太陽能即時(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，藉此控管太陽能系統(tǒng)電力的使用；此外，太陽能系統(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，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)的全盤了解。本文將測(cè)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(tǒng)，為發(fā)光二極體（LED）燈、音頻系統(tǒng)、用于露營淋浴器和噴霧系統(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)境是美國炎熱的內(nèi)華達(dá)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(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。從各方面來說，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。現(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(jiǎn)單，只要連接太陽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)化太陽能電池板的供電。LT3652太陽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音樂以及給其他外部設(shè)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(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(cè)量效率并不難，但是攜帶四個(gè)萬用表和一個(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，可使用最新開發(fā)的效率計(jì)（EfficiencyMeter）。透過兩塊展示電路板、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。無需萬用表、計(jì)算器，而且最重要的是，亦無需電腦。

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，能夠有助于延長電池的壽命。透過在現(xiàn)場(chǎng)依靠最終產(chǎn)品工作，可對(duì)其進(jìn)行從設(shè)計(jì)到原型系統(tǒng)的β測(cè)試。

即時(shí)效率計(jì)可以幫助用戶估算一整個(gè)白天的功耗，不僅能夠定位太陽能電池板該朝哪個(gè)方向的效益最大，還可以確定設(shè)備在使用多長時(shí)間后，電池電量才會(huì)耗盡。然而，宿營仍然是具有挑戰(zhàn)性且充滿危險(xiǎn)，因?yàn)橛锌赡軙?huì)遇到隔斷太陽光照的沙塵暴，沙塵暴會(huì)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(tǒng)的工作表現(xiàn)與設(shè)計(jì)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(jì)的設(shè)計(jì)也順利通過現(xiàn)場(chǎng)極地測(cè)試的考驗(yàn)，可真正實(shí)用于生活中。