不導(dǎo)通。電路不工作。當(dāng)pwm給出的是低電平時，q1因為得到的低電壓不導(dǎo)通q2、q3由于高電壓導(dǎo)通蓄電池對地放電，這樣就起到卸荷的效果保護了蓄電池。4.3 通訊系統(tǒng)的設(shè)計圖4.7 通訊系統(tǒng)圖總系統(tǒng)圖如圖所示，單片機采用ht46r232單片機，gsm模塊選用tc35i。ht46r232單片機具有雙串口，單片機的一路串口與從機進行rs-485 通信，另一個串口接gsm模塊，用于與tc35i的通訊連接，在接到相應(yīng)的信號后，控制tc35