CN104656672A - 一种太阳角度测量仪的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳角度测量仪的控制系统，包括控制器、光电传感器、放大电路、滤波电路、A/D转换器、变频器一、变频器二、光电耦合器一、光电耦合器二、用于测量高度角调整电机的转角的编码盘、用于测量当地的经度和纬度并传输给控制器以便获得太阳方位角和高度角粗测值的GPS模块、用于实时显示当前所述太阳方位角和高度角的角度值的LCD显示器以及与控制器相接的手控键盘。本发明结构简单，使用操作方便；工作时通过GPS卫星定位模块对太阳方位角和高度角进行粗略测量，然后通过光电传感器和编码器对太阳方位角和高度角进行精确测量，有效解决了现有控制系统控制过程繁琐、测量精度不高的问题。

Description

一种太阳角度测量仪的控制系统

技术领域

本发明涉及一种控制系统，尤其是涉及一种太阳角度测量仪的控制系统。

背景技术

太阳每时每刻都有一个直射点在南回归线与北回归线之间，高纬度地区是看不见的，利用人类在地球上对日、月、星观测特征和规律。世界各地天文观测看到太阳角度，星球角度都不相同，没有一个统一标准，不利于天文学发展，地球赤道是世界上最好的天文观测地点，在赤道建造一个大型地球仪，地球仪南极向南，地球仪北极向北，与地面平行，地球仪赤道垂直地球赤道，就形成了地球与地球仪连串，地球仪赤道垂直地球赤道形成了一条直线，地球仪的经度与测量点经度一致，太阳直射到地球仪上每一个位置，等于太阳直射到地球上那一个位置，从而读出准确的太阳直射角度数。但是，位于赤道上的陆地并不多，上述构想对于很多研究人员而言并不可行。

由于地球的公转和自转，太阳能照射方位角和高度角时时刻刻都在变化，导致了太阳方位角和高度角的测量十分麻烦。传统的太阳方位角测量仪的控制系统要么设计过于简单，导致测量精度不高；要么控制过程特别繁琐，导致使用操作不便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种太阳角度测量仪的控制系统，其结构简单且使用操作方便，工作时能根据光电传感器和编码器的测量数据自动控制方位角调整电机和高度角调整电机，控制精度高，测量数据精确可靠。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种太阳角度测量仪的控制系统，其特征在于：包括控制器、用于检测太阳光信号以便控制器根据所述信号计算出太阳方位角的光电传感器、与光电传感器相接的放大电路、与放大电路相接且对放大电路输出的信号进行抗干扰处理的滤波电路、与滤波电路相接且将其输出的模拟信号转换为数字信号的A/D转换器、用于对方位角调整电机的转速进行调节的变频器一、用于对高度角调整电机的转速进行调节的变频器二、分别与控制器和变频器一相接的光电耦合器一、分别与控制器和变频器二相接的光电耦合器二、用于测量高度角调整电机的转角的编码盘、用于测量当地的经度和纬度并传输给控制器以便获得太阳方位角和高度角粗测值的GPS模块、用于实时显示当前所述太阳方位角和高度角的角度值的LCD显示器以及与控制器相接的手控键盘；所述方位角调整电机与变频器一相接，所述高度角调整电机分别与变频器二和编码盘相接，所述A/D转换器、编码盘、GPS模块、LCD显示器和手控键盘均与控制器相接；所述光电传感器包括与方位角调整电机正转相对应的正向光敏元件区、与方位角调整电机反转相对应的反向光敏元件区和与方位角调整电机停止相对应的静止光敏元件区，所述正向光敏元件区和所述反向光敏元件区分别位于所述静止光敏元件区的左右两侧。

上述一种太阳方位角测量仪的控制系统，其特征是：所述控制器为ARM微处理器。

上述一种太阳方位角测量仪的控制系统，其特征是：所述方位角调整电机和高度角调整电机均为微型步进电机。

上述一种太阳方位角测量仪的控制系统，其特征是：所述编码盘为光电式编码盘。

本发明与现有技术相比具有以下优点：结构简单，使用操作方便；工作时通过GPS卫星定位模块对太阳方位角和高度角进行粗略测量，然后通过光电传感器和编码器对太阳方位角和高度角进行精确测量，有效解决了现有控制系统控制过程繁琐、测量精度不高的问题。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的电路原理框图。

附图标记说明:

1—控制器；                2—光电传感器；      3—放大电路；

4—滤波电路；              5—A/D转换器；       6—方位角调整电机；

7—变频器一；              8—高度角调整电机；  9—变频器二；

10—光电耦合器一；         11—光电耦合器二；   12—编码盘；

13—GPS模块；              14—LCD显示器；      15—手控键盘。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括控制器1、用于检测太阳光信号以便控制器1根据所述信号计算出太阳方位角的光电传感器2、与光电传感器2相接的放大电路3、与放大电路3相接且对放大电路3输出的信号进行抗干扰处理的滤波电路4、与滤波电路4相接且将其输出的模拟信号转换为数字信号的A/D转换器5、用于对方位角调整电机6的转速进行调节的变频器一7、用于对高度角调整电机8的转速进行调节的变频器二9、分别与控制器1和变频器一7相接的光电耦合器一10、分别与控制器1和变频器二9相接的光电耦合器二11、用于测量高度角调整电机8的转角的编码盘12、用于测量当地的经度和纬度并传输给控制器1以便获得太阳方位角和高度角粗测值的GPS模块13、用于实时显示当前所述太阳方位角和高度角的角度值的LCD显示器14以及与控制器1相接的手控键盘15；所述方位角调整电机6与变频器一7相接，所述高度角调整电机8分别与变频器二9和编码盘12相接，所述A/D转换器5、编码盘12、GPS模块13、LCD显示器14和手控键盘15均与控制器1相接；所述光电传感器2包括与方位角调整电机6正转相对应的正向光敏元件区、与方位角调整电机6反转相对应的反向光敏元件区和与方位角调整电机6停止相对应的静止光敏元件区，所述正向光敏元件区和所述反向光敏元件区分别位于所述静止光敏元件区的左右两侧。

本实施例中，所述控制器1为ARM微处理器。

本实施例中，所述方位角调整电机6和高度角调整电机8均为微型步进电机。

本实施例中，所述编码盘12为光电式编码盘。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (4)

1.一种太阳角度测量仪的控制系统，其特征在于：包括控制器（1）、用于检测太阳光信号以便控制器（1）根据所述信号计算出太阳方位角的光电传感器（2）、与光电传感器（2）相接的放大电路（3）、与放大电路（3）相接且对放大电路（3）输出的信号进行抗干扰处理的滤波电路（4）、与滤波电路（4）相接且将其输出的模拟信号转换为数字信号的A/D转换器（5）、用于对方位角调整电机（6）的转速进行调节的变频器一（7）、用于对高度角调整电机（8）的转速进行调节的变频器二（9）、分别与控制器（1）和变频器一（7）相接的光电耦合器一（10）、分别与控制器（1）和变频器二（9）相接的光电耦合器二（11）、用于测量高度角调整电机（8）的转角的编码盘（12）、用于测量当地的经度和纬度并传输给控制器（1）以便获得太阳方位角和高度角粗测值的GPS模块（13）、用于实时显示当前所述太阳方位角和高度角的角度值的LCD显示器（14）以及与控制器（1）相接的手控键盘（15）；所述方位角调整电机（6）与变频器一（7）相接，所述高度角调整电机（8）分别与变频器二（9）和编码盘（12）相接，所述A/D转换器（5）、编码盘（12）、GPS模块（13）、LCD显示器（14）和手控键盘（15）均与控制器（1）相接；所述光电传感器（2）包括与方位角调整电机（6）正转相对应的正向光敏元件区、与方位角调整电机（6）反转相对应的反向光敏元件区和与方位角调整电机（6）停止相对应的静止光敏元件区，所述正向光敏元件区和所述反向光敏元件区分别位于所述静止光敏元件区的左右两侧。

2.按照权利要求1所述的一种太阳方位角测量仪的控制系统，其特征在于：所述控制器（1）为ARM微处理器。

3.按照权利要求1或2所述的一种太阳方位角测量仪的控制系统，其特征在于：所述方位角调整电机（6）和高度角调整电机（8）均为微型步进电机。

4.按照权利要求1或2所述的一种太阳方位角测量仪的控制系统，其特征在于：所述编码盘（12）为光电式编码盘。