【導讀】本文設計了一臺果園太陽能電源,除了具有夜間照明作用外,還具有防盜、防野生動物破壞的作用,經(jīng)現(xiàn)場試用,效果很好。
太陽能電圍欄電源的基本方案
太陽能電圍欄電源電路工作原理框圖如圖1所示,該電源主要由太陽電池組件、充放電控制器、蓄電池、高壓脈沖發(fā)生器和圍欄線組成。太陽電池在太陽光照下輸出電能,通過充放電控制器對蓄電池進行充電和放電控制,高壓脈沖發(fā)生器將低壓直流電逆變成5000V左右的高壓脈沖輸出到圍欄線上,當動物碰著圍欄線時,就會產(chǎn)生電擊使動物從心理上產(chǎn)生條件反射,看到圍欄線時就會害怕,并遠離圍欄線,從而達到保護農(nóng)作物或者圈養(yǎng)牲畜的作用。
圖1:太陽能電圍欄電源電路工作原理框圖
太陽能電圍欄電源的設計要點
太陽能供電部分的設計
根據(jù)當?shù)氐脑缕骄蛰椛淇偭考柏撦d大小,通過計算機程序設計,確定太陽電池的功率為65W,蓄電池的容量為12V,100Ah。
根據(jù)當?shù)氐臍庀髼l件,太陽電池組件選用36片125mm×125mm多晶硅太陽電池封裝的組件。
蓄電池選用12V,100Ah的適于太陽能發(fā)電用的免維護鉛酸蓄電池。
充放電控制器具有過充電保護、過放電保護、防反充電、防反接等功能,以確保系統(tǒng)長期可靠地工作,具體指標如下:
低電壓斷開點 10.8V
恢復供電電壓 12.3V
過充電斷開點 14.3V
恢復充電電壓 13.6V
溫度補償系數(shù) -3.5mV/℃
高壓脈沖部分的設計
以UC3526PWM芯片為核心進行驅(qū)動部分的設計,UC3526的兩路輸出分別接到推挽部分的主開關(guān)器件上,通過變壓器升壓后,輸出5000V左右的高壓脈沖,高壓脈沖的寬度由裝在該電源外殼上的電位器調(diào)節(jié)。
高壓脈沖部分的主要要求
1)高壓脈沖電壓為5000V左右,但電流小,不連續(xù),對人、畜及動物無致命傷害。
2)脈沖寬度可調(diào)節(jié),以盡量減小工作時的能耗,又能達到目的。
脈寬調(diào)制電路的選擇及原理
電圍欄的輸出脈沖并不需要高的頻率,在考慮達到要求的條件下,盡量選用低的頻率和較窄的脈寬,以減小電能的消耗。
UC3526是一款高性能的單片集成脈寬調(diào)制型開關(guān)穩(wěn)壓器控制電路,它采用18腳雙列直插封裝。雙端互補驅(qū)動級可輸出直流100mA電流。并可提供外同步、軟啟動,欠壓鎖定,死區(qū)調(diào)節(jié)。與其它集成脈寬調(diào)制器相比,它能穩(wěn)定地輸出低至1Hz左右的脈沖。各引腳功能如下,其原理框圖如圖2所示。
圖2:UC3526原理框圖
1誤差放大器同相端
2誤差放大器反相端
3誤差放大器補償
4軟起動電容
5復位
6電流限制感應正端
7電流限制感應負端
8輸出關(guān)斷端
9定時電阻
10定時電容
11死區(qū)調(diào)節(jié)
12外同步信號輸入端
13輸出驅(qū)動A
14輸出級電源正極
15公共地
16輸出驅(qū)動B
17電源正極
18基準輸出端
高壓脈沖發(fā)生器工作原理
圖3示出了高壓脈沖發(fā)生器的原理圖。輸出頻率設定為1Hz,占空比的大小根據(jù)實際使用效果可隨時通過R1來調(diào)節(jié),來自充放電控制器的欠壓信號通過D1接到輸出關(guān)斷端8腳,來自充放電控制器的過壓信號通過D2也接到輸出關(guān)斷端8腳。圖中R5為限流保護電租,當高壓脈沖發(fā)生器過流時,R5上的采樣信號通過三極管送至UC3526的補償端3腳,達到限流保護的目的。
圖3:高壓脈沖發(fā)生器原理圖
該裝置投入運行后,經(jīng)過近半年的現(xiàn)場檢驗,證明運行穩(wěn)定可靠,實際效果也非常好,不但達到了保護果品不受動物的破壞,而且也為果園提供了生活照明用電。