太阳能供电灌溉控制器 · 方案设计
📘 30章 完整目录
01
项目背景与需求分析
应用场景
传统灌溉痛点
设计目标与指标
02
系统总体架构
系统框图
核心模块划分
工作流程
03
太阳能电池选型
单晶硅vs多晶硅vs薄膜
功率计算
安装角度与日照
04
蓄电池选型与容量计算
铅酸vs锂电池
充放电特性
容量估算公式
寿命与维护
05
MPPT充电控制器原理
MPPT工作原理
Buck/Boost拓扑
最大功率点追踪
06
主控芯片选型
STM32 vs ESP32 vs 国产MCU
外设需求
功耗对比
成本分析
07
传感器选型
土壤湿度(电容/电阻)
流量计
雨量传感器
温湿度
08
执行机构设计
直流水泵vs交流水泵
电磁阀驱动
继电器/MOS管
09
电源管理电路设计
LDO vs DCDC
多路电压输出
低功耗休眠
防反接保护
10
信号调理电路
信号放大
滤波电路
ADC采样精度
参考电压
11
通信模块设计
LoRa vs NB-IoT vs 4G
433MHz无线
蓝牙Mesh组网
12
人机交互界面
OLED显示屏
按键与旋钮
LED指示灯
本地参数设置
13
固件架构设计
裸机 vs RTOS(FreeRTOS)
任务划分
状态机
消息队列
14
传感器数据采集程序
ADC驱动
I2C/SPI通信
数据滤波(中值/卡尔曼)
校准流程
15
灌溉控制逻辑
定时灌溉
湿度阈值控制
流量累计
PID闭环调节
16
太阳能充电管理程序
MPPT算法(扰动观察法)
库仑计电量监测
充电状态机
17
低功耗策略
休眠唤醒机制
RTC定时唤醒
外设电源管理
功耗实测
18
通信协议设计
自定义私有协议
Modbus RTU
JSON格式
心跳包与重传
19
云平台对接
MQTT协议
OneNET/阿里云IoT
数据上云
远程控制
20
本地数据存储
EEPROM vs Flash vs SD卡
存储格式
掉电保护
日志记录
21
故障检测与保护
过流/过压/欠压保护
传感器故障诊断
看门狗
22
电磁兼容性设计
PCB布局布线
电源滤波
屏蔽与接地
ESD防护
23
结构设计
防水防尘IP65
散热设计
安装支架
接线端子
24
系统调试与测试
单元测试
集成测试
环境模拟
长时间稳定性
25
成本估算与BOM
元器件选型成本
PCB打样
组装成本
量产优化
26
案例1：小型家庭菜园
5V/1W太阳能板+小水泵
家庭菜园
27
案例2：中型农田分区灌溉
24V/100W太阳能板
电磁阀组+LoRa
28
案例3：ESP32远程智能灌溉
WiFi+MQTT
手机APP控制
29
常见问题与解决方案
水泵不启动
传感器漂移
电池续航不足
通信中断
30
总结与展望
AI灌溉·数字孪生
产品化建议
开源资源推荐