物理实验设计大赛展示省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

LOGO太阳能路灯设计方案太阳能路灯设计方案何承林、黄成恩、李志雄第1页LOGO太阳能路灯组成示意图太阳能路灯组成示意图太阳能路灯太阳能路灯LEDLED灯灯灯灯太阳能电池组件太阳能电池组件太阳能电池组件太阳能电池组件内部控制内部控制内部控制内部控制第2页LOGO太阳能路灯实物图太阳能路灯实物图第3页LOGO太阳能路灯系统总体结构太阳能路灯系统总体结构自动开关（光控）自动开关（光控）1蓄电池充电及过充保护蓄电池充电及过充保护 2蓄电池放电及过放保护电路蓄电池放电及过放保护电路 3蓄电池短路保护蓄电池短路保护/过载保护过载保护 4太阳能电池热岛效应防护太阳能电池热岛效应防护第4页LOGO太阳能路灯系统总体结构太阳能路灯系统总体结构蓄电池防反接办法蓄电池防反接办法6LED驱动电路路7LED散散热办法与法与过温保温保护8太阳能路灯布局设计太阳能路灯布局设计9系统可行性分析系统可行性分析第5页LOGO光光 控控 开开 关关LED温度较低温度较低时，继电器自时，继电器自动连接，放电动连接，放电电路正常工作电路正常工作LED灯头温度较高时，灯头温度较高时，继电器自动断开，放电继电器自动断开，放电电路断开。待灯头恢复电路断开。待灯头恢复后，放电电路重新导通后，放电电路重新导通第6页LOGO蓄电池充电及过充保护蓄电池充电及过充保护第7页LOGO蓄电池充电及过充保护蓄电池充电及过充保护白天充电时，太阳能电白天充电时，太阳能电池输出池输出16V以上，经以上，经7805产生稳压产生稳压5.0V，在在LM339电压比较器与电压比较器与蓄电池分压蓄电池分压U1比较，比较，因因U1=5.0V，LM339无电流输出，使无电流输出，使9013不导通，从而使不导通，从而使TIP42不导通。此时蓄电不导通。此时蓄电池不充电，形成过充保护。池不充电，形成过充保护。第8页LOGO蓄电池放电及过放保护电路蓄电池放电及过放保护电路第9页LOGO蓄电池放电及过放保护电路蓄电池放电及过放保护电路晚上放电时，蓄晚上放电时，蓄电池电压在电池电压在10.8V以上，其分压值以上，其分压值为为4.75V，在，在LM358电压比较电压比较器上，与稳压管器上，与稳压管输出固定电压值输出固定电压值4.7V进行比较。进行比较。此时蓄电池分压此时蓄电池分压值大于值大于4.7V场效场效应管导通，蓄电应管导通，蓄电池与负载池与负载LED回回路导通，蓄电池路导通，蓄电池正常放电。正常放电。过分放电时，过分放电时，蓄电池电压在蓄电池电压在10.8V或以下，其或以下，其分压值为分压值为4.7V或或以下，在以下，在LM358电压比较器上，电压比较器上，与稳压管输出固与稳压管输出固定电压值定电压值4.7V进进行比较。此时蓄行比较。此时蓄电池分压值在电池分压值在4.7V或以下，场或以下，场效应管不导通，效应管不导通，蓄电池与负载蓄电池与负载LED回路断开，回路断开，蓄电池不放电，蓄电池不放电，形成过放保护。形成过放保护。第10页LOGO蓄电池短路保护蓄电池短路保护/过载保护过载保护 在蓄电池放电在蓄电池放电端接入一个端接入一个5A空气空气开关，当电路短路开关，当电路短路时，产生大电流，时，产生大电流，空气开关断开，从空气开关断开，从而起到保护作用。而起到保护作用。假如蓄电池被短假如蓄电池被短接，将会产生大电流，接，将会产生大电流，烧坏蓄电池内部电路烧坏蓄电池内部电路和导线，并轻易引发和导线，并轻易引发塑质材料等着火。塑质材料等着火。第11页LOGO太阳能电池热岛效应防护太阳能电池热岛效应防护太阳能组件在使用过程中，假如有一片太阳能电太阳能组件在使用过程中，假如有一片太阳能电池单独被树叶、鸟粪等遮挡物长时间遮挡，被遮挡池单独被树叶、鸟粪等遮挡物长时间遮挡，被遮挡太阳能电池在强光照射下就会发烧损坏，甚至造成太阳能电池在强光照射下就会发烧损坏，甚至造成整个太阳能电池组件损坏，这就是所谓热岛效应整个太阳能电池组件损坏，这就是所谓热岛效应。Add Your Text预防热岛效应预防热岛效应预防热岛效应预防热岛效应将太阳能电池板倾斜将太阳能电池板倾斜放置，并安装防鸟针放置，并安装防鸟针 旁通二极管旁通二极管 第12页LOGO 为预防这种无须为预防这种无须要损失产生，在蓄要损失产生，在蓄电池正极端如上图电池正极端如上图所表示接入两个二所表示接入两个二极管。当电路接反极管。当电路接反时，电路不导通，时，电路不导通，从而起到保护作用。从而起到保护作用。本系统中最危险地方是，将蓄电池正负极，与充电电路输出端正负极反接。这么既会蓄电池损坏，也会将电路烧坏。蓄电池防反接办法蓄电池防反接办法第13页LOGOLED驱动电路驱动电路第14页LOGOLED驱动电路驱动电路上图为基于LM2734电感式变换器恒流驱动电路，LM2734是1A降压型稳压器，利用LM321运算放大器获取采样电阻Rset上电压，结合其它电阻和电容就能够组成一个完整、高效率大功率LED恒流驱动电路。第15页LOGOLED散热办法与过温保护散热办法与过温保护散热办法散热办法将大功率LED贴片贴在铝制线路基板上，并在铝制基板后面贴上以下列图所表示散热器件。将LED扩散出热量深入扩散到空气中，提升装置热扩散效率。第16页LOGOLED散热办法与过温保护散热办法与过温保护过过温温保保护护 在功率LED驱动电路工作过程中，一直有电流经过，为了防止LED过热烧毁，必须设计温度保护模块以保护LED。当温度高于该温度时，保护电路会自动将功率通路截断，直至温度下降到安全范围为止。第17页LOGO太阳能路灯布局设计太阳能路灯布局设计A、灯杆设置应比周围树高出一段距离，一般为910米。一方面以防止太阳能电池被树遮挡住，不能进行正常工作，甚至产生热岛效应，其次也是让树降低遮挡，灯光尽可能大照在路面上，以便充分利用灯光。第18页LOGO太阳能路灯布局设计太阳能路灯布局设计B、路灯布局设计在上述条件下，欲到达250W钠灯效果，即平均照度22lx,需LED128W在上述条件下，欲到达150W钠灯效果，即平均照度15lx,需LED96W第19页LOGO系统可行性分析系统可行性分析TitleTitleLED和电路消耗功率分别为和电路消耗功率分别为8W、2WI=10W/12V=0.8A3个阴天个阴天(4个夜间个夜间)所需电量：所需电量：C1=0.8*9*4AH=28.8AHTitleTitle所需蓄电池容量：所需蓄电池容量：C2=C1/70%=41.14AH故选取容量故选取容量C0=45AH蓄电池。蓄电池。TitleTitle以五天为一个周期以五天为一个周期(即即3天阴雨，天阴雨，2天充电即可天充电即可),所所耗电能：耗电能：W1=10W*9h*5d=0.45kw*h采集到采集到电能：能：W2=50W*5h*2d=0.5kw*hTitleTitle蓄电池本身挥发蓄电池本身挥发5%：W30.5kw*h*5%=0.025kw*hW2-W1=0.05kw*h对旧电池本身挥发对旧电池本身挥发10%：W4W2*10%=0.05kw*h=W2-W1=0.05kw*h故本系统具备可行性。故本系统具备可行性。第20页LOGO第21页