来源：旧版米乐体育app下载    发布时间：2025-03-06 17:19:53

  人类社会生活水平的逐步的提升，导致人类对能源的需求量也慢慢变得大、能源紧缺的问题也慢慢变得明显。而且随世界各国石油、煤炭等化石燃料的匮乏，全国大部分地区为了对付缺电，实行了分地区分时段的拉闸限电措施。而交通灯作为重要的指挥工具，如果因为断电而异常工作，变会造成许多交通隐患。因此，对怎么样更好的利用可再生资源成了全球关注的焦点本文主要介绍一种利用太阳能电池供电、用单片机程序控制的太阳能四灯爆闪灯。首先介绍了太阳能四灯爆闪灯的工作过程及原理，其次对构成太阳能四灯爆闪灯的太阳能光伏电池板、控制器、蓄电池、单片机等做了详细介绍，最后对系统的容量设计及配置选型两方面做了介绍。利用太阳能电池发出的电给太阳能四灯爆闪灯供电，并将多余的电能储存但蓄电池内，供太阳能四灯爆闪灯在夜晚或者阴雨天使用，保障太阳能四灯爆闪灯可以长时间的工作。

  2.用计算机辅助设计软件protel设计电路原理图，用proteus仿真软件对电路进行仿线.以单片机为核心芯片，经过控制红蓝两色LED灯在公路特殊路段起到警示作用；

  采用太阳能电池及备用蓄电池供电，确保太阳能四灯爆闪灯能在夜晚正常工作，并能在连续10个阴雨天里正常工作，采用单片机自动控制LED灯的闪烁频率，由一面来工作，提高灯的闪烁频率达到爆闪的效果。

  2.在公路上存有交通安全风险隐患的危险路段安装提示司机或行人注意，有效的起到警示作用，避免交通事故和意外事故的发生。如公路交叉路口、弯道、桥梁、公路边村庄路口、学校门口、居住小区、厂区大门口等危险路段。

  由太阳能电池组件及蓄电池供电、控制器控制供电时间段，由单片机程序对太阳能四灯爆闪灯的闪烁来控制，包括闪烁频率和闪烁的程度。

  在太阳能四灯爆闪灯的工作过程中，主要给灯具提供电能的有太阳能电池组件以及配套的蓄电池组。

  太阳能电池组件也叫太阳能光伏组件，通常还简称为电池组件或光伏组件，英文名称为“Solar Module”或“PV Module”。电池组件是把多个单体的太阳电池片根据自身的需求串、并联起来，并通过专用材料和专门生产工艺进行封装后的产品。目前易用的太阳能电池主要是晶体硅电池，分为单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池等几种。

  ①能够提供足够的机械强度，是电池组件能经受运输、安装和使用的过程中，由于冲击、震动等而产生的应力，能经受冰雹的冲击力；

  ⑤工作电压和输出功率可以按不同的要求做设计，能够给大家提供多种接线方式，满足多种的电压、电流和功率输出的要求；

  （1）太阳能电池光伏效应：当光线照射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在P－N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这样的一个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程。如图3-2所示

  投射到太阳能电池整个光照面的光能只有一小部分可变成电能，这是因为它受很多因素的影响。太阳光在外层空间的辐射基本是恒定的，但经过成分不同、厚度不同的大气层的吸收，这中间还包括含量大而且多变的水蒸气的选择性吸收，到达地面的太阳能光谱随时随地都在发生明显的变化。正常的情况下，到达地面的太阳光光谱为0.3～4μm。

  实际上，太阳能电池的效率要比理论计算值低的多。因为太阳能电池在装换过程中有很多损失，其损失概括起来有以下几点。

  ① 投射到电池表面的光，一部分被反射掉而没有进入电池，这种反射损失是一种相当大的损失。纯净的硅表面的反射率在0.4～1μm波长范围内约为30%，而其他材料的反射率也相当高。为减少损失，在制造太阳能电池时会在纯净的硅表面镀一薄层氧化硅以减少反射，这些膜在光谱范围内是透明的。

  ② 光线进入电池后能量大于“禁带”宽度的光子被太阳能电池吸收，产生电子—空穴对，但还有一部分剩余能量在极短的时间内以热的形式传给了半导体晶格，也造成了损失；能量小于“禁带”宽度的光子不能产生空穴对，而在太阳能电池中损失掉。对于硅太阳能电池，该损失占入射太阳能总能量的53%。

  ③ 光激发产生的少数载流子中有一部分以扩散方式流到PN结，它是对电流输出有贡献的一部分，而另一部分则远离结位置并在电池表面和内部复合掉了。太阳能电池的开路电压小于PN结接触电势差，这项损失为电压因素损失。

  ④ 太阳能电池的上限功率与开路电压和短路电流乘积之比通常用FE（或CF）表示：

  FE=IV/IV ocmscm式中，IV是太阳能电池的极限输出功率；IV是太阳能电池的最大输出功mocscm率。

  当光照到太阳能电池上时，在电池负载电阻R上和电池里面，分别流过电流I和I。其中，I为通过PN结的正向电流。当光照恒定时，光电流I=I+I也恒定。JJPRRJ光电流在太阳能电池内、外的流动，可用等效电路表示，光电池端的电压VJ应与电阻上的电压VR相等，光电池的电流IJ随VJ的变化呈指数关系：

  Rj从上式可得出负载电阻上的电流和电压之间的关系为R=V/I，负载电阻上的j电压降和结电压相等，负载电阻R上得到的电功率为IV。太阳能电池要获得高的j转换效率就必须在一定的太阳辐射下输出尽可能大的功率IV。 j（2)太阳能电池的光谱特性

  太阳能电池的光谱特性是指太阳能电池在太阳光辐射能量相同时，其光生电流随辐射光波长变化的关系。在太阳能电池中，只有那些能量大于其材料“禁带”宽度的光子才能在被吸收时在光伏材料中产生电子—空穴对，而那些能量小于“禁带”宽度的光子即使被吸收也不能产生电子—空穴对。光伏材料对光的吸收存在一个截止波长。理论分析表明，对太阳光而言，能得到最佳工作性能的光伏材料应有1.5eV的“禁带”宽度,当“禁带”宽度增加时，被光伏材料吸收的总太阳能就会慢慢的多。

  每种太阳能电池对太阳光都有自己的光谱曲线，它表明太阳能电池对不同波长光的灵敏度（光电转换能力）。表3-1给出了不同光伏材料的截止波长和太阳能吸收效率。当太阳光照到太阳能电池上时，某一波长的光和太阳能电池相对于该波长波的光谱灵敏度，决定该波长波的光生电流值，而太阳能电池总的光生电流值是各个波长光的光生电流值得总和。

  V特性I(3)太阳能电池的—输出特性，也称伏安特性曲线，如I太阳能电池组件的电气特性主要是指—V 所示。图3-3

  太阳能电池的I—V特性与二极管的特性相似，一般称为I—V曲线特性。在太阳能I—V曲线中，短路电流（Isc）、开路电压（Voc）及最大功率（Pmpp）是太阳能电池的主要技术参数。

  ?。光电转换效率是评估太阳能电池性能的重要指标，太阳①光电转换效率能电池的光电转换效率是指太阳能电池将接收到的光能转换成电能你的比率，即

  ?PE为太阳能电池板被照射的太阳能量。 式中，为输出功率；为光电转换效率；0太阳能电池组件的光电转换效率是决定太阳能电池有没有使用价值的主要的因素。晶体硅类太阳能电池的理论光电转换效率极限为29%，而现在的太阳能电池的光电转换效率为17%～19%，因此，太阳能电池在技术上还有很大的发展空间。

  式中，Im为短路电流；Vm为开路电压；Isc为最佳工作电流；Voc为最佳工作电压。

  太阳能电池的功率输出能力与其面积大小紧密关联，面积越大，在相同的光照条件下输出功率也越大。太阳能呢电池的优劣主要由开路电压和短路电流这两项指标来衡量。

  制作太阳能电池主要以半导体材料为基础，其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生的光电转换效应。根据材料不同，太阳能电池分类如图3-4所示。

  在太阳能光伏发电系统中，常用的储能电池及器件有铅酸蓄电池、碱性蓄电池、锂离子蓄电池和磷酸铁锂蓄电池、镍氢蓄电池及超级电容器等，他们分别应用与太阳能光伏发电的不同场合或产品中。由于性能及成本的原因，目前应用最多、最广泛的还是铅酸蓄电池。

  ③深放电能力强；④少维护或面维护；⑤充电效率高；⑥工作时候的温度范围宽；⑦价格低廉。

  就目前市场上的主流产品而言，有四类蓄电池：铅酸蓄电池、锂离子蓄电池、镍氢蓄电池、镉镍蓄电池。蓄电池能够反复运用，符合经济实用原则，这是最大优点；蓄电池还具有电压稳定、供电可靠、移动方便等优点。因此蓄电池广泛的应用与发电厂、变电站、通信系统、电动汽车、航空航天等领域。下图为太阳能蓄电池图

  普通蓄电池由于具有常规使用的寿命短、效率低、维护复杂所产生的酸雾对环境造成污染等问题，其使用范围很有限，目前已逐渐被淘汰。VRLA蓄电池（阀控密封式铅酸蓄电池）整体才用密封结构，不存在普通铅酸蓄电池的气涨、电解液渗漏等现象，使用安全可靠、能量高、成本低、寿命长（十年）、容量大（是普通铅酸蓄电池的两倍）、不漏液、安全、不污染、可回收、使用起来更便捷，正常运行时无需对点解进行仔细的检测盒调酸加水。VRLA蓄电池已被大范围的应用到店里、邮电通信、船舶交通、应急照明等许多领域。VRLA蓄电池的基本结构如图3-6所示。它由正负极板、隔板、电解液、安全阀、气塞、外壳等部分组成。

  ）蓄电池技术指标2 ）蓄电池的容量（1表示。C蓄电池在一定的放电条件下所能给出的电量称为蓄电池的容量，常用）表示A.h然而，蓄电池作为电源，由于其端电压是一个变值，选用安培小时（ 蓄电池的电源特性，更为准确。蓄电池容量的定义为tidt??Q 0可以趋于无穷，但实际上，当蓄电池放电低于终止电压时，蓄电t理论上， t值有限制。池就无法为负载提供正常工作的电压，这可能孙桓蓄电池，故对所谓终止电压指蓄电池低于这一规定的电压时，蓄电池就无法为负载提供正常工作的电压。换言之，蓄电池在低于总之电压的情况下继续放电使用，可能会 造成蓄电池永久性损坏。、常见的有：C24在蓄电池行业中，一小时或分钟表示蓄电池可持续放电时间，等标称容量值。蓄电池容量可分为理论容量、额定容量、实际C、C、、CC、C1102038 容量。 ①理论容量是吧活性物质的质量按法拉第定律计算而得到的最高理论值。②实际容量是指蓄电池在一定条件下所能输出的电量。它等于放电电流与放 电时间的乘积，其值小于理论容量。③额定容量也称标称容量、保证容量，按国家或有关部门颁发的标准，保证蓄电池在一定的放电条件下应该放出的最低限度的容量。固定型蓄电池一般都会采用小时率所放出的容量为蓄电池的额定容量，并用来标定蓄电池的型号。例如，10 C=24A.h的蓄电池，。C=6A.h额定容量为6A.h的蓄电池，；额定容量为24A.h ）蓄电池的电压2（①开路电压。蓄电池在开路状态下的端电压叫做开路电压。蓄电池的开路电压等于蓄电池在外电路断路时（即没有电路通过两极时）蓄电池的正极电位与负 表示，即V极电位之差。蓄电池的开路电压用k10

  zkEE为蓄电池负极电位。为蓄电池正极电位；式中， fz②工作电压。指蓄电池接通负荷后在放电过程中显示的电压，又称负荷（载）电压或放电电压。常用V表示，即

  jk0IRR为蓄电池的极化电阻。为蓄电池放电电压； 式中，为蓄电池的欧姆电阻；j0③初始电压。蓄电池放电初始时的工作电压叫做初始电压。

  ⑤浮充电压。蓄电池的浮充电压为充电器对蓄电池进行浮充电时设定的电压值。蓄电池要求充电器应有精确而稳定的浮充电压值，浮充电压值高以为着储存能量大，质量差的蓄电池浮充电压值一般较小，人为的提高浮充电压值对蓄电池有害而无益。

  ⑥终止电压。蓄电池放电终止电压是蓄电池放电时电压下降到不能再继续放电的最低工作电压，一般规定固定型蓄电池10小时率放电时，单体蓄电池放电的终止电压为1.8V（相对于单体2V蓄电池）。

  蓄电池电压随充电时间变化的曲线称充电曲线；蓄电池电压随放电时间变化的曲线）放电时率与放电倍率

  ①放电时率。蓄电池的放电时率是以放点时间长短来表示蓄电池放电的速率，即蓄电池在规定的放电时间内，以规定的电流放出的电量。

  ①能量。蓄电池的能量是指在一定的放电制度下，蓄电池所能给出的电能，通常用W表示，其单位为瓦时（W.h）。蓄电池的能量分为理论能量和实际能量，理论能量可用理论容量和电动势的乘积表示，而蓄电池的实际能量为一定放电条件下的实际容量与平均工作电压的乘积 。

  ②比能量。蓄电池的比能量是的单位体积或单位重量的蓄电池所给出的能量，分别称为体积比能量或重量比能量,单位用W.h/L和W.h/kg。

  ①功率。蓄电池的功率是指蓄电池在一定的放电制度下，在单位时间内所给出能量的大小，常用P表示，单位为瓦（W）。蓄电池的功率分为理论功率和实际功率，理论功率为一定放电条件下的放电电流和电动势的乘积，而蓄电池的实际11

  ②比功率。蓄电池的比功率是指单位体积或单位质量的蓄电池输出的功率，分别称为体积比功率（W/L）或质量比功率（W/kg）。比功率是蓄电池重要的性能技术指标，蓄电池的比功率大，表示它承受大电流放电的能力强。

  这里主要介绍应用最广泛的铅酸蓄电池的工作原理，它正常充、放电的化学反应式为

  24224以上正常充、放电化学方程式为理想化的原理方程式，似乎只要不受到机械损伤，一块铅酸蓄电池可以无休止的使用下去，完成充、放电过程。

  PbSOPbO）后将电能转化）转化为二氧化铅（在充电时，正极由硫酸铅（24PbSO）转化为海绵状铅后，将电能为化学能储存在正极板中；负极由硫酸铅（4转化为化学能储存在负极板中。

  PbOPbSO），将化学能转化在放电时，正极由二氧化铅（）变成硫酸铅（42PbSO），将化学能转化成电成电能向负载供电，负极由海绵状铅变成硫酸铅（4能向负载供电。

  根据部颁标准JB 2599—1993的有关法律法规，铅酸蓄电池的名称由单体蓄电池的格数、型号、额定容量、电池功能和形状等组成。通常分为三段表示。第1段为数字，表示单体电池的串联数。每个单体蓄电池的标称电压为2V，当单体蓄电池串联数为1时，第1段可省略，6V、12V蓄电池分别用3和6表示。第2段为2～4个汉语拼音字母，表示蓄电池的类型、功能和用途等。第3 段表示电池的额定容量。蓄电池常用汉语拼音字母的含义如表3.2所示。

  蓄电池的安装使用）蓄电池在安装前应检查外观有无破裂、漏酸。检查接线（ 有弯曲和损坏。）用铜刷轻轻处理电池端子，是端子的接线部位露出金属光泽，并用软2（ 布擦拭电池表面的铅屑和灰尘。 3）在电池连接过程中，请戴好防护手套。（）蓄电池在多只并联使用时，按电池标识正、负极性依次排列，且连接（4 电要拧紧，以防产生火花和接触不良。）电池柜或架要放在实现确定的位置，注意电池柜与电池柜、墙壁及其（5 的维修距离，并注意地板的能够承担重量的能力是否满足要求。50～70cm他设备之间要留有 ，以便对流冷却。～15cm）电池间的安装距离通常为（610）蓄电池应放在远离热源和易产生火花的地方，不能在电池系统附近7（ 吸烟或使用明火。）将蓄电池和外部设备连接之前，要使设备处于关断状态，并且再次检（8查蓄电池的连接极性是不是正确，然后再将蓄电池的正极连接设备的正极端，蓄电 池的负极连接设备的负极端，并紧固好连接线）蓄电池或电池组需要并联使用，一般不能超过4（）不要单独增加电池组中某几个单体蓄电池的负载，否则将造成单体电10（ 池间容量的不平衡。）蓄电池间连接电缆应尽可能短，不能仅考虑容量输出来选择电缆的大11（ 小规格，电缆的选择还因考虑不能产生过大的电压降。）特别提示：不同容量、不同厂家或不同新旧程度的蓄电池严禁连接在（12 一起使用。13