步驟1：太陽能智能路燈功能概述

對于此項目，使用了Silego的GreenPAK可配置混合信號集成電路（CMIC）。芯片中編程的三個關(guān)鍵功能將是：

1-運動感測

2-白天感測

3-電池電量感測

運動感應(yīng)

為了節(jié)省功率，僅在檢測到任何運動物體時才允許打開燈。為此，已經(jīng)設(shè)計了無源紅外（PIR）傳感器。該PIR Motion傳感器具有單個輸出引腳以及VCC和GND引腳。 PIR傳感器基本上可以檢測紅外輻射的水平。一旦檢測到輻射水平發(fā)生變化，它就會發(fā)出通知該變化的信號。該傳感器是用于運動檢測的最常用傳感器之一。 （見圖2）

環(huán)境日光感應(yīng)

太陽能電池板本身用于感應(yīng)環(huán)境光。太陽能電池板在完全陽光直射的情況下提供全部輸出，而在沒有光照的情況下提供零輸出。然后可以將這些條件轉(zhuǎn)換為CMIC的數(shù)字輸入引腳以產(chǎn)生適當(dāng)?shù)碾娖?。通過使用簡單的分壓器電路，可以將太陽能電池板產(chǎn)生的18伏電壓轉(zhuǎn)換為3.3V信號，該信號代表SLG46140V CMIC的高電平邏輯輸入。

電池電量監(jiān)測和充電

電池電量監(jiān)測也是該系統(tǒng)的重要方面。在此設(shè)計中，使用了密封鉛酸（SLA）電池。 SLA電池非常通用，可靠且具有成本效益。與使用其他化學(xué)物質(zhì)的電池相比，SLA電池的充電方法要簡單得多。 SLA電池需要以等于0.1C的恒定電流充電（此處C =充滿電后的電池容量，安培小時），電壓應(yīng)比額定輸出電壓高1.5伏至2伏。因此，充電電路也可以更簡單。重要的是要注意，滿容量的12v SLA電池將提供約13.2伏的開路電壓。放電后，電池的開路電壓略低于12v。但是，由于我們的CMIC無法測量如此高的電壓，因此需要將其轉(zhuǎn)換為可接受的范圍。同樣，使用一個簡單的分壓器將電壓分壓到大約800mv以表示已放電的電池，將大約1150mv表示為已完全充電的電池。然后將這些電壓電平饋入SLG46140V CMIC并使用其模擬比較器進(jìn)行比較。正如我們將在下一節(jié)中看到的那樣，這些比較器在整個項目實現(xiàn)中起著至關(guān)重要的作用。

步驟2：對GreenPAK IC進(jìn)行編程

通過下載GreenPAK軟件以查看預(yù)制的智能路燈設(shè)計文件，可以輕松地對GreenPAK IC進(jìn)行編程，以控制智能太陽能路燈。將GreenPAK開發(fā)套件連接到計算機，將未編程的SLG46140V GreenPAK IC插入開發(fā)套件插槽并點擊程序。該IC將被自動編程為可控制智能太陽能路燈的IC。

對該IC進(jìn)行編程后，您可以將其保留在開發(fā)套件插座中，以便更輕松地訪問引腳或批量生產(chǎn)時，您可以創(chuàng)建一個很小的PCB板來訪問芯片。

現(xiàn)在將GreenPAK IC編程為控制智能路燈，您可以跳到步驟4。

如果您想更好地了解和修改智能路的內(nèi)部電路，燈光設(shè)計文件，第3步將概述GreenPAK智能街道設(shè)計文件的編程方式。

第3步：GreenPAK設(shè)計細(xì)節(jié)

實現(xiàn)此設(shè)計的GreenPAK原理圖如圖5所示。

?使用的引腳說明：

-PIN3：數(shù)字輸入

-PIN4：用于檢測運動或物體存在的數(shù)字輸入引腳。

-PIN10：用于監(jiān)視電池電量的模擬輸入引腳。

-PIN12：具有1xPush-Pull輸出模式的數(shù)字輸出，用于控制LED。

-PIN14：具有1xPush-Pull輸出模式的數(shù)字輸出，用于控制電荷流入電池。

?3 –位與門：

此設(shè)計中的3位與門可確保輕巧僅當(dāng)滿足所有條件時t才打開。諸如“附近運動檢測”，“周圍陽光存在”和“所需電池電量”等條件是確定“與”門輸出的三個位。

?電池電量監(jiān)視：

兩個模擬比較器（ACMP0和ACMP1）監(jiān)視電池電壓。如前所述，已使用800mV和1150mV的兩個電壓電平來確定電池的狀態(tài)。如果測得的電池電壓降至800mV或更小，比較器（ACMP0）的輸出為零。此輸出被饋入三輸入與門，該三輸入與門又提供零輸出，并在檢測到電池電壓低時關(guān)閉燈。

在充電和充電期間測量高電壓。用作CMIC引腳10輸入的分壓后的電壓饋入比較器（ACMP1）。一旦電壓電平達(dá)到或超過反相輸入上設(shè)置的參考電壓（在這種情況下為1150mV），比較器就會輸出高電平。達(dá)到所需水平后，我們需要切斷電池充電，因此需要低電平輸出，并為此目的使用了一個簡單的逆變器。

??來自太陽能電池的輸入：

如前所述，當(dāng)不存在環(huán)境光時，太陽能電池將輸出零/數(shù)字低信號。由于沒有陽光是打開路燈的條件之一，因此我們需要將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字高電平，以便我們的與門也輸出高電平。因此，這里也為此目的使用了一個逆變器。

?使用計數(shù)器作為延長輸出周期的手段：在上述設(shè)計中，還使用了一個計數(shù)器（CNT0/DLY0）來產(chǎn)生一定量CMIC的PIN12上的信號關(guān)閉延遲時間。這產(chǎn)生了避免快速輸出切換的期望延遲。 （見圖6）

使用計數(shù)器作為延長輸出周期的方法：

在上述設(shè)計中，Counter（CNT0/DLY0）也是用于在關(guān)閉CMIC的PIN12信號時產(chǎn)生一定程度的延遲。這產(chǎn)生了避免快速輸出切換的期望延遲。 （見圖6）

步驟4：外部電路說明

本節(jié)介紹如何使用外部電路來驅(qū)動更大的負(fù)載，例如10W LED燈和電池充電。為了創(chuàng)建最高效，最節(jié)能的電路，已使用MOSFET來代替普通的BJT。

?電池充電控制：

IRLZ44N HEXFET功率MOSFET（類似MOSFET，例如（也可以使用FQP30N06L），它是一種N溝道增強型MOSFET。

該MOSFET專為在柵極電壓電平（3V和5V）下工作而設(shè)計，可以通過小型控制器輕松產(chǎn)生該電壓

MOSFET的數(shù)據(jù)表描述了漏極電流ID約為1安培時，門極至源極的門極電壓（Vgs（th））約為3伏。根據(jù)引腳12的電氣規(guī)格表（類似于PIN14），我們的小型CMIC可以輕松實現(xiàn)這一點。

?LED燈控制：

與充電控制電路類似，我們項目的這一部分還使用IRLZ44N HEXFET MOSFET來切換10瓦LED，這是主要的照明光源。由于我們想用12V電池控制10Watt LED，因此我們需要能夠提供大約10V的電流。 0.8安培該電路如圖8所示。

這些電路可以連接到面包板上，也可以通過死蟲電路進(jìn)行布線。

第5步：結(jié)論

本指南演示了以SLG46140V GreenPAK CMIC作為主要控制元件的智能路燈的設(shè)計。事實證明，這種小型IC具有執(zhí)行手頭任務(wù)的巨大能力，同時還可以最大程度地降低功耗。提供適當(dāng)?shù)脑O(shè)計工具也非常有效地幫助了該項目的實現(xiàn)。還可以通過引入其他電路來增強該項目，例如檢測太陽能電池板上的灰塵，或者使用外部超馳開關(guān)來鎖定LED輸出。