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发布时间：2024-03-26 08:08:59 来源：zoty中欧体育全站 作者：中欧体育app下载官网
3、该具有环境亮度检测和控制功能，当处于暗（亮）环境下能够自动开（关）灯，为了演示方便，在现场演示时，当调光台灯（模拟自然光）较暗（较亮）时相当于暗环境（亮环境），此时另一个白光LED（模拟路灯）将被点亮（熄灭），以此实现光控功能。
安装在公共场所或道路两旁的路灯，通常是随环境的亮和暗而自动的关断和开启或者自身亮度，同时可以对消耗的电功率进行测量。实验时用1W白光LED（3.）代替路灯，用调光台灯替代环境光线变化。
(1)光敏采样部分,当光敏三极管处于不同光照强度下,它的阻值变化很大.将光敏三极管串联一个适当的电阻,接入电路中,输出量作为开关值.无光照强度或光照强度很小时,采样值接近VCC.当光照强度增加到一定程度时,采样值为一个较小值,并且随着光照继续增强,采样值也随着减小.(2)电位器调节电压部分.当光照达到一定强度时,通过调节电位器改变它的电压,使之与光敏采样部分的采样值相等即可.(3)集成运放器部分.需要用到集成运放器的开环性能和闭环性能.当集成运放处于开环状态时.它是一个电压比较器,对同相输入端和反相输入端的电压进行比较.若同相输入端的电压高于反相输入端的电压,则输出高电平;若同相输入端的电压低于反相输入端的电压,则输出零(单电源)或低电平(双电源).(4)三极管放大部分.使用三极管对集成运放器的微弱输出电流进行放大,从而使led灯能正常发光.2.元件选择
光敏三极管和普通三极管相似，也有电流放大作用，只是它的集电极电流不只是受基极电路和电流控制，同时也受光辐射的控制。通常基极不引出，但一些光敏三极管的基极有引出，用于温度补偿和附加控制等作用。光敏三极管又称光电三极管，它是一种光电转换器件，其基本原理是光照到P-N结上时，吸收光能并转变为电能。当光敏三极管加上反向电压时，管子中的反向电流随着光照强度的改变而改变，光照强度越大，反向电流越大，大多数都工作在这种状态。当具有光敏特性的PN 结受到光辐射时，形成光电流，由此产生的光生电流由基极进入发射极，从而在集电极回路中得到一个放大了相当于β倍的信号电流。不同材料制成的光敏三极管具有不同的光谱特性，与光敏二极管相比，具有很大的光电流放大作用，即很高的灵敏度。
本次设计选择的是3DU33型号光敏三极管.在1000lx，V=10v条件下，电流典型值为10 mA.故可推测在1000lx,V=5A条件下，电路大约为5mA。且在有光条件下，电流最小值为2 mA.电路图如下
LM358里面包括有两个高增益、独立的、内部频率补偿的双运放，适用于电压范围很宽的单电源，而且也适用于双电源工作方式，它的应用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运放的地方使用 电路如下
本次选用S8050 NPN型三极管。三极管8050是非常常见的NPN型晶体三极管，在各种放大电路中经常看到它，应用范围很广，主要用于功率放大、开关。参数： 耗散功率0.625W（贴片：0.3W）
集电极电流0.5A 集电极--基极电压40V 集电极--发射极击穿电压25V 集电极-发射极饱和电压 0.6V 特征频率fT 最小150MHZ 典型值产家的目录没给出 引脚排列为EBC或ECB 838电子
光敏采样值输出到前1/2 LM358同相输入端，电位器调节部分电压输出到前1/2 LM358反相输入端。当同相输入端电压值高于反相输入端电压值时，U1A输出高电平，反之输出零。U1B是引入负反馈闭环的运算放大器，可以由理想集成运算放大器虚短，虚端方法来分析电路。当U1A输出为零时，反相输入端电平也为零，U1B输出为0，led灯灭。当U1A输出高电平时，由虚短可判断反相输入端电压也为等值高电平。三极管工作在放大区，放大电流，led灯亮。
理论数据分析：在有一定光照条件下，光敏三极管的电流为2-5 mA.经计算考量，选取与光敏三极管串联的电阻为800欧。为使调节范围足够大，满足设计要求，选取R3=R6=1k,电位器R4=10k.在同相输入端大于反相输入端的电压值时，集成运算放大器最大输出几mA的电流，理论流过led灯最大电流为300mA。在光照足够强时，同相输入端电压值小于反相输入端，电压比较器输出零，此时三极管be间电压小于开启电压，三极管处于截止状态，流过led灯的电流为零。
仿真数据：无光照条件下，U1A同相输入端输入值即光敏部分采样值为4.993V，反相输入端电压值为2.363V，U1A输出4.023V，输出电流几乎为零。三极管基极电流为0.036A，流过led灯的电流值为0.400A（protues仿线三极管和光敏三极管，故分别用TIP41和光敏电阻代替，与理论数据分析有差距）实测数据: 无光时,U1A同相输入端电压为4.91V,反相输入端电压为3.74V,U1A输出端电压为4.01V,电流几乎为零.此时测得led灯两端电压约为3.20V.逐渐增大光照强度,发现某一时刻led灯开始明显变暗,并且随着光强缓慢增加,led灯继续变暗,直至只有微弱灯光.此时测得led灯两端电压为2.43V.整个过程中,U1A同相输入端电压始终小于反相输入端电压值,U1A输出电压为零.U2A同相及反相输入端电压都为零,输出端有0.64V电压.误差分析: 处于临界光照时,运算放大器同相及反相输入端电压差值很小,容易波动.运算放大器均是采用直接耦合的方式，直接耦合式放大电路的各级的Q点是相互影响的，由于各级的放大作用，第一级的微弱变化，会使输出级产生很大的变化。当输入短路时（由于一些原因使输入级的Q点发生微弱变化 象：温度），输出将随时间缓慢变化，这样就形成了零点漂移。产生零漂的原因是：晶体三极管的参数受温度的影响。解决零漂最有效的措施是：采用差动电路
本次课程实验设计是我们三人组齐心协力,默契的团队配合.从初期方案的确定,到实验室共同焊板子,还有后来共同解决遇到的电路问题,每个人都很积极地去解决困难.通过此次设计，能够一步了解了光敏三极管的原理和特性，把我们所学到的知识应用到了实践，结合模拟电路和数字电路知识，经一步巩固和掌握前面所学的知识，收获很大。
[1] 华成英，童诗白.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2006：74-116.[2] 谢自美 电子线路设计[M];华中科技大学出版社;[3] 百度文库,道客巴巴资料以及电子爱好者论坛等
摘要：本文设计了一种以STC12C5A60S2单片机为主控芯片的光伏路灯。设计中使用了单片机自带的A/D转换器进行电压、电流数据的采集；使用了两路PWM来控制MOSFET的导通，实现了太阳能电池板输出和蓄电池充电的控制；采用对I/O引脚高低电平的控制，来控制光耦器，从而控制蓄电池放电；采用了恒流来驱动LED照明；利用的分段式充电策略，优化了蓄电池充电，延长了蓄电池使用寿命；同时，利用太阳能电池板自身作为光控元件，提高了灵敏度。关键词：单片机
21世纪能源研究的热点问题是新能源技术。太阳能作为一种巨大的可再生能源，每天有着相当于数万亿桶石油燃烧的辐射能量到达地球表面[1]。丰富、广阔的太阳能资源被开发和利用，将会减少对不可再生能源的使用，减少对煤炭、石油等化石能源使用带来的污染，保护了生态环境，有利于生态环境走可持续发展的道路。可以说未来的能源结构基础离不开太阳能。太阳能将会成为主要的能源之一，它的应用前景也必将非常广泛。因此，对太阳能的开发和利用是利国利民的大事，有着重大意义。
路灯是日常生活中必不可少的公共设施，随着经济的发展，居民生活水平和质量的提高，路灯能耗增长的问题也随之而来。研究路灯低能耗问题也将成为一个重要的课题。LED照明技术的日渐成熟推动了照明行业的发展，LED作为照明设备的光源也被越来越多的选用。相比于日光灯，白炽灯等光源，LED具有工作电压低，能耗非常低，光效高，使用寿命长等优点[2]。因此，LED照明也会被广泛得推广和应用。
其中，太阳能发电系统为路灯供电，LED作为照明光源，将二者结合既节约了能源，又降低了能耗。这一设计用于校园、小区生活路灯中，很有现实意义。1.2 光伏路灯系统的研究现状
目前，光伏充电可分为以下几种类型：并联型光伏、串联型光伏、脉宽调制型光伏、智能型光伏、最大功率跟踪[4]。其中，最大功率跟踪，能判断系统在运行时的输出功率是否达到最大值，而且，还能随时调整太阳能电池始终运行在最大功率点处，控制性能高。控制负载采用的方式有光控、光控加时控、PWM调节负载、实时时钟四季变换等。的芯片有DSP、ARM、单片机等。相比而言，单片机芯片成本低，学校和小区路灯环境对光伏系统要求相对低，从经济简单的角度，选用单片机控制，采用光控比较实用。
获取最大功率的控制方法主要有恒定电压法、短路电流比例系数、扰动控制法、电导增量法等。虽然扰动控制法和电导增量法精度相对高，但是，考虑到在小型光伏系统率不是太大，恒定电压法简单、易于实现。1.3 本文研究的主要内容和结构
基于光伏发电理论和LED照明技术，本文设计一种光伏路灯系统。硬件方面，[5-7]以单片机STC12C5A60S2作为主控芯片，硬件电路设计包括电压、电流的信号采集电路，PWM信号的放大电路，控制系统的控制电源设计电路，LED恒流驱动电路。在控制方法方面，对太阳能电池采用恒定电压法的最大功率追踪；对蓄电池采用分段式充电的方法；对负载采用太阳能电池输出电压作为控制信号的光控方式；对蓄电池过放电采用I/O引脚控制光耦合器实现继电器动作，切除负载。
论文的结构: 第一章介绍设计研究的背景和意义，对光伏路灯的研究现状作了叙述，对论文的组织结构作介绍。
第二章介绍光伏发电的理论基础，对太阳能光伏发电的工作原理以及铅酸蓄电池的工作的基本原理分别进行了介绍。
第三章介绍研究设计中蓄电池充电的控制方法。第四章是设计的核心，对光伏路灯控制的硬件和软件进行设计，硬件电路包括电压、电流信号的采集，PWM信号放大，控制芯片电源等部分。
光伏发电系统是用来将吸收的太阳光光能转换成电能。它主要由太阳能电池方阵、充放电、蓄电池、负载等设备组成。光伏发电系统的结构框图用图2-1来描述。
其中，太阳能电池方阵选用156多晶100W一块（开路电压为21V左右），蓄电池选用12V60Ah的铅酸蓄电池两组，LED照明灯具选用12V30W的一盏。2.1.1 太阳能电池的物理基础
金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。它首先是由光子（光波）转换为电子、光能量转换为电能量的过程；其次，是形成电压的过程。有了电压就像筑高了大坝，如果两者之间连通，就会形成电流回路。其原理图可以用图2-2来描述。
太阳能电池其实就是一个大面积的平面二极管[4]，其工作的等效电路可以用图2-3中的模型来描述。图中把光照下的PN结看做一个理想二极管和恒流源并联，恒流源的电流即为光生电流IL，RL为外负载，通过PN结电流ID用二极管表示。
太阳能电池组件的性能参数主要有：短路电流、开路电压、峰值电流、峰值电压、峰值功率、填充因子和转换效率。其中，光电转换效率是衡量电池质量和技术水平的重要参数[4]。2.2 贮能装置
由于太阳能光伏发电系统的输入能量极不稳定，所以，一般需要配置储能装置（蓄电池系统）才能工作。而光伏发电产生的电能最适合的贮能方式是将电能转换为化学能，需要时将化学能转换为电能。
目。
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