基于物联网的太阳能光伏监测系统节点电路   0    0

本实用新型公开一种基于物联网的太阳能光伏监测系统节点电路。本实用新型包括参数采集模块、数据处理模块、太阳能电池板电源模块、通信模块、存储器，通信模块包括无线通信模块、有线通信模块；参数采集模块的输出端与数据处理模块的输入端相连接，数据处理模块的三个输出端分别与存储器的输入端、无线通信模块的输入端、有线通信模块的输入端信号连接，太阳能电池板电源模块为参数采集模块、数据处理模块、通信模块供电。本实用新型弥补了现有系统中指标单一、系统性不强的特点，实现了对光伏资源信息、电压、电流、温度、辐照度的存储与统计分析，为电网控制、制定发电计划，经济与技术评价提供关键信息。

1.基于物联网的太阳能光伏监测系统节点电路，其特征在于包括参数采集模块、数据处理模块、太阳能电池板电源模块、通信模块、存储器，其中参数采集模块包括辐照度传感器、温度传感器、电压采集电路、电流采集电路，通信模块主要包括无线通信模块、有线通信模块；参数采集模块的输出端与数据处理模块的输入端相连接，数据处理模块的三个输出端分别与存储器的输入端、无线通信模块的输入端、有线通信模块的输入端信号连接，太阳能电池板电源模块为参数采集模块、数据处理模块、通信模块供电。

2.如权利要求1所述的基于物联网的太阳能光伏监测系统节点电路，其特征在于所述的数据处理模块包括单片机最小系统电路、单片机扩展功能电路；
所述的单片机最小系统电路包括单片机控制芯片U1、滤波电路、RTC电池B0、SWD接口P3、启动模式电路、晶振Y1～Y2、电阻R9～R14、R28、电容C13～C15、C22～C23，其中滤波电路包括电容C16～C21，启动模式电路包括电阻R15～R17；单片机控制芯片U1的第五管脚与第二十八电阻R28的一端、第一晶振Y1的一端、第十三电容C13的一端相连接；单片机控制芯片U1的第六管脚与第十一电阻R11的一端相连接，第十一电阻R11的另一端与第二十八电阻R28的另一端、第一晶振Y1的另一端、第十四电容C14的一端相连接；单片机控制芯片U1的第三管脚与第二十三电容C23的一端、第二晶振Y2的一端相连接；单片机控制芯片U1的第四管脚与晶振Y2的另一端、第二十二电容C22的一端相连接；单片机控制芯片U1的第七管脚与第十电阻R10的一端、第十五电容C15的一端相连接；单片机控制芯片U1的第一管脚与RTC电池B0的正极VBAT相连接；单片机控制芯片U1的第三十四管脚、第三十七管脚分别与SWD接口P3第二管脚、第三管脚相连接；单片机控制芯片U1的第四十四管脚与启动模式电路中第十六电阻R16的一端BOOT0相连接；第十电阻R10的另一端接外接电源VCC，单片机控制芯片U1的第九管脚、第二十四管脚、第三十六管脚、第四十八管脚连接后接外接电源VCC，第十六电容C16的一端、第十七电容C17的一端、第十八电容C18的一端、第十九电容C19的一端、第二十电容C20的一端、第二十一电容C21的一端连接后接外接电源VCC，第十五电阻R15的一端接外接电源VCC，SWD接口P3的第一管脚接外接电源VCC；第十三电容C13的另一端与第十四电容C14的另一端连接后接地，第十六电容C16的另一端、第十七电容C17的另一端、第十八电容C18的另一端、第十九电容C19的另一端、第二十电容C20的另一端、第二十一电容C21的另一端连接后接地，RTC电池的负极接地，SWD接口的第四管脚接地，第十七电阻R17的一端接地，单片机控制芯片U1的第二十三管脚、第三十五管脚、第四十七管脚、第八管脚连接后接地，第二十二电容C22的另一端与第二十三电容C23的另一端连接后接地，第十五电容C15的另一端接地，第九电阻9的一端接地；第十六电阻R16的另一端、第十七电阻R17的另一端连接后接第十五电阻R15的另一端；单片机控制芯片U1的第二十管脚与第九电阻R9的另一端相连接；单片机控制芯片U1的第二十九管脚与第十四电阻R14的一端相连接；单片机控制芯片U1的第三十管脚与第十三电阻R13的一端相连接；单片机控制芯片U1的第三十一管脚与第十二电阻R12的一端相连接；单片机控制芯片U1的除了上下文提及到的管脚其他均架空；单片机控制芯片U1的型号为STM32F103C6T6A或STM32F103C8T6；
所述的单片机扩展功能电路包括地址设定电路、铁电FRAM模块、按键模块、蜂鸣器模块、指示灯模块，其中地址设定电路包括拨码开关S1、第一排阻RP1、第二排阻RP2，铁电FRAM模块包括存储器U5、电容C24，按键模块包括按键K1～K3、电阻R20～R22，蜂鸣器模块包括蜂鸣器B1、二极管D2、电阻R2、R8、三极管Q1，指示灯模块包括三个发光二极管LED1～LED3；地址设定电路中拨码开关S1的第一、二、三、四、五、六、七、八管脚与外接电源VCC相连接；地址设定中拨码开关S1的第九、十、十一、十二管脚分别与第二排阻RP2的第七、五、三、一管脚相连接，第十三、十四、十五、十六管脚与第一排阻RP1的第七、五、三、一管脚相连接；第一排阻RP1的第二、四、六、八管脚分别与单片机控制芯片U1的第四十五管脚、第四十六管脚、第二十一管脚、第二十二管脚相连接，第二排阻RP2的第二、四、六、八管脚分别与单片机控制芯片U1的第二十五管脚、第二十六管脚、第二十七管脚、第二十八管脚相连接；存储器U5的第四管脚、第二十四电容C24的一端均接地；存储器U5的第八管脚与第二十四电容C24的另一端连接后接外接电源VCC；存储器U5的第一、二、五、六管脚分别与单片机控制芯片U1的第十四管脚、第十六管脚、第十七管脚、第十五管脚相连接，存储器U5的第三管脚接外接电源VCC，存储器U5的第七管脚架空；按键K1、K2、K3的一端与接地端GND相连接，另一端分别与第二十电阻R20的一端、第二十一电阻R21的一端、第二十二电阻R22的一端相连接；第二十电阻R20的另一端、第二十一电阻R21的另一端、第二十二电阻R22另的一端分别与单片机控制芯片U1的第三十二管脚、第三十三管脚、第三十八管脚管脚相连接；蜂鸣器B1的一端与第二二极管D2的阴极连接后接外接电源VCC，另一端与第二二极管D2的阳极、第八电阻R8的一端相连接；第八电阻R8的另一端与第一三极管Q1的集电极相连接，发射极接地，基极与第二电阻R2的一端相连接；第二电阻R2的另一端与单片机控制芯片U1的第四十二管脚相连接；第一、二、三发光二极管LED1、LED2、LED3的阳极与外接电源VCC相连接，阴极分别与单片机控制芯片U1的第二十六管脚、第二十七管脚、第二十八管脚相连接；单片机控制芯片U1的第十八管脚接太阳能电池板V-SOLAR；单片机控制芯片U1的除了上下文提及到的其他管脚均架空；所述的拨码开关S1的型号为SW-DIP8，第一排阻RP1与第二排阻RP2的型号为电阻值5.1K，存储器U5的型号为FM25VN10。

3.如权利要求1所述的基于物联网的太阳能光伏监测系统节点电路，其特征在于所述的太阳能电池板电源模块包括太阳能电池板、电源电路，其中电源电路包括接口电路、DC转DC电路、3.3V变5V隔离电路、变送器供电电路，接口电路包括接口P1、电阻R1、二极管D1，DC转DC电路包括保险丝F1、电容C1～C8、第二芯片U2，3.3V变5V隔离电路包括第六芯片U6、电容C25～C26、电阻R23，变送器供电电路包括第三芯片U3、保险丝F2、电容C9、双向二极管TV1；第一接口P1的第一管脚与第一电阻R1的一端连接后接太阳能板V-SOLAR，第二管脚接地；第一电阻R1的另一端与第一二极管D1的阳极相连接；第一二极管D1的阴极与DC转DC电路中第一保险丝F1的一端相连接；第一保险丝F1的另一端与第一电容C1的正极、第二电容C2的一端、第三电容C3的一端、第四电容C4的一端、第二芯片U2的第三管脚相连接后接第三芯片U3的第一管脚；第二芯片U2的第二管脚与第五电容C5的正极、第六电容C6的一端、第七电容C7的一端、第八电容C8的一端连接后接外接电源VCC；第二芯片U2的第一管脚与第一电容C1的负极、第二电容C2的另一端、第三电容C3的另一端、第四电容C4的另一端、第五电容C5的负极、第六电容C6的另一端、第七电容C7的另一端、第八电容C8的另一端连接后接地；第六芯片U6的第一管脚接地，第二管脚与外接电源VCC相连接，第三管脚与第二十六电容C26的负极、第二十三电阻R23的一端、第二十五电容R25的一端相连接并接地，第四管脚与第二十六电容C26的正极、第二十三电阻R23的另一端、第二十五电阻R25的另一端相连接后接外接电源VCC2；第三芯片U3的第二管脚接地，第三管脚与第二保险丝F2的一端相连接；第二保险丝F2的另一端与第一双向二极管TV1的一端、第九电容C9的正极相连接后作为供电端24V-0，第一双向二极管TV1的另一端与第九电容C9的负极相连接并接地；
所述的第二芯片U2的型号为K7803，第三芯片U3的型号为LM7824，第六芯片U6的型号为B0305S。

4.如权利要求1所述的基于物联网的太阳能光伏监测系统节点电路，其特征在于所述的参数采集模块包括电流采集电路、电压采集电路、辐照度传感器、温度传感器，其中电流采集电路包括第四芯片U4、电阻R3～R4、电容C10～C11、稳压二极管Z1、接口P2，电压采集电路包括电阻R5～R6、稳压二极管Z2、电容C12，辐照度传感器包括接口P4、二极管D3、稳压二极管Z3、电阻R18～R19，温度传感器包括第八芯片U8、电阻R7；第四芯片U4的第一管脚与第二管脚、太阳能电池板V-SOLAR、第十电容C10的一端、第三电阻R3的一端相连接；
第四芯片U4的第四管脚与第十电容C10的另一端连接后接地；第四芯片U4的第八管脚与第三电阻R3的另一端、第二接口P2的第一管脚相连接后作为负载接口；第二接口P2的第二管脚接地；第四芯片U4的第五管脚与第四电阻R4的一端相连接；第四电阻R4的另一端与第十一电容C11的一端、第一稳压二极管Z1的阴极相连接后接单片机控制芯片U1的第十九管脚；第十一电容C11的另一端与第一稳压二极管Z1的阳极相连接并接地；第五电阻R5的一端接太阳能电池板V-SOLAR，另一端与第六电阻R6的一端、第二稳压二极管Z2的阴极、第十二电容C12的一端相连接后接太阳能电池板V-SOLAR；第六电阻R6的另一端与第二稳压二极管Z2的阳极、第十二电容C12的另一端相连接并接地；第十八电阻R18的一端与太阳能电池板电源模块的供电端24V-O相连接，另一端与第三二极管D3的阳极相连接；
第三二极管D3的阴极与第四接口P4的第一管脚相连接；第四接口P4的第二管脚与第三稳压二极管Z3的阴极、第十九电阻R19的一端相连接后接单片机控制芯片U1的第十管脚；第三稳压二极管Z3的阳极与第十九电阻R19的另一端相连接并接地；第八芯片U8的第一管脚接地，第二管脚与第七电阻R7的一端相连接后接单片机控制芯片U1的第四十三管脚，第三管脚与第七电阻R7的另一端连接后接外接电源VCC；
所述的第四芯片U4的型号为MAX4080-TASA,第八芯片U8的型号为DS18B20。

5.如权利要求1所述的基于物联网的太阳能光伏监测系统节点电路，其特征在于所述的通信模块包括有线通信模块、无线通信模块、接口P5，其中有线通信RS485模块包括第七芯片U7、电阻R24～R27、双向二极管TV2～TV4、保险丝F3～F4、电容C27～C28，无线通信模块包括无线芯片JC；第七芯片U7的第一管脚与第二十七电容C27的一端连接后接外接电源VCC，第十六管脚与第二十八电容C28的一端连接后接外接电源VCC2，第二管脚与第二十七电容C27的另一端连接后接地，第十五管脚与第二十八电容C28的另一端连接后接地，第八、九管脚接地，第三、六管脚分别与单片机控制芯片U1的第十三管脚、第十二管脚相连接，第四管脚与第五管脚连接后接单片机控制芯片U1的第十一管脚，第七管脚与单片机最小系统电路中第十四电阻R14的另一端相连接，第十二管脚与第二十五电阻R25的一端连接，第十三管脚与第二十四电阻R24的一端连接，第十六管脚与第二十八电容C28的另一端连接后接外接电源VCC2，其他管脚架空；第二十四电阻R24的另一端与第二十六电阻R26的一端、第二双向二极管TV2的一端、第三双向二极管TV3的一端、第三保险丝F3的一端连接；第二十五电阻R25的另一端与第二十六电阻R26的另一端、第三双向二极管TV3的另一端、第四双向二极管TV4的一端、第四保险丝F4的一端连接；第二双向二极管TV2的另一端接外壳地PGND，第四双向二极管TV4的另一端与第二十七电阻R27的一端连接后接外壳地PGND；无线芯片JC的第一管脚接电源VCC，第二管脚接地，第四、五管脚分别与单片机最小系统电路中第十三电阻R13的另一端、第十二电阻R12的另一端相连接，第六、七管脚分别与单片机控制芯片U1的第四十六管脚PB9、第四十五管脚PB8连接；第三保险丝F3的另一端与第五接口P5的第一、三脚相连接，第四保险丝F4的另一端与第五接口P5的第二、四脚相连接；第二十七电阻R27的另一端接地；
所述的第七芯片U7的型号为ADM2483，无线芯片JC的型号为CC1101，第五接口P5的型号为RS485；
所用的保险丝F3～F4的型号均为SMD0805-010，双向二极管TV2～TV4的型号均为SMBJ10CA。