基于ATmega16單片機的電能收集充電器設計

摘要：本文以離網型風力發電裝置為研究對象，選擇了以Atmel公司生產的ATmega16單片機為核心，采用MC34063開關型電源芯片作為主要變能器件，根據風機產生的輸入電壓，通過單片機產生合適的控制信號，控制DC-DC變換器工作，實現對蓄電池的有效充電。該研究對實際應用具有一定的參考價值。
關鍵詞：ATmega16；MC34063；電能收集器；直流斬波電路

離網運行方式的風力發電機組，是我國遠離電網的邊遠偏僻農村、牧區、海島和特殊處所發展風力發電進而來解決其基本用電問題的主要運行方式。由于離網型風力發電系統基本上都建在人煙稀少的地區，因此盡可能的減少維護次數，增加元器件的使用周期就是整個項目需要達到重要指標。蓄電池的最佳充電方式是階段式充電法，然而由于風能的隨機性以及不確定性，使得其對于蓄電池的充電方式異常復雜。鑒于階段式充電方式在離網型風力發電系統中難以控制，而恒流充電方式不能在短時間內為蓄電池充足電能，故本項目選取了控制方式最為簡單，初期充電速度最快的恒壓充電方式，收集電能。在電能收集器的系統中，依據電路實現的主要功能，電路可分為兩大部分：主電路以及控制電路。主電路部分采用MC34063開關型電源芯片，連接成升壓及降壓電路，分別對不同的輸入電壓采取不同的處理方式，最終輸出紋波小、性能高的電壓?？刂齐娐凡糠植捎肁tmel公司生產的ATmega16低功耗單片機，相較于C51系列的單片機，本系統更加節能、控制速度更快、外圍元器件更少。實驗證明，本設計已經實現了一臺性能穩定、具有參考價值的電能收集充電器。

1 硬件設計
電能收集器系統的兩大部分功能：主電路的功能是實現電能的變換，也就是將輸入的不穩定的電能轉換為以恒壓方式輸出的電能；控制電路的主要功能則是監測系統狀態、控制主電路通路、顯示系統參數等。良好的硬件電路設計是整個項目必不可少的一部分。電能收集器模塊圖如圖1所示。

1．1 電壓采樣電路
本設計預期風機的輸入電壓為0～40 V，由于實驗室直流源的輸入電壓值僅為0～32 V，故測量的參數僅僅只是預期值的一個子集。由于控制電路采用5 V直流供電，因此ATmega16的A／D采樣范圍就是0～5 V，為了能測量40 V的最大值，需要將風機的輸入電壓值經過一定比例的縮小后，再交由單片機處理。