本文詳細(xì)的介紹了針對(duì)現(xiàn)有的太陽(yáng)能控制器進(jìn)行改造，將光伏電源最大功率點(diǎn)設(shè)置集成到太陽(yáng)能控制器中，借助于串口通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)了主從機(jī)的通信連接，借助GSM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了主機(jī)與監(jiān)控中心之間的通信連接，最終實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能控制系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控。因此該系統(tǒng)不僅提高了太陽(yáng)能的利用效率，還實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能控制器間的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，提高了現(xiàn)有太陽(yáng)能路燈控制器的使用價(jià)值。

由于我們知道的目前太陽(yáng)能路燈控制系統(tǒng)都是屬于獨(dú)立光伏控制系統(tǒng)，主要由六個(gè)部分組成：太陽(yáng)能電池、蓄電池、LED路燈、控制器、充電電路、放電/負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路。主機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。太陽(yáng)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DSPIC30F3011單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能板電壓采集、蓄電池電壓采集、控制CUK 電路、控制LED燈頭、主從機(jī)間485通信、主機(jī)與監(jiān)控中心或工作人員間的連接等功能。

圖1 主機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

我們由上圖的結(jié)構(gòu)圖可以看到控制電路的主芯片采用DSPIC30F3011，主要控制功能包括：太陽(yáng)能板電壓采集；CUK電路選通控制；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(kāi)關(guān)控制；工作模式控制等。主機(jī)原理圖如圖2、圖3和圖4所示，其中圖2為主控芯片DSPIC30F3011的原理圖。圖3所示為電壓采樣電路和CUK電路，由于太陽(yáng)能板電壓和電池電壓都在0～35V變化，而單片機(jī)的A/D輸入電壓范圍為0～5V，所以對(duì)采樣電壓進(jìn)行分壓處理后傳送給單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換通道，CUK電路用于調(diào)節(jié)太陽(yáng)能板的最大輸出功率點(diǎn)，其選通開(kāi)關(guān)通過(guò)單片機(jī)PWM3輸出控制?！　?nbsp;

圖2 DSPIC30F3011原理

圖3 電壓采樣電路和CUK電路

下圖為L(zhǎng)ED燈頭控制電路和卸荷電路，單片機(jī)通過(guò)對(duì)太陽(yáng)能板和蓄電池電壓監(jiān)測(cè)來(lái)控制LED燈頭，通過(guò)PWM0和PWM1分別來(lái)調(diào)節(jié)LED燈的開(kāi)關(guān)及亮度。當(dāng)蓄電池電壓高壓30V時(shí)，單片機(jī)通過(guò)對(duì)PWM2腳的控制啟動(dòng)卸荷，實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池的放電。

圖4 LED燈頭控制電路和卸荷電路

太陽(yáng)能路燈聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的總體通信連接圖如圖5所示，DSPIC30F3011單片機(jī)具有雙串口，主機(jī)中的一路串口與從機(jī)進(jìn)行RS-485通信，另一路串口用于控制GSM模塊，即與MC39i模塊進(jìn)行通信連接，控制MC39i發(fā)送短信給監(jiān)控中心。

圖5 總體通信連接

一般來(lái)說(shuō)由于太陽(yáng)能的路燈間距大致為幾十米，所以系統(tǒng)中主從機(jī)間的通信連接的距離可以達(dá)到幾百米甚至上千米，最大傳輸速率為10 Mb/s，而且還可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)通信方式，從而可以建立起一個(gè)小范圍內(nèi)的局域網(wǎng)。圖6為DSPIC30F3011單片機(jī)與MAX485連接的硬件連接圖，DSPIC30F3011與MAX485之間通過(guò)6N136進(jìn)行隔離，以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。主、從機(jī)均留出串口與MAX485連接，各個(gè)MAX485芯片的A、B和GND管腳相互連接。主、從機(jī)不斷地對(duì)太陽(yáng)能板電壓和蓄電池電壓進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)生低電時(shí)從機(jī)將及時(shí)向主機(jī)傳送信息。基于GSM通信技術(shù)的無(wú)線測(cè)控系統(tǒng)具有通用性好、地理覆蓋面廣、免調(diào)試維護(hù)、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低和控制方式靈活等特點(diǎn)，因此主機(jī)和監(jiān)控中心間采用GSM通信模塊進(jìn)行信息傳輸。DSPIC30F3011單片機(jī)對(duì)太陽(yáng)能板電壓和蓄電池電壓進(jìn)行采樣比較，當(dāng)采樣值低于設(shè)定值時(shí)發(fā)送短信“太陽(yáng)能板電壓不足”或“蓄電池電壓不足”給監(jiān)控中心，單片機(jī)還可以對(duì)路燈工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，出現(xiàn)異常時(shí)，以短信形式傳送給監(jiān)控中心。

圖6 DSPIC30F3011與MAX485 接線