太阳能LED路灯的智能调光系统

周向阳 卜燕 刘满禄

西南科技大学工程技术中心，四川 绵阳 621010

太阳能LED路灯的智能调光系统

周向阳 卜燕 刘满禄

西南科技大学工程技术中心，四川 绵阳 621010

随着太阳能光伏发电技术和 LED 照明技术的发展，太阳能LED路灯已进入了城市照明领域。本文介绍了一套基于ATmega16的太阳能LED智能调光系统，系统通过 BH1750FVI传感器采集外界的光照强度，将采集的数据反馈给ATmega16单片机，经处理后产生PWM信号，从而控制XL6003降压恒流源的驱动，最后实现了能自由控制 LED 灯的亮度的节能照明系统，从而提高具有提高用电效率、节约电能以及保护环境的作用。

太阳能光伏发电；XL6003；PWM；Atmega16单片机

引言

太阳能是取之不尽、用之不竭的,是人类能够自由支配的能源。在世界能源短缺、环境污染日益严重的今天，充分开发利用太阳能是世界各国政府可持续发展的能源战略决策。与传统的照明工具相比，超高亮白光LED照明源体积小、重量轻、方向性好并可耐各种恶劣条件，在功耗、寿命以及环保等方面有不可比拟的优越性。目前道路照明与人们生产生活密切相关，随着我国城市化进程的加快，绿色、高效、长寿命的LED路灯逐渐走入人们的视野。

1 太阳能智能调光系统原理

总体设计：在太阳能控制器的控制下，白天通过太阳能电池组件采集太阳光的能量，并将其转化为电能存储起来，即向蓄电池充电；同时利用光强传感器检测光线的强弱，并将检测数据传送给控制核心ATmega16； ATmega16根据处理结果单片机输出PWM信号，控制LED路灯可根据环境亮度不同自动调节LED亮度。系统总体方框图如图1所示。

2 系统硬件组成

2.1 AVR单片机控制电路

ATmega16是基于增强的AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。选择这个型号的单片机主要考虑到具有直接输出PWM和与TWI通信的作用，使得外围电路得到了大大的简化。

2.2 电源电路

系统太阳能供电，24V蓄电池电压经过L7805稳压后产生5V电压，作为控制器的主电源。

2.3 光强检测模块

BH1750FVI是一种用于两线式串行总线接口的数字型光强度传感器集成电路。利用它的高分辨率可以探测较大范围的光强度变化（1lux-65535lux）。

2.4 XL6003太阳能的LED驱动模块

LED电源驱动电路。由于采用的是PWM调光的方式，为了减少不必要的外围的电路，选择的驱动芯片可直接由EN端输入PWM方波。XL6003可驱动24颗1WLED，输入电压为12V或24V的直流。

3 软件设计

系统的TWI读取程序流程图如图2。本程序采用模块化设计思想，以主程序为核心设置了2个功能模块子程序：l是BH1750的TWI读取程序；2是PWM产生模块。运行过程中通过主程序调用个功能模块子程序。这样使得整个程序清晰、简单、可读性高。

4 结束语

经过实验验证，本系统达到了很好的节能和改善照明环境的效果。本文采用了BH1750作为环境亮度检测，通过AVR输出PWM波，实现LED路灯实时亮度调节，以达到节能的效果。同时还加入了太阳能光伏发电，使智能照明系统达到节能、环保的目的。

图1 系统总体方框图

图2 系统的TWI读取程序流程图

[1] 姜祥元.太阳能路灯的设计与应用[J]. 福建建筑,2008，121（7）：95-97

[2] 张军.AVR单片机应用系统开发典型实例[M].北京:中国电力出版社,2005年

[3] 宋建国.AVR单片机原理及应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,1998年

[4] 胡汉才.高档 AVR 单片机原理及应用[M].北京：清华大学出版社，2008

[5] 赵同贺,刘军. 开关电源设计技术与应用实例[M]. 北京:人民邮电出版社, 2007: 40293

[6] 谢宋和.单片机在LED显示屏中的应用[J].电子与自动化，1998.17(2)：01—29

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.10.095