便攜式太陽能電池及蓄電池綜合測(cè)試儀

一、太陽能電池板及蓄電池參數(shù)

需測(cè)太陽能電池板和蓄電池的主要參數(shù)有：

• 開路電壓 (Voc)，沒有電流時(shí)的電池電壓

• 短路電流(Isc)，負(fù)載電阻為零時(shí)從電池流出的電流

• 電池最大功率輸出(Pmax)，電池產(chǎn)生最大功率時(shí)的電壓和電流點(diǎn)。通常把I-V

曲線上的Pmax點(diǎn)作為最大功率點(diǎn)(MPP)

• Pmax的電壓(Vmax)，電池在Pmax的電壓電平

• Pmax的電流(Imax)，電池在Pmax的電流電平

• 器件的轉(zhuǎn)換效率(η)，太陽能電池接到電路時(shí)轉(zhuǎn)換（從吸收光至電能）和收集

功率的百分比。

二、測(cè)試儀系統(tǒng)的構(gòu)成

1.PIC32模塊 

本模塊使用的是PIC32 USB Starter Kit II,主要是程序的承載中心，其主要工作就是初始化模塊，對(duì)數(shù)據(jù)的采集，分析，計(jì)算，存儲(chǔ)等功能

2.采集模塊

• 電流的采集

太陽能電池板接受光照，產(chǎn)生電流，通過R9電阻產(chǎn)生很小的電壓，R9電阻兩端的電壓經(jīng)過運(yùn)放將其放大為原來的50倍，然后經(jīng)過電壓跟隨器將電壓傳送到PIC32板AD端的輸入端口，經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換將電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)過PIC32處理，轉(zhuǎn)換為實(shí)際電壓值送至顯示系統(tǒng)。檢測(cè)系統(tǒng)原理圖如下圖2.1。

• 電壓的采集

電壓經(jīng)過4個(gè)1M歐電阻分壓采集R4電阻兩端的電壓。通過電壓跟隨器將電壓信號(hào)傳送給AD端輸入端口，經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換將電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)過PIC32處理，轉(zhuǎn)換為實(shí)際電壓值送至顯示系統(tǒng)。檢測(cè)系統(tǒng)原理圖如下圖2.1。

• 電池的伏安特性

通過調(diào)節(jié)R5數(shù)字電位器的大小，將連續(xù)變化的模擬電壓電流信號(hào)不斷傳送至PIC32AD端輸入端口，經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換將電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，在經(jīng)過軟件的設(shè)計(jì)將其轉(zhuǎn)換為實(shí)際電壓值、電流值、功率值送至顯示系統(tǒng)（TFT彩屏）繪制電流電壓曲線，采集多組數(shù)據(jù)，以此來判斷太陽能電池性能。

3.光輻照度采集模塊

本模塊通過TI公司TSL230B芯片和PIC32中的輸入模塊配合，通過計(jì)算兩次捕捉時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)器的數(shù)值差，便可計(jì)算出輸出的頻率差，再參考頻率-能量曲線表，便可得到光輻照度。

YSL230B芯片主要由多晶硅光電二極管和單片COMS電流頻率集成轉(zhuǎn)換器構(gòu)成.多晶硅光電二極管對(duì)光輻照度信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，把一定光譜的光換成電流，再由電流頻率轉(zhuǎn)換器換成相應(yīng)的脈沖頻率。輸出方波或三角波的頻率完全由光輻照度決定，可程控調(diào)整器件的靈敏度及滿量程輸出的頻率。分辨率極高，不受外圍元件影響，可以直接與微控制器連接，幾乎無需外圍元件。下圖為TSL230B與單片機(jī)的連接

而光輻照度的計(jì)算方法是：用標(biāo)準(zhǔn)條件（STC）和太陽能電池表面積（Ac,單位是m2）下的最大功率點(diǎn)Pmax除以輸入光輻照度(E,單位是W/m2)，本計(jì)算過程將在程序中運(yùn)行。 

4.TFT彩屏顯示模塊

本系統(tǒng)采用通用型液晶TFT彩屏，顯示經(jīng)檢測(cè)電路采集回來的電壓、電流、功率值，判斷太陽能電池的性能。 

5.蓄電池及開關(guān)電源

電源部分為開關(guān)電源和蓄電池雙供電。在室內(nèi)使用時(shí)使用開關(guān)電源，開關(guān)電源將220V交流電變?yōu)?V、±12V直流,其中5V電源通過一個(gè)開關(guān)用于給控制模塊和采集模塊供電,12V電源通過一個(gè)開關(guān)給光源供電,同時(shí)12V電源用于給12V蓄電池充電。在野外環(huán)境下使用蓄電池供電，蓄電池輸出12V，給光源供電，通過7805輸出5V給控制模塊和采集模塊供電其原理圖如下圖4.1。

6.USB存儲(chǔ)模塊

主要是在開機(jī)運(yùn)行后，每隔一定的時(shí)間之后，便將采集得到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于USB設(shè)備當(dāng)中，方便以后讀?。?/p>

7.DS1302模塊

本模塊通過JP83和PIC32的IO口連接，實(shí)時(shí)讀取時(shí)間，然后送給TFT彩屏實(shí)時(shí)顯示測(cè)量數(shù)據(jù)的時(shí)間，在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)之后方便以后調(diào)用數(shù)據(jù)時(shí)知道所測(cè)數(shù)據(jù)的具體時(shí)間。