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    太陽(yáng)能即時(shí)效率計(jì)能記錄并計(jì)算各項(xiàng)電器白天所消耗的功率，幫助使用者精準(zhǔn)掌握設(shè)備的電池使用壽命，藉此控管太陽(yáng)能系統(tǒng)電力的使用；此外，太陽(yáng)能系統(tǒng)亦可藉由效率計(jì)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，調(diào)整電池板至最佳的日照方向，以獲得最大電能轉(zhuǎn)換效益。

    在極地現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試設(shè)備或產(chǎn)品時(shí)，資源、材料限制、調(diào)試和時(shí)間壓力都是具有挑戰(zhàn)性的項(xiàng)目。不過(guò)，失敗是現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試工作的成功之母，藉由在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中累積的經(jīng)驗(yàn)，可幫助設(shè)計(jì)者對(duì)系統(tǒng)的全盤(pán)了解。本文將測(cè)試由太陽(yáng)能供電的12伏特(V)鉛酸汽車電池充電電路原型系統(tǒng)，為發(fā)光二極體(LED)燈、音頻系統(tǒng)、用于露營(yíng)淋浴器和噴霧系統(tǒng)的幫浦等裝置供電，要證明該充電電路不會(huì)損壞并能正常工作。

    至于測(cè)試環(huán)境是美國(guó)炎熱的內(nèi)華達(dá)州沙漠，那里沒(méi)有水、沒(méi)有遮陰、沒(méi)有電。在此惡劣的環(huán)境條件下，活著的唯一希望，是透過(guò)貨運(yùn)汽車裝運(yùn)幾天所需的一切物資，然后再一樣不缺地全都運(yùn)回來(lái)。從各方面來(lái)說(shuō)，這都是一個(gè)完美的測(cè)試環(huán)境，可確定系統(tǒng)是否足以提供舒適的生活條件。

    追蹤電源曲線優(yōu)化太陽(yáng)能電池板供電

    對(duì)于諸如此類的極地現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，失敗的后果，將是付出寶貴生命的慘痛代價(jià)。為生存下去，就必須防止電池電量完全耗盡，因此要監(jiān)視充電系統(tǒng)。

    透過(guò)進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏y(cè)量，并即時(shí)收集測(cè)量資料，以保持并恢復(fù)電池的壽命�，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試所采用的器具包括一個(gè)DC1688展示電路板，該展示電路板采用凌力爾特(LinearTechnology)的LT3652太陽(yáng)能電池充電控制器，該控制器連接到Solec的70瓦(W)太陽(yáng)能板，此太陽(yáng)能板的最高電壓為17伏特，電流為4.45安培(A)。

    DC1688展示電路板非常簡(jiǎn)單，只要連接太陽(yáng)能板和電池就可正常運(yùn)作。LT3652可追蹤并最佳化電源曲線，以便用14伏特和2安培的最大電流為電池充電，優(yōu)化太陽(yáng)能電池板的供電。LT3652太陽(yáng)能電池充電控制器還具備預(yù)查驗(yàn)功能，會(huì)為低壓電池進(jìn)行涓流充電，以保持電池良好運(yùn)行，如果電池沒(méi)有回應(yīng)預(yù)查驗(yàn)，那么該元件還提供壞電池檢測(cè)指示訊號(hào)。

    然而，若一開(kāi)始電池就已被充飽，同時(shí)在白天始終保持充電，那么要想整夜使用LED燈、支援用于淋浴器的12伏特幫浦的運(yùn)轉(zhuǎn)、用12伏特汽車音頻放大器播放幾個(gè)小時(shí)的iPod音樂(lè)以及給其他外部設(shè)備再充電的話，太陽(yáng)能電池板是否還能夠提供足夠的電力以及為電池充足所需的電量，令人懷疑。因此，這類測(cè)試的關(guān)鍵，是測(cè)試充電電路的效率，了解充電電路是否最大限度地為電池充電，以及充電電路是否能最大限度地利用太陽(yáng)光照和太陽(yáng)能板。

    效率資料全都錄輕松估算用電量

    雖然用輸出功率/輸入功率×100來(lái)測(cè)量效率并不難，但是攜帶四個(gè)萬(wàn)用表和一個(gè)計(jì)算機(jī)到沙漠去，不斷讀取讀數(shù)和測(cè)量值既麻煩也不實(shí)用。因此，可使用最新開(kāi)發(fā)的效率計(jì)(EfficiencyMeter)。透過(guò)兩塊展示電路板、一個(gè)微控制器(MCU)和一個(gè)類比數(shù)位轉(zhuǎn)換器(ADC)，就可組成一個(gè)效率計(jì)，并用該效率計(jì)即時(shí)測(cè)量和計(jì)算效率，最后在液晶顯示器(LCD)顯示幕上顯示結(jié)果。無(wú)需萬(wàn)用表、計(jì)算器，而且最重要的是，亦無(wú)需電腦。
    這樣子所組成的系統(tǒng)用一個(gè)僅為9伏特的電池和內(nèi)部嵌入式編程就可獨(dú)立工作，這使得該系統(tǒng)非常便于攜帶。就優(yōu)化太陽(yáng)能電池板充電系統(tǒng)而言，即時(shí)效率資料極為有用，例如，在定位太陽(yáng)能電池板時(shí)，有即時(shí)效率資料可供參考，就不用靠猜測(cè)行事。另外，利用即時(shí)效率資料還可確定白天哪個(gè)時(shí)間的充電效率最高，進(jìn)而適當(dāng)估算電池電量的使用。

    本例測(cè)試用的展示電路板DC571A包括一個(gè)PIC微控制器，該微控制器與展示電路板連接。而DC571A展示板由一個(gè)八通道二十四位差分ADCLTC2418組成。僅使用該ADC的四個(gè)通道，其中兩個(gè)通道測(cè)量VIN和VOUT，另外兩個(gè)通道利用展示電路板上的LTC6103電流檢測(cè)放大器，以電壓形式測(cè)量IIN和IOUT，因?yàn)殡妷号c電流成正比。該展示電路板略有修改，電阻更換為實(shí)現(xiàn)0.1伏特/1安培的比率。

    將LTC2418(ADCDC571A)展示電路板連接到DC590B的微控制器介面很容易，然后記錄ADC四個(gè)差動(dòng)通道上的代碼、獲取所測(cè)電壓的瞬時(shí)值、轉(zhuǎn)換、計(jì)算效率并將結(jié)果顯示在LCD上。最終結(jié)果是得到一個(gè)簡(jiǎn)單易懂的系統(tǒng)，可顯示太陽(yáng)能電池板電壓(Vs)、電池充電器的IIN、電池電壓(Vb)、從電池充電器到12伏特鉛酸電池的IOUT和計(jì)算所得的效率為(Vb×IOUT)/(Vs×IIN)×100。

    然而，讓每個(gè)通道都作為差動(dòng)電壓測(cè)量通道工作也意味著，VIN和VOUT的接地通道必須連在一起，在此設(shè)計(jì)中，通道三、五、七和九連接至地；通道二和六是Vs和Vb；通道四和八是IIN和IOUT。該ADC具2.5伏特的內(nèi)部基準(zhǔn)電壓限制，因此必須在Vs和Vb通道使用一個(gè)分壓器，以保持處于20伏特的最大輸入范圍內(nèi)。通道上電阻分壓器最大限度地提高解析度，而內(nèi)部代碼則用來(lái)重新計(jì)算真正的電壓值，所使用的少量錯(cuò)誤糾正可忽略不計(jì)。

    最后一個(gè)步驟是讓該系統(tǒng)能具有足夠的可攜性，透過(guò)一個(gè)9伏特鹼性電池工作，方便隨身攜帶，但又要使該系統(tǒng)有足夠彈性，以使用12伏特鉛酸電池。DC823B展示電路板采用LTM4600降壓微型模組(μModule)穩(wěn)壓器，該穩(wěn)壓器的最大輸入電壓范圍為20伏特，可調(diào)節(jié)提供給整個(gè)太陽(yáng)能板電池充電器系統(tǒng)的5伏特電壓。用5伏特輸出選擇跨接線將9伏特鹼性電池連接到該展示電路板的VIN端。LTM4600的BURST模式在輕負(fù)載時(shí)效率較高，能夠有助于延長(zhǎng)電池的壽命。透過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)依靠最終產(chǎn)品工作，