本實用新型涉及一種路燈，特別是一種太陽能LED路燈控制器。

背景技術(shù)：

目前的太陽能LED路燈一般采用恒流驅(qū)動，控制器不能自動檢測蓄電池的容量并根據(jù)容量自動調(diào)節(jié)光照強度，當蓄電池容量足時，路燈能工作正常，容量不足時，路燈停止工作或切換到市電，這種太陽能LED路燈受季節(jié)、天氣的影響較大，不能滿足長時間照明的需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供一種能夠根據(jù)蓄電池剩余電量自動調(diào)整輸出功率的變功率太陽能LED路燈控制器。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種變功率太陽能LED路燈控制器，包括系統(tǒng)監(jiān)測單元，系統(tǒng)監(jiān)測單元輸入端接太陽能電板，輸出端接有狀態(tài)監(jiān)測單元、電壓監(jiān)測單元、時鐘單元和充電控制單元；狀態(tài)監(jiān)測單元、電壓監(jiān)測單元和時鐘單元接輸出保護單元，所述輸出保護單元通過功率控制單元接功率輸出單元，所述功率輸出單元接LED負載。

所述功率控制單元包括脈寬調(diào)制器，所述脈寬調(diào)制器連接有波形發(fā)生器。

所述狀態(tài)監(jiān)測模塊包括三極管Q3、比較器IC5、比較器IC1和比較器IC2；所述比較器IC1的同向輸入端接基準電壓U1，反向輸入端接太陽能電板正極S+和時鐘單元輸出端D；所述比較器IC1的輸出端并聯(lián)蓄電池正極B+后連接比較器IC2的同向輸入端，反向輸入端6接基準電壓U2，比較器IC2的輸出端接狀態(tài)監(jiān)測單元和比較器IC5；比較器IC2的輸出端串聯(lián)二極管D5與蓄電池正極B+串聯(lián)二極管D4后并聯(lián)接三極管Q3基極，三極管Q3集電極一路串聯(lián)電阻R4后接基準電壓U1，另一路串聯(lián)二極管D14后與蓄電池正極B+并聯(lián)接比較器IC5的同向輸入端，三極管Q3發(fā)射極接地，比較器IC5的反向輸入端接基準電壓U2，輸出端接輸出保護單元。

所述電壓監(jiān)測單元還包括比較器IC8，比較器IC8的同向輸入端通過限位電阻接蓄電池正極B+，反向輸入端接基準電壓U2，比較器IC8的輸出端連接輸出保護單元。

所述時鐘單元包括時鐘芯片IC7，時鐘芯片IC7連接有定時開關(guān)，時鐘芯片IC7輸出端D連接狀態(tài)監(jiān)測單元和功率控制單元。

所述輸出保護單元和功率控制單元包括線性鋸齒波形發(fā)生器IC3、脈寬調(diào)制器和比較器IC4，線性鋸齒波形發(fā)生器IC3接比較器IC4同向輸入端，脈寬調(diào)制器接比較器IC4反向輸入端，比較器IC4輸出端通過限流電阻R8接功率輸出單元。

所述功率輸出單元包括晶體管Q10，晶體管Q10柵極接限流電阻R8，源極接地，漏極接LED負極，LED燈正極串接電阻后接蓄電池正極B+。

所述充電控制單元包括比較器IC6、光電耦合器、三極管Q9和晶體管Q11，所述比較器IC6同向輸入端一路通過限位電阻接蓄電池正極B+，另一路通過電阻R37接地，反向輸入端接基準電壓U2，輸出端通過電阻R38接三極管Q9基極，三極管Q9集電極通過電阻R41接基準電壓U1，發(fā)射極接地，光電耦合器輸入側(cè)一端連接三極管Q9集電極，另一端接地，輸出側(cè)一端接基準電壓U2，另一端接晶體管Q11的柵極，晶體管Q11漏極接地，源極接太陽能電板負極S-。

本實用新型的有益效果是：本實用新型的控制器能夠根據(jù)蓄電池的剩余電量，自動調(diào)整輸出功率，使太陽能LED路燈受季節(jié)、天氣等因素的影響顯著降低，使太陽能LED路燈在有限的電量下能夠工作更長的時間。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。

圖1是系統(tǒng)監(jiān)測單元電路圖；

圖2是功率控制單元電路圖；

圖3是狀態(tài)監(jiān)測單元電路圖；

圖4是充電控制單元電路圖；

圖5是時鐘單元電路圖；

圖6是本實用新型實施例的電源模塊電路圖；

圖7是電壓監(jiān)測單元電路圖。

具體實施方式

參照圖1至圖7，一種變功率太陽能LED路燈控制器，包括系統(tǒng)監(jiān)測單元，系統(tǒng)監(jiān)測單元輸入端接太陽能電板，輸出端接有狀態(tài)監(jiān)測單元、電壓監(jiān)測單元、時鐘單元和充電控制單元；狀態(tài)監(jiān)測單元、電壓監(jiān)測單元和時鐘單元接輸出保護單元，輸出保護單元通過功率控制單元接功率輸出單元，功率輸出單元接LED負載；太陽能電板正極S+連接蓄電池正極B+，蓄電池連接有電源模塊，上述單元均由電源模塊12或蓄電池供電。所述功率控制單元包括脈寬調(diào)制器和與其相連的線性鋸齒波形發(fā)生器。

所述狀態(tài)監(jiān)測模塊包括檢測比較器S31、三極管Q3和比較器IC5，檢測比較器包括比較器IC1和比較器IC2；比較器IC1的同向輸入端接基準電壓U1，反向輸入端接太陽能電板正極S+和時鐘單元輸出端D，比較器IC1的輸出端并聯(lián)蓄電池正極B+后連接比較器IC2的同向輸入端，反向輸入端6接基準電壓U2，比較器IC2的輸出端接狀態(tài)監(jiān)測單元和比較器IC5；比較器IC2的輸出端串聯(lián)二極管D5與蓄電池正極B+串聯(lián)二極管D4后并聯(lián)接三極管Q3基極，三極管Q3集電極一路串聯(lián)電阻R4后接基準電壓U1，另一路串聯(lián)二極管D14后與蓄電池正極B+并聯(lián)接比較器IC5的同向輸入端，三極管Q3發(fā)射極接地，比較器IC5的反向輸入端接基準電壓U2，輸出端接輸出保護單元。

所述電壓監(jiān)測單元還包括比較器IC8，比較器IC8的同向輸入端通過限位電阻接蓄電池正極B+，反向輸入端接基準電壓U2，比較器IC8的輸出端連接輸出保護單元。

所述時鐘單元包括時鐘芯片IC7，時鐘芯片IC7連接有定時開關(guān)，時鐘芯片IC7輸出端D連接狀態(tài)監(jiān)測單元和功率控制單元。

所述輸出保護單元和功率控制單元包括線性鋸齒波形發(fā)生器IC3、脈寬調(diào)制器和比較器IC4，線性鋸齒波形發(fā)生器IC3接比較器IC4同向輸入端，脈寬調(diào)制器接比較器IC4反向輸入端，比較器IC4輸出端通過限流電阻R8接功率輸出單元。

所述功率輸出單元包括晶體管Q10，晶體管Q10柵極接限流電阻R8，源極接地，漏極接LED負極，LED燈正極串接電阻后接蓄電池正極B+。

所述充電控制單元包括比較器IC6、光電耦合器、三極管Q9和晶體管Q11，比較器IC6同向輸入端一路通過限位電阻接蓄電池正極B+，另一路通過電阻R37接地，反向輸入端接基準電壓U2，輸出端通過電阻R38接三極管Q9基極，三極管Q9集電極通過電阻R41接基準電壓U1，發(fā)射極接地，光電耦合器輸入側(cè)一端連接三極管Q9集電極，另一端接地，輸出側(cè)一端接基準電壓U2，另一端接晶體管Q11的柵極，晶體管Q11漏極接地，源極接太陽能電板 負極S-。

所述脈寬調(diào)制器包括三極管Q5，三極管Q5集電極一路接比較器IC4的反向輸入端，另一路接基準電壓U1，發(fā)射極接地，在發(fā)射極和集電極之間并聯(lián)有三極管Q6、三極管Q12和三極管Q13，三極管Q6，三極管Q12和三極管Q13的基極依次連接比較器IC5輸出端，比較器IC2輸出端和時鐘芯片IC7輸出端D。

當太陽能電板正極電壓S+大于蓄電池正極B+電壓時，且蓄電池正極B+電壓小于過充保護電壓時，比較器IC6的15腳電壓小于基準電壓U2，輸出端腳輸出低電平，三極管Q9截止，光電耦合器得電導通，晶體管Q11的柵極高電位，使源極，漏極導通，太陽能板正極S+經(jīng)過二極管D1、二極管D2、蓄電池正極、蓄電池負極、晶體管Q11漏源極到太陽能板負極S-，對蓄電池充電。當蓄電池電壓上升到過沖電壓時，比較器IC6的15腳電壓大于基準電壓U2，17腳輸出高電位。三極管Q9導通，光電耦合器沒有電流截至，晶體管Q11截止。太陽能板停止對蓄電池充電，蓄電池電壓回落到一定時，比較器IC6的15腳電壓小于基準電壓U2，17腳輸出低電位，重復前面的動作，對蓄電也充電。

當太陽能電板正極電壓S+大于設定上限值時，比較器IC1的2腳電壓大于3腳電壓，1腳輸出低電壓，則比較器IC1的5腳為低電平，7腳輸出低電平；三極管Q3因基極為高電壓而導通，IC5的10腳則為低電平，8腳輸出低電壓。7腳、8腳為低電壓則三極管Q8截止，三極管Q5導通，IC4的13腳為低電平，11腳輸出低電平，晶體管Q10截止，LED燈滅。

當太陽能電板正極電壓S+小于設定下限值時，比較器IC1的3腳電壓大于2腳電壓，則1腳輸出高電平，蓄電池正極B+通過電阻R25、電阻R24、電阻R21給比較器IC1的5腳1個分壓，當蓄電池正極B+電壓高時，5腳電壓大于基準電壓U2，7腳輸出高電平，當蓄電池正極B+電壓較低時，5腳電壓小于基準電壓U2，7腳輸出低電平。當比較器IC1的7腳為高電壓時，則比較器IC5的8腳輸出電瓶為低電平，則三極管Q5截止，基準電壓U1通過電阻R9、電阻R12分壓給比較器IC4的 13腳，線性鋸齒波形發(fā)生器IC3輸出高頻線性鋸齒波到比較器IC4的12腳，則比較器IC4的11腳輸出寬脈沖方波給晶體管Q10，晶體管Q10處在受控的開關(guān)狀態(tài)，LED燈則在額定功率下工作，當蓄電池容量超過80%以上時，蓄電池正極B+電壓接近最高，則比較器IC8的20腳輸出高電平，三極管Q12則導通，比較器IC4的13腳電壓將下降一些，11腳輸寬脈沖將減小一些，以平衡因蓄電池正極B+電壓過高造成LED燈在超過額定功率工作的不良后果。

當蓄電池正極B+電壓回落到一定電壓時，比較器IC8的20腳輸出低電平，LED燈將恢復在原工作狀態(tài)。當設定的時定到時，時鐘單元IC7的13腳輸出高電平，一路到比較器IC4的2腳，則1腳為低電壓，則7腳也為低電壓，則三極管Q3截止，比較器IC5的8腳輸出高電壓，三極管Q6導通，另一路加到三極管Q13的基極，三極管Q13也導通，將使比較器IC4的11腳輸出窄脈寬信號經(jīng)晶體管Q10，使LED燈工作在小功率狀態(tài)下直到天亮。

當蓄電池容量降到40%時，蓄電池正極B+電壓下降，則比較器IC2的7腳為低電壓，且設定的時定未到時，則比較器IC5的8腳為高電壓，三極管Q6導通，比較器IC4的11腳輸出較寬的脈沖信號經(jīng)晶體管Q10，使LED燈工作在較大功率狀態(tài)下，當設定時間到時，時鐘單元IC7的13腳輸出一個高電平給三極管Q13基極，三極管Q13導通，三極管Q6、三極管Q13的導通使得比較器IC的11腳輸出窄脈沖給晶體管Q10，使LED由較大功率狀態(tài)轉(zhuǎn)為在小功率狀態(tài)下工作。

白天由于光線強，太陽能電板電壓高，檢測系統(tǒng)檢測太陽能電板的電壓與各比較器進行比較，當太陽能電板上的電壓高于設定關(guān)燈電壓以上時比較器，第三比較器、比較器IC5都輸出低電壓信號給狀態(tài)切換輸出異常保護電路，切換器輸出低電壓信號到脈寬調(diào)制器，使其輸出低電壓給功率輸出器，功率輸出器關(guān)斷到LED負載的電流，燈滅。當太陽能板的電壓上升超過蓄電池電壓時，通過比較器IC6進行比較對蓄電池充電。當蓄電池充滿電時，比較器IC6將控制充電控制器停止太陽能電板對蓄電池的充電。

傍晚時由于光線弱，太陽能電板電低，太陽能電板電壓降到設定開燈電壓以下時，時間控制開始計時工作，時間可以根據(jù)設計要求設定，而同時檢測系統(tǒng)對第三比較器、比較器IC5輸出電壓，使第三比較器、比較器IC5對蓄電池電壓進行比較，當蓄電池超過60%時，檢測比較器輸兩路高電壓，一路輸出到比較器IC5對，使比較器IC5對輸出低電壓，另一路輸出到狀態(tài)切換輸出異常保護電路，使脈寬調(diào)制器輸出寬脈沖信號給功率輸出器，功率輸出器輸出寬脈沖電流給LED燈，使其在額定功率下發(fā)光，當蓄電池的容量超過80%以上時，比較器輸出一個高電壓信號到狀態(tài)切換輸出異常保護電路，使脈寬控制器輸出稍窄的脈沖信號給功率輸出器，以平衡因蓄電池電壓過高造成LED燈超過額定功率工作的不良后果。

當蓄電池的容量下降到70%時，比較器輸出低電壓使脈調(diào)制器恢復到寬脈沖狀態(tài)，使LED燈在額定功率下工作；當蓄電池的容量還在40%以上時，并且時間控制器設定的時間到了時，時間控制器輸出兩路高電壓，一路到狀態(tài)切換輸出異常保護電路，另一路到檢測系統(tǒng)，使第三比較器輸出兩路低電壓，一路到比較器，則比較器輸出高電壓到狀態(tài)切換輸出異常保護電路。

第三比較器另一路低電壓也輸出到狀態(tài)切換輸出異常保護電路，狀態(tài)切換輸出異常保護電路收到檢測比較器的低電壓，比較器和時間控制器的高電壓，它使脈寬調(diào)制器輸出窄脈沖信號給功率輸出器，使LED燈在30%額定功率以下工作。當蓄電池的容量下降到40%時，且時間控制器設定的時間控制器設定的時間未到時，第三比較器對比較器及狀態(tài)切換輸出異常保護電路都輸出低電壓信號，則比較器輸出高電壓到狀態(tài)切換輸出異常保護電路，使脈寬調(diào)制器輸出較寬脈沖給功率輸出器，則LED燈在半額定功率左右下工作。當時間控制器的時間到了，它有一個高電壓信號給狀態(tài)切換輸出異常保護電路，使脈寬調(diào)制器輸出窄脈沖信號給功率輸出器，則LED燈在30%額定功率以下工作。

本實用新型的蓄電池電壓為12V，可取基準電壓U1為9V，基準電壓U2為5V；電池電壓為24V，可取基準電壓U1為12V，基準電壓U2為5V，設定關(guān)燈電壓取6V，設定開燈電壓取4V，以上的電壓等級可由電源模塊如78L12、78L05供給，鋸齒波可由555線性鋸齒波形發(fā)生器提供，時鐘信號可由單片機MAX9489等提供。

本實用新型的控制器能夠根據(jù)蓄電池的剩余電量，自動調(diào)整輸出功率，使太陽能LED路燈受季節(jié)、天氣等因素的影響顯著降低，使太陽能LED路燈在有限的電量下能夠工作更長的時間。