太陽能即時效率計能記錄并計算各項電器白天所消耗的功率，幫助使用者精準掌握設備的電池使用壽命，藉此控管太陽能系統電力的使用；此外，太陽能系統亦可藉由效率計的監(jiān)測數據，調整電池板至最佳的日照方向，以獲得最大電能轉換效益。

在極地現場測試設備或產品時，資源、材料限制、調試和時間壓力都是具有挑戰(zhàn)性的項目。不過，失敗是現場測試工作的成功之母，藉由在現場測試中累積的經驗，可幫助設計者對系統的全盤了解。本文將測試由太陽能供電的12伏特（V）鉛酸汽車電池充電電路原型系統，為發(fā)光二極體（LED）燈、音頻系統、用于露營淋浴器和噴霧系統的幫浦等裝置供電，要證明該充電電路不會損壞并能正常工作。

至于測試環(huán)境是美國炎熱的內華達州沙漠，那里沒有水、沒有遮陰、沒有電。在此惡劣的環(huán)境條件下，活著的唯一希望，是透過貨運汽車裝運幾天所需的一切物資，然后再一樣不缺地全都運回來。從各方面來說，這都是一個完美的測試環(huán)境，可確定系統是否足以提供舒適的生活條件。

追蹤電源曲線優(yōu)化太陽能電池板供電

對于諸如此類的極地現場測試，失敗的后果，將是付出寶貴生命的慘痛代價。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。

透過進行適當的測量，并即時收集測量資料，以保持并恢復電池的壽命。現場測試所采用的器具包括一個DC1688展示電路板，該展示電路板采用凌力爾特（LinearTechnology）的LT3652太陽能電池充電控制器，該控制器連接到Solec的70瓦（W）太陽能板，此太陽能板的最高電壓為17伏特，電流為4.45安培（A）。
DC1688展示電路板非常簡單，只要連接太陽能板和電池就可正常運作。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)化太陽能電池板的供電。LT3652太陽能電池充電控制器還具備預查驗功能，會為低壓電池進行涓流充電，以保持電池良好運行，如果電池沒有回應預查驗，那么該元件還提供壞電池檢測指示訊號。

然而，若一開始電池就已被充飽，同時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伏特幫浦的運轉、用12伏特汽車音頻放大器播放幾個小時的iPod音樂以及給其他外部設備再充電的話，太陽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，這類測試的關鍵，是測試充電電路的效率，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光照和太陽能板。

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來測量效率并不難，但是攜帶四個萬用表和一個計算機到沙漠去，不斷讀取讀數和測量值既麻煩也不實用。因此，可使用最新開發(fā)的效率計（EfficiencyMeter）。透過兩塊展示電路板、一個微控制器（MCU）和一個類比數位轉換器（ADC），就可組成一個效率計，并用該效率計即時測量和計算效率，最后在液晶顯示器（LCD）顯示幕上顯示結果。無需萬用表、計算器，而且最重要的是，亦無需電腦。

這樣子所組成的系統用一個僅為9伏特的電池和內部嵌入式編程就可獨立工作，這使得該系統非常便于攜帶。就優(yōu)化太陽能電池板充電系統而言，即時效率資料極為有用，例如，在定位太陽能電池板時，有即時效率資料可供參考，就不用靠猜測行事。另外，利用即時效率資料還可確定白天哪個時間的充電效率最高，進而適當估算電池電量的使用。

本例測試用的展示電路板DC571A包括一個PIC微控制器，該微控制器與展示電路板連接。而DC571A展示板由一個八通道二十四位差分ADCLTC2418組成。僅使用該ADC的四個通道，其中兩個通道測量VIN和VOUT，另外兩個通道利用展示電路板上的LTC6103電流檢測放大器，以電壓形式測量IIN和IOUT，因為電壓與電流成正比。該展示電路板略有修改，電阻更換為實現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四個差動通道上的代碼、獲取所測電壓的瞬時值、轉換、計算效率并將結果顯示在LCD上。最終結果是得到一個簡單易懂的系統，可顯示太陽能電池板電壓（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和計算所得的效率為（Vb×IOUT）/（Vs×IIN）×100。

然而，讓每個通道都作為差動電壓測量通道工作也意味著，VIN和VOUT的接地通道必須連在一起，在此設計中，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伏特的內部基準電壓限制，因此必須在Vs和Vb通道使用一個分壓器，以保持處于20伏特的最大輸入范圍內。通道上電阻分壓器最大限度地提高解析度，而內部代碼則用來重新計算真正的電壓值，所使用的少量錯誤糾正可忽略不計。

最后一個步驟是讓該系統能具有足夠的可攜性，透過一個9伏特鹼性電池工作，方便隨身攜帶，但又要使該系統有足夠彈性，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，可調節(jié)提供給整個太陽能板電池充電器系統的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模式在輕負載時效率較高，能夠有助于延長電池的壽命。透過在現場依靠最終產品工作，可對其進行從設計到原型系統的β測試。

即時效率計可以幫助用戶估算一整個白天的功耗，不僅能夠定位太陽能電池板該朝哪個方向的效益最大，還可以確定設備在使用多長時間后，電池電量才會耗盡。然而，宿營仍然是具有挑戰(zhàn)性且充滿危險，因為有可能會遇到隔斷太陽光照的沙塵暴，沙塵暴會妨礙太陽能電池板供給電池充電，所以不得不限制電源的使用。不過最后，該系統的工作表現與設計初衷相吻合，最終電池電量從未耗盡。而此太陽能電池板效率計的設計也順利通過現場極地測試的考驗，可真正實用于生活中。