周向陽 卜燕 劉滿祿

西南科技大學(xué)工程技術(shù)中心，四川 綿陽 621010

太陽能LED路燈的智能調(diào)光系統(tǒng)

周向陽 卜燕 劉滿祿

西南科技大學(xué)工程技術(shù)中心，四川 綿陽 621010

隨著太陽能光伏發(fā)電技術(shù)和 LED 照明技術(shù)的發(fā)展，太陽能LED路燈已進(jìn)入了城市照明領(lǐng)域。本文介紹了一套基于ATmega16的太陽能LED智能調(diào)光系統(tǒng)，系統(tǒng)通過 BH1750FVI傳感器采集外界的光照強(qiáng)度，將采集的數(shù)據(jù)反饋給ATmega16單片機(jī)，經(jīng)處理后產(chǎn)生PWM信號，從而控制XL6003降壓恒流源的驅(qū)動，最后實(shí)現(xiàn)了能自由控制 LED 燈的亮度的節(jié)能照明系統(tǒng)，從而提高具有提高用電效率、節(jié)約電能以及保護(hù)環(huán)境的作用。

太陽能光伏發(fā)電；XL6003；PWM；Atmega16單片機(jī)

引言

太陽能是取之不盡、用之不竭的,是人類能夠自由支配的能源。在世界能源短缺、環(huán)境污染日益嚴(yán)重的今天，充分開發(fā)利用太陽能是世界各國政府可持續(xù)發(fā)展的能源戰(zhàn)略決策。與傳統(tǒng)的照明工具相比，超高亮白光LED照明源體積小、重量輕、方向性好并可耐各種惡劣條件，在功耗、壽命以及環(huán)保等方面有不可比擬的優(yōu)越性。目前道路照明與人們生產(chǎn)生活密切相關(guān)，隨著我國城市化進(jìn)程的加快，綠色、高效、長壽命的LED路燈逐漸走入人們的視野。

1 太陽能智能調(diào)光系統(tǒng)原理

總體設(shè)計：在太陽能控制器的控制下，白天通過太陽能電池組件采集太陽光的能量，并將其轉(zhuǎn)化為電能存儲起來，即向蓄電池充電；同時利用光強(qiáng)傳感器檢測光線的強(qiáng)弱，并將檢測數(shù)據(jù)傳送給控制核心ATmega16； ATmega16根據(jù)處理結(jié)果單片機(jī)輸出PWM信號，控制LED路燈可根據(jù)環(huán)境亮度不同自動調(diào)節(jié)LED亮度。系統(tǒng)總體方框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件組成

2.1 AVR單片機(jī)控制電路

ATmega16是基于增強(qiáng)的AVR RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微控制器。選擇這個型號的單片機(jī)主要考慮到具有直接輸出PWM和與TWI通信的作用，使得外圍電路得到了大大的簡化。

2.2 電源電路

系統(tǒng)太陽能供電，24V蓄電池電壓經(jīng)過L7805穩(wěn)壓后產(chǎn)生5V電壓，作為控制器的主電源。

2.3 光強(qiáng)檢測模塊

BH1750FVI是一種用于兩線式串行總線接口的數(shù)字型光強(qiáng)度傳感器集成電路。利用它的高分辨率可以探測較大范圍的光強(qiáng)度變化（1lux-65535lux）。

2.4 XL6003太陽能的LED驅(qū)動模塊

LED電源驅(qū)動電路。由于采用的是PWM調(diào)光的方式，為了減少不必要的外圍的電路，選擇的驅(qū)動芯片可直接由EN端輸入PWM方波。XL6003可驅(qū)動24顆1WLED，輸入電壓為12V或24V的直流。

3 軟件設(shè)計

系統(tǒng)的TWI讀取程序流程圖如圖2。本程序采用模塊化設(shè)計思想，以主程序為核心設(shè)置了2個功能模塊子程序：l是BH1750的TWI讀取程序；2是PWM產(chǎn)生模塊。運(yùn)行過程中通過主程序調(diào)用個功能模塊子程序。這樣使得整個程序清晰、簡單、可讀性高。

4 結(jié)束語

經(jīng)過實(shí)驗驗證，本系統(tǒng)達(dá)到了很好的節(jié)能和改善照明環(huán)境的效果。本文采用了BH1750作為環(huán)境亮度檢測，通過AVR輸出PWM波，實(shí)現(xiàn)LED路燈實(shí)時亮度調(diào)節(jié)，以達(dá)到節(jié)能的效果。同時還加入了太陽能光伏發(fā)電，使智能照明系統(tǒng)達(dá)到節(jié)能、環(huán)保的目的。

圖1 系統(tǒng)總體方框圖

圖2 系統(tǒng)的TWI讀取程序流程圖

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10.3969/j.issn.1001-8972.2012.10.095