專利名稱：嵌入式太陽能光伏組件狀態(tài)實時監(jiān)測模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種嵌入式太陽能光伏組件狀態(tài)實時監(jiān)測模塊，尤其是能監(jiān)測太陽能光伏組件的電壓、接線盒的溫度、是否被移動，并將監(jiān)測結(jié)果通過無線射頻信號實時傳輸出去的監(jiān)測模塊。
背景技術(shù)：
光伏行業(yè)尤其是我國光伏應(yīng)用方面，處于高速增長階段。目前的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)存在著一系列的不利因素，無法發(fā)揮應(yīng)用的作用，主要原因是系統(tǒng)故障定位困難、受陰影遮蔽、天氣環(huán)境影響大以及缺乏維護。由于太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是由一系列太陽能組件電池串并聯(lián)而成，單個的組件效率下降或損壞會帶來系統(tǒng)整體的效率大幅下降。目前的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)大多是新建的系統(tǒng)，隨著使用年限的增長，系統(tǒng)維護的成本不斷增加。在出現(xiàn)太陽能組件質(zhì)量問題的時候，一般的處理方法要么是置之不理，要么是停機逐板檢測。 置之不理會引起太陽能板發(fā)電效率不一帶來的“失配”問題，會帶來整體發(fā)電效率的大幅降低。而停機逐板檢測，往往需要耗時幾天的時間，人力成本和停機損耗都很巨大。因此不論哪種方法，都會給帶來巨大的損失。而在發(fā)電系統(tǒng)實際運行過程中，由于陰影、碎片、污垢、 鳥糞、電池板老化、電池板尺寸不統(tǒng)一、云霧遮蓋或其他因素造成了投資回報率的大大降低，這也是很多項目達(dá)不到預(yù)期效果的重要原因。因此如何及時發(fā)現(xiàn)各種問題，并能優(yōu)化挽回?fù)p失是一個亟待解決的問題。另外，太陽能發(fā)電系統(tǒng)往往安裝于人煙稀少或者樓宇屋頂處，由于安裝地點比較難以看護，因此偷盜太陽能電池板的現(xiàn)象時有發(fā)生，一塊太陽能板被盜，整個系統(tǒng)就無法正常運行，會給用戶帶來巨大的損失。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的太陽能光伏組件故障監(jiān)測和定位困難以及防止盜竊現(xiàn)象，本實用新型提供一種嵌入式太陽能光伏組件狀態(tài)實時監(jiān)測模塊，該模塊嵌入到太陽能光伏組件的接線盒中，與接線盒中的旁路二極管并聯(lián)，可以實時監(jiān)測太陽能光伏組件的電壓、接線盒溫度信息，并通過無線射頻信號將這些信息傳送到遠(yuǎn)程終端。當(dāng)太陽能組件被移動時，該模塊可以實時發(fā)出報警信號。本實用新型的有益效果是，通過實時監(jiān)測每個組件的狀態(tài)信息，使故障檢測和故障排除達(dá)到快速，高效，可以大大降低光伏發(fā)電系統(tǒng)的維護成本并防止盜竊現(xiàn)象的發(fā)生。由于采用無線傳輸?shù)姆绞?，無需重新布線。本實用新型的技術(shù)方案是一種嵌入式太陽能光伏組件狀態(tài)實時監(jiān)測模塊，安裝于電池片接線盒內(nèi)，與接線盒中的旁路二極管并聯(lián)，實時把電池片的電壓、接線盒溫度傳送到監(jiān)控中心。電源電路為系統(tǒng)各部分提供穩(wěn)定的電源輸入；電壓測量電路把電池片的電壓的采樣模擬信號送入CPU，CPU通過內(nèi)部AD轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；溫度檢測電路把溫度值轉(zhuǎn)化為電壓信號后給CPU，CPU通過內(nèi)部AD把電壓信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。防盜報警電路把電池板的移動信號轉(zhuǎn)化為脈沖信號給CPU ；掉電檢測把電池板是否有正常工作轉(zhuǎn)化為電壓信號給CPU。CPU把各種信號通過無線收發(fā)電路，發(fā)送給監(jiān)控中心。所述嵌入式太陽能光伏組件狀態(tài)實時監(jiān)測模塊由一個用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的無線模塊、一個微處理器、一個用于給系統(tǒng)提供電能的電源電路、一個用于測量電壓的電壓測量電路、一個用于測量溫度的溫度測量電路、一個用于電池片防盜的防盜報警電路、一個用于檢測電池片是否工作的掉電檢測電路組成。所述的無線模塊與微處理器相連，所述電源電路的輸出分別與無線模塊、微處理器、電壓測量電路，溫度測量電路、防盜報警電路、掉電檢測電路相連，所述的電壓測量電路與微處理器相連，所述的溫度測量電路與微處理器相連，所述的防盜報警電路與微處理器相連，所述的掉電檢測電路與微處理器相連。所述無線模塊由無線收發(fā)芯片TO，晶振XA2，切換開關(guān)TO，天線P4及外圍的一些電容和電阻組成。無線收發(fā)芯片TO的1腳與濾波電容C39、濾波電容C41、濾波電容C42、濾波電容C43、電源VCC連接，無線收發(fā)芯片U5的2腳與電感L7、電容C35連接，電感L7與電阻R20連接，電阻R20的另一端與電源VCC連接，電容C35的另一端與電感L5、電容C40、電感L8連接，電阻R22的一端與電容C40的另一端、電感L8的另一端連接，電阻R22的另一端與地連接，電感L5的另一端與電容C37、電感L6連接，電容C37的另一端與地連接，電感 L6的另一端與電容C36連接，電容C36的另一端與切換開關(guān)U6的3腳連接，無線收發(fā)芯片 U5的3腳與電感L4、電容以9連接，電感L4的另一端與無線收發(fā)芯片U5的3腳、電容C30 連接，電容C30的另一端與地連接，電容C29的另一端與切換開關(guān)TO的1腳連接，切換開關(guān)的5腳與電容C32連接，電容C32的另一端與電容C33、電感L3連接，電容C33的另一端接地，電感L3的另一端與電容C34、天線P4連接，電容C34的另一端接地，切換開關(guān)的6腳與無線收發(fā)芯片U5的9腳和電容以8連接，電容C28的另一端接地，切換開關(guān)的4腳與無線收發(fā)芯片U5的8腳和電容C38連接，電容C38的另一端接地，無線收發(fā)芯片U5的7腳與單片機U3的32腳連接，無線收發(fā)芯片U5的13腳與單片機U3的31腳連接，無線收發(fā)芯片U5 的14腳與單片機U3的30腳連接，無線收發(fā)芯片U5的15腳與單片機U3的四腳連接，無線收發(fā)芯片U5的16腳與單片機U3的觀腳連接，無線收發(fā)芯片U5的17腳與單片機U3的 27腳連接，無線收發(fā)芯片U5的20腳與單片機U3的沈腳連接，無線收發(fā)芯片U5的18腳與晶振XA2的一端連接，無線收發(fā)芯片U5的19腳與晶振XA2的另一端連接。無線收發(fā)芯片 U5的12腳與電源VCC連接，濾波電容C31和U5的12腳相連，無線收發(fā)芯片U5的10腳與濾波電容以6和濾波電容C25連接，濾波電容以6的另一端接地，濾波電容C25的另一端接地。所述微處理器為CPU，內(nèi)部包含EEPROM、AD轉(zhuǎn)換電路。所述電源電路包括穩(wěn)壓芯片TD1509、穩(wěn)壓芯片)(C6206P，二極管D2，續(xù)流二極管D3 及其外圍電阻電容組成。太陽能電池片的輸入電壓與穩(wěn)壓芯片Ul的1腳和濾波電容C7連接，濾波電容C7的另一端與地連接，續(xù)流二極管D3的負(fù)端與電感Ll和穩(wěn)壓芯片Ul的2腳連接，續(xù)流二極管D3的另一端與地連接，電感Ll的另一端與濾波電容C8、分壓電阻R7、二級管D2的正端連接，濾波電容C8的另一端與地連接，分壓電阻R7的另一端與分壓電阻R4 和穩(wěn)壓芯片Ul的3腳連接，濾波電容C5并聯(lián)在電阻R7兩端，分壓電阻R4的另一端與地連接，穩(wěn)壓芯片Ul的4腳、5腳、6腳、7腳、8腳與地連接，二極管D2的另一端與超級電容C45 的正端、濾波電容C2、穩(wěn)壓芯片U2的3腳連接，超級電容C45的另一端與地連接，濾波電容 C2的另一端與地連接，穩(wěn)壓芯片U2的2腳給單片機系統(tǒng)和無線模塊供電，穩(wěn)壓芯片U2的1腳與地連接。所述電壓測量電路包括分壓電阻R3、電阻Rll組成。分壓電阻R3的一端與太陽能電池片的輸入電壓連接，另一端與分壓電阻R11、單片機U3的58腳連接，分壓電阻Rll的另
一端與地連接。所述溫度測量電路包括熱敏電阻NTC，電阻R21，電容C44組成。熱敏電阻NTC — 端與VCC相連，另一端與電阻R21的一端相連，電阻R21的另一端與地相連，電容C44與熱敏電阻NTC并聯(lián)。所述防盜報警電路包括顛倒開關(guān)Si，電阻R10，電容C17組成。顛倒開關(guān)一端與地相連，另一端與電阻RlO相連，電阻RlO的另一端與VCC相連，電容C17與顛倒開關(guān)并聯(lián)。所述掉電檢測電路電阻R13，電阻R9，電阻R15，電容C16，電容C12，三極管Q4組成。分壓電阻R13—端與太陽能電池片的輸入電壓連接，另一端分別與三極管Q4的基極和分壓電阻R15連接，該分壓電阻R15的另一端與地連接，電容C16與電阻R15并聯(lián)，該三極管Q4的集電極與電阻R9，濾波電容C12和單片機U3的36腳相連。所述電阻R9的另一端與VCC連接，所述電容C12的另一端與地連接，該三極管Q4的發(fā)射極與地連接。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。

圖1是本實用新型的電路原理圖。圖2是本實用新型的實施例接線圖。在附圖2中，1表示太陽能電池片接線盒，2是本實用新型嵌入式太陽能光伏組件狀態(tài)實時監(jiān)測模塊，3和4表示本實用新型嵌入式太陽能光伏組件狀態(tài)實時監(jiān)測模塊與太陽能電池片接線盒的連線。
具體實施方式
[0018]在圖1中，一個輸入電壓為8-45v的電壓，經(jīng)過U1(TD1509)轉(zhuǎn)化為5V電壓，通過二極管D2后給超級電容供電，再通過U2(XC6206P)轉(zhuǎn)化為3. 3V電壓給U3，U5及其外圍電路供電。電壓測量電路包括采樣電路；太陽能電池板的電壓通過電阻R3、Rll進行分壓取樣送入CPU，CPU通過內(nèi)部的AD轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，再通過spi 口發(fā)送到無線收發(fā)芯片U5，無線收發(fā)芯片TO再把電壓送入監(jiān)控中心，監(jiān)控中心根據(jù)本塊電池片的電壓和周圍的電池片的電壓來判斷電池片是否正常工作。掉電檢測電路把輸入的電壓經(jīng)過電阻R13和電阻R15分壓后，如果電壓能使三極管Q4導(dǎo)通，則PWRDN輸出低電平，表示外部太陽能輸入正常，反之則說明，外部太陽能電池片沒有工作，是通過超級電容C45供電的。溫度檢測電路是通過熱敏電阻NTC和電阻R21實現(xiàn)的，通過單片機內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換測量出VT點的電壓值，再根據(jù)VT點的電壓值，算出NTC的電阻值，再通過NTC的電阻與溫度的表格，算出溫度值。防盜檢測電路是通過電阻RlO和顛倒開關(guān)Sl實現(xiàn)的，電池片平時是朝著一個方向靜止不動的，一旦有人盜竊電池片，電池片的位置會發(fā)生變化，從而使顛倒開關(guān)Sl導(dǎo)通，BJ
6點輸出低電平，送入單片機，從而使單片機知道有人盜竊電池片，單片機再通過無線收發(fā)芯片U5，把盜竊信號送入監(jiān)控屏幕，從而達(dá)到報警的目的。
權(quán)利要求1.一種嵌入式太陽能光伏組件狀態(tài)實時監(jiān)測模塊，其特征是安裝于電池片接線盒內(nèi)，與接線盒中的旁路二極管并聯(lián)，所述嵌入式太陽能光伏組件狀態(tài)實時監(jiān)測模塊由一個用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的無線模塊、一個微處理器、一個用于給系統(tǒng)提供電能的電源電路、一個用于測量電壓的電壓測量電路、一個用于測量溫度的溫度測量電路、一個用于電池片防盜的防盜報警電路、一個用于檢測電池片是否工作的掉電檢測電路組成，所述的無線模塊與微處理器相連，所述電源電路的輸出分別與無線模塊、微處理器、電壓測量電路，溫度測量電路、防盜報警電路、掉電檢測電路相連，所述的電壓測量電路與微處理器相連，所述的溫度測量電路與微處理器相連，所述的防盜報警電路與微處理器相連，所述的掉電檢測電路與微處理器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式太陽能光伏組件狀態(tài)實時監(jiān)測模塊，其特征是所述無線模塊由無線收發(fā)芯片U5，晶振XA2，切換開關(guān)U6,天線P4及外圍的一些電容和電阻組成；無線收發(fā)芯片TO的1腳與濾波電容C39、濾波電容C41、濾波電容C42、濾波電容C43、電源VCC連接，無線收發(fā)芯片U5的2腳與電感L7、電容C35連接，電感L7與電阻R20連接，電阻R20的另一端與電源VCC連接，電容C35的另一端與電感L5、電容C40、電感L8連接，電阻R22的一端與電容C40的另一端、電感L8的另一端連接，電阻R22的另一端與地連接，電感L5的另一端與電容C37、電感L6連接，電容C37的另一端與地連接，電感L6的另一端與電容C36連接，電容C36的另一端與切換開關(guān)U6的3腳連接，無線收發(fā)芯片U5的3腳與電感L4、電容以9連接，電感L4的另一端與無線收發(fā)芯片U5的3腳、電容C30連接，電容C30 的另一端與地連接，電容C29的另一端與切換開關(guān)U6的1腳連接，切換開關(guān)的5腳與電容 C32連接，電容C32的另一端與電容C33、電感L3連接，電容C33的另一端接地，電感L3的另一端與電容C34、天線P4連接，電容C34的另一端接地，切換開關(guān)的6腳與無線收發(fā)芯片 U5的9腳和電容以8連接，電容C28的另一端接地，切換開關(guān)的4腳與無線收發(fā)芯片U5的 8腳和電容C38連接，電容C38的另一端接地，無線收發(fā)芯片U5的7腳與單片機U3的32腳連接，無線收發(fā)芯片U5的13腳與單片機U3的31腳連接，無線收發(fā)芯片U5的14腳與單片機U3的30腳連接，無線收發(fā)芯片U5的15腳與單片機U3的四腳連接，無線收發(fā)芯片U5 的16腳與單片機U3的觀腳連接，無線收發(fā)芯片U5的17腳與單片機U3的27腳連接，無線收發(fā)芯片U5的20腳與單片機U3的沈腳連接，無線收發(fā)芯片U5的18腳與晶振XA2的一端連接，濾波電容C31和U5的12腳相連，無線收發(fā)芯片U5的19腳與晶振XA2的另一端連接；無線收發(fā)芯片U5的12腳與電源VCC連接，無線收發(fā)芯片U5的10腳與濾波電容C26 和濾波電容C25連接，濾波電容C26的另一端接地，濾波電容C25的另一端接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式太陽能光伏組件狀態(tài)實時監(jiān)測模塊，其特征是所述微處理器為CPU，內(nèi)部包含EEPROM，AD轉(zhuǎn)換電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式太陽能光伏組件狀態(tài)實時監(jiān)測模塊，其特征是所述電源電路包括穩(wěn)壓芯片TD1509、穩(wěn)壓芯片)(C6206P，二極管D2，續(xù)流二極管D3及其外圍電阻電容組成；太陽能電池片的輸入電壓與穩(wěn)壓芯片Ul的1腳和濾波電容C7連接，濾波電容 C7的另一端與地連接，續(xù)流二極管D3的負(fù)端與電感Ll和穩(wěn)壓芯片Ul的2腳連接，續(xù)流二極管D3的另一端與地連接，電感Ll的另一端與濾波電容C8、分壓電阻R7、二級管D2的正端連接，濾波電容C8的另一端與地連接，分壓電阻R7的另一端與分壓電阻R4和穩(wěn)壓芯片 Ul的3腳連接，濾波電容C5并聯(lián)在電阻R7兩端，分壓電阻R4的另一端與地連接，穩(wěn)壓芯片Ul的4腳、5腳、6腳、7腳、8腳與地連接，二極管D2的另一端與超級電容C45的正端、濾波電容C2、穩(wěn)壓芯片U2的3腳連接，超級電容C45的另一端與地連接，濾波電容C2的另一端與地連接，穩(wěn)壓芯片U2的2腳給單片機系統(tǒng)和無線模塊供電，穩(wěn)壓芯片U2的1腳與地連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式太陽能光伏組件狀態(tài)實時監(jiān)測模塊，其特征是所述電壓測量電路包括分壓電阻R3、電阻Rll組成；分壓電阻R3的一端與太陽能電池片的輸入電壓連接，另一端與分壓電阻R11、單片機U3的58腳連接，分壓電阻Rll的另一端與地連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式太陽能光伏組件狀態(tài)實時監(jiān)測模塊，其特征是所述溫度測量電路包括熱敏電阻NTC，電阻R21，電容C44組成；熱敏電阻NTC —端與VCC相連， 另一端與電阻R21的一端相連，電阻R21的另一端與地相連，電容C44與熱敏電阻NTC并聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式太陽能光伏組件狀態(tài)實時監(jiān)測模塊，其特征是所述防盜報警電路包括顛倒開關(guān)Si，電阻R10，電容C17組成；顛倒開關(guān)一端與地相連，另一端與電阻RlO相連，電阻RlO的另一端與VCC相連，電容C17與顛倒開關(guān)并聯(lián)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式太陽能光伏組件狀態(tài)實時監(jiān)測模塊，其特征是所述模塊組成部件為電阻R13，電阻R9，電阻R15，電容C16，電容C12，三極管Q4 ；所述掉電檢測電路分壓電阻R13—端與太陽能電池片的輸入電壓連接，另一端分別與三極管Q4的基極和分壓電阻R15連接，該分壓電阻R15的另一端與地連接，電容C16與電阻R15并聯(lián)，該三極管Q4的集電極與電阻R9，濾波電容C12和單片機U3的36腳相連，所述電阻R9的另一端與 VCC連接，所述電容C12的另一端與地連接，該三極管Q4的發(fā)射極與地連接。
專利摘要一種嵌入式太陽能光伏組件狀態(tài)實時監(jiān)測模塊，安裝于電池片接線盒內(nèi)，與接線盒中的旁路二極管并聯(lián)，實時把電池片的電壓、接線盒溫度傳送到監(jiān)控中心。嵌入式太陽能光伏組件狀態(tài)實時監(jiān)測模塊由一個用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的無線模塊、一個微處理器、一個由于給系統(tǒng)提供電能的電源電路、一個用于測量電壓的電壓測量電路、一個用于測量溫度的溫度測量電路、一個用于電池片防盜的防盜報警電路、一個用于檢測電池片是否工作的掉電檢測電路組成。電源電路為系統(tǒng)各部分提供穩(wěn)定的電源輸入；電壓測量電路把電池片的電壓的采樣模擬信號送入CPU，CPU通過內(nèi)部AD轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；溫度檢測電路把溫度值轉(zhuǎn)化為電壓信號后給CPU，CPU通過內(nèi)部AD把電壓信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。防盜報警電路把電池板的移動信號轉(zhuǎn)化為脈沖信號給CPU；掉電檢測把電池板是否有正常工作轉(zhuǎn)化為電壓信號給CPU。CPU把各種信號通過無線收發(fā)電路，發(fā)送給監(jiān)控中心。
文檔編號G01K7/22GK202166729SQ201120065890
公開日2012年3月14日 申請日期2011年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月14日
發(fā)明者徐敏, 楊恒, 王輝 申請人:無錫英臻科技有限公司