周向陽(yáng) 卜燕 劉滿祿

西南科技大學(xué)工程技術(shù)中心，四川 綿陽(yáng) 621010

太陽(yáng)能LED路燈的智能調(diào)光系統(tǒng)

周向陽(yáng) 卜燕 劉滿祿

西南科技大學(xué)工程技術(shù)中心，四川 綿陽(yáng) 621010

隨著太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)和 LED 照明技術(shù)的發(fā)展，太陽(yáng)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(yáng)能LED智能調(diào)光系統(tǒng)，系統(tǒng)通過(guò) 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(hào)，從而控制XL6003降壓恒流源的驅(qū)動(dòng)，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(yáng)能光伏發(fā)電；XL6003；PWM；Atmega16單片機(jī)

引言

太陽(yáng)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(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能是世界各國(guó)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(guó)城市化進(jìn)程的加快，綠色、高效、長(zhǎng)壽命的LED路燈逐漸走入人們的視野。

1 太陽(yáng)能智能調(diào)光系統(tǒng)原理

總體設(shè)計(jì)：在太陽(yáng)能控制器的控制下，白天通過(guò)太陽(yáng)能電池組件采集太陽(yáng)光的能量，并將其轉(zhuǎn)化為電能存儲(chǔ)起來(lái)，即向蓄電池充電；同時(shí)利用光強(qiáng)傳感器檢測(cè)光線的強(qiáng)弱，并將檢測(cè)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(hào)，控制LED路燈可根據(jù)環(huán)境亮度不同自動(dòng)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(gè)型號(hào)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(jiǎn)化。

2.2 電源電路

系統(tǒng)太陽(yáng)能供電，24V蓄電池電壓經(jīng)過(guò)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(cè)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(cè)較大范圍的光強(qiáng)度變化（1lux-65535lux）。

2.4 XL6003太陽(yáng)能的LED驅(qū)動(dòng)模塊

LED電源驅(qū)動(dòng)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(dòng)芯片可直接由EN端輸入PWM方波。XL6003可驅(qū)動(dòng)24顆1WLED，輸入電壓為12V或24V的直流。

3 軟件設(shè)計(jì)

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(jì)思想，以主程序?yàn)楹诵脑O(shè)置了2個(gè)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(guò)程中通過(guò)主程序調(diào)用個(gè)功能模塊子程序。這樣使得整個(gè)程序清晰、簡(jiǎn)單、可讀性高。

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(cè)，通過(guò)AVR輸出PWM波，實(shí)現(xiàn)LED路燈實(shí)時(shí)亮度調(diào)節(jié)，以達(dá)到節(jié)能的效果。同時(shí)還加入了太陽(yáng)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