太阳能路灯控制器自动化测试系统的设计

2019-10-16王飞

通信电源技术 2019年9期

王飞

（南京普天大唐信息电子有限公司，江苏南京 210000）

0 引言

太阳能LED路灯系统因其无需铺设市电线路、节能环保以及全自动运行等优点，在照明领域得到了推广与应用[1]。控制器作为该系统的核心部件，主要管理着充放电状态转换和异常状态处理，其质量决定着太阳能路灯系统的可靠性。随着太阳能路灯的广泛应用，控制器的需求量日益增多。为确保每个控制器都能合格交付使用，这对厂家批量测试的质量和效率提出了很高要求。

太阳能路灯控制器的测试项目由上述提及的功能决定，主要包括充电功能测试、放电功能测试、保护及恢复功能测试。其中，放电功能部分测试实为LED驱动电源的测试，也是整个控制器最关键的测试部分。太阳能LED路灯控制器有三对出线接口，分别是光伏端输入、电池端输入和LED恒流源输出。本文基于单片机系统控制可编程电源和可编程电子负载，模拟搭建了太阳能路灯系统环境进行控制器的基本功能测试。该自动化测试系统极大地提高了批量测试的效率，有效降低了测试人员的工作强度，提高了生产自动化的水平。

1 传统测试与自动化测试的比较

以应用广泛的升压恒流型控制器的放电部分测试为例，比较两种测试方法的优劣。该款通用型控制器的放电部分由DC-DC恒流源驱动LED发光，适用于12 V或24 V系统电压输入，15～50 V电压输出，电流大小50～2 000 mA可设。

1.1 传统测试

通常LED恒流源的测试使用的负载有真实的LED灯和利用电子负载的CR或CV模式进行模拟。这两种方式都有缺陷，简单总结如下。使用真实的LED时，为了验证LED驱动电源输出电压范围指标，需要使用串并联情况不同的LED灯，给实际测试带来了诸多不便，需要在测试中更换不同的灯具。而使用传统电子负载的CV或CR模式测试，只能测试驱动电源的稳态操作点的工作特性，无法验证驱动电源能否正确开关机的动态过程[2]，且传统电子负载内部的阻抗效应会触发驱动开源开机时误保护，从而影响测试效率。

1.2 自动化测试

LED光源属于非线性负载，负载特性如图1所示。

使用专用电子负载的LED模式可以真实模拟LED的非线性负载特性。这样的电子负载具备较先进的CR-LED模式[3]，且提供了简易的设置步骤。利用单片机和电子负载之间的通信，通过程控设置参数让电子负载模拟出各种串并联的LED负载用于LED驱动电源的测试。

图1 LED光源负载特性

2 系统组成和工作原理

本系统以STM32F103系列单片机为主控芯片，使用2台艾德克斯IT6500系列直流电源和1台IT8500+系列直流电子负载。图2为太阳能路灯控制器自动化测试系统框图。

图2 控制器自动测试系统框图

2台电源分别用作光伏输入模拟电源和电池输入模拟电源。电子负载在放电时使用其CR-LED模式模拟真实的LED负载，在充电时使用其CC恒流模式并联到电池电源两端，可以模拟光伏板给电池充电。主控单元与可编程仪器之间采用485总线通信方式，与太阳能LED路灯控制器之间采用红外通信方式通信。

3 硬件设计简述

该自动化测试系统硬件电路主要由电源供电电路、单片机最小系统电路、按键输入电路、数码管显示电路、485通信电路以及数据存储电路等构成。下面将着重介绍STM32F103系列单片机与可编程电源之间的485通信电路，如图3所示。

SP3485芯片作为收发器，芯片的1、4引脚接的是STM32F103单片机的串口。A1、B1为485总线接口，可以挂载多个节点。RD1为高电平时发送信号，RD1为低电平时接收信号。

图3 485通信连接图

4 软件设计简述

程序核心功能是按下开始测试按键后，自动化测试系统会根据测试项目及流程，通过发送SCPI格式命令控制模拟太阳板端和蓄电池端的电源电压，同时会通过发送帧格式命令设置电子负载的CR-LED模式或CC模式，搭建起太阳能路灯系统模拟使用环境。控制器依次进行空闲、充电以及放电功能测试，自动化测试系统通过红外通信与控制器进行数据交互，同时与可编程仪器远端测量的数据进行比较，从而判定测试过程中参数指标是否合格。合格则进入下一流程测试，不合格即提示错误代码。整个流程测试结束后，该控制器的测试信息会被记录到存储器中，便于后续统计与分析。