CN113110608A - 一种太阳能控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及太阳能利用技术领域，且公开了一种太阳能控制系统，其结构以太阳能电池板为基础，还包括控制器、太阳位置检测模块、电机控制模块、串口通信线路以及DC电源，所述太阳位置检测模块靠近设置于太阳能电池板，对太阳光进行检测和数据采集，再转换为电信号传输至控制器，所述控制器输出控制电机控制模块，进而控制太阳能电池板位移或/和转动来追踪光照强度最佳位置，所述系统中的数据传输均采用串口通信线路，系统供能采用DC电源。本发明与固定式太阳能光源收集装置相比，引入了太阳能自动光跟踪理念，提高了太阳能的利用效率。

Description

一种太阳能控制系统

技术领域

本发明涉及太阳能利用技术领域，具体为一种太阳能控制系统。

背景技术

太阳能作为清洁环保的供应能源，目前国内大多数已经使用太阳能的地区都使用固定太阳能板收集和利用太阳能，但缺乏有效的太阳能监测和精确利用装置，这影响太阳能高效收集和利用。

在目前市面上检测和利用太阳能的试验设备中，大多数仍然进口，主要原因是国内基本技术和设备的加工工艺不精确，导致最终设备的采集数据不精确，限制了本国的太阳能利用工程。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种太阳能控制系统，与固定式太阳能光源收集装置相比，引入了太阳能自动光跟踪理念，提高了太阳能的利用效率。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种太阳能控制系统，其结构以太阳能电池板为基础，还包括控制器、太阳位置检测模块、电机控制模块、串口通信线路以及DC电源，所述太阳位置检测模块靠近设置于太阳能电池板，对太阳光进行检测和数据采集，再转换为电信号传输至控制器，所述控制器输出控制电机控制模块，进而控制太阳能电池板位移或/和转动来追踪光照强度最佳位置，所述系统中的数据传输均采用串口通信线路，系统供能采用DC电源。

优选的，所述太阳位置检测模块包括光电传感器、角度传感器，所述光电传感器设置于太阳能电池板四周，对所处位置的太阳光照强度进行感应检测，所述光电传感器通过固定伸缩杆固定于太阳能电池板侧边上，且能够径向伸长或收缩；所述角度传感器用于实时检测记录太阳能电池板相对水平线或原始位置的旋转角度。所述光电传感器、角度传感器分别通过A/D转换电路连接控制器。

优选的，所述控制器为嵌入式单片机，配备有时钟电路，收集时间信息，配合控制器计算角度传感器检测的方向角数据，并配合控制器精确控制电机控制模块。

优选的，所述电机控制模块包括步进电机、推杆电机，所述步进电机通过旋转传动轴连接太阳能电池板，控制太阳能电池板的转动；所述推杆电机通过直线传动轴连接太阳能电池板，控制太阳能电池板的直线往复位移。所述控制器通过旋转交变驱动电路驱动步进电机，通过直线交流驱动电路驱动推杆电机。

优选的，所述太阳能电池板的背面中央处固定安装三角型的第一连接支座，所述第一连接支座的顶点处开有轴孔，所述步进电机固定立于地面上，所述步进电机顶端的输出轴与第一连接支座顶点处的轴孔通过螺栓传动旋转连接。控制太阳能电池板转动。

优选的，所述地面上水平固定两个推杆电机，所述两个推杆电机输出通过一个连杆传动连接，所述太阳能电池板的背面固定连接V型支架，所述V型支架的顶点通过第二连接支座固定连接于连杆。两个推杆电机一个旋转向前、一个旋转后退的配合往复运动，实现太阳能电池板的直线往复位移。

优选的，位于所述推杆电机输出口处的连杆上套连有固定座，所述固定座固定于地面上。固定座和连杆滑动套连，能够对连杆加强支撑，使得连杆更加稳定；所述推杆电机套连有保护壳体，所述保护壳体水平固定于地面上。保护壳体对推杆电机进行隔离保护，防尘防水等。

优选的，所述控制器通过手动控制驱动电路连接手动按钮或其他手动控制结构，通过手动方式控制电机控制模块。

优选的，所述控制器通过稳压电路连接DC电源，所述DC电源分别为系统中所有电子设备供电。

优选的，所述角度传感器设置于第一连接支座上。检测太阳能电池板相对于水平面的旋转角度。

(三)有益效果

本发明提供了一种太阳能控制系统，具备以下有益效果：

本发明与固定式太阳能光源收集装置相比，引入了太阳能自动光跟踪理念，安装在太阳能电池板四周的光电传感器能够全面检测光照强度，及时电机驱动调整电池板与光之间的夹角和水平位置，太阳能对太阳能电池板保持高效率垂直照明，提高了太阳能的利用效率。

附图说明

图1为本发明的系统工作模块图；

图2为本发明的工作原理结构框图；

图3为本发明中太阳能电池板的电机驱动机械结构示意图；

图4为本发明的系统工作流程图；

图中：1、太阳能电池板；2、光电传感器；3、步进电机；4、推杆电机；5、角度传感器；6、旋转交变驱动电路；7、直线交流驱动电路；8、控制器；9、手动控制驱动电路；10、手动按钮；11、A/D转换电路；12、稳压电路；13、时钟电路；14、固定伸缩杆；15、DC电源；16、第一连接支座；17、V型支架；18、第二连接支座；19、连杆；20、固定座；21、保护壳体；22、地面。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供一种技术方案实施例：一种太阳能控制系统，其结构以太阳能电池板1为基础，还包括控制器8、太阳位置检测模块、电机控制模块、串口通信线路以及DC电源15，所述控制器8选用STM32嵌入式单片机，所述太阳位置检测模块靠近设置于太阳能电池板1，对太阳光进行检测和数据采集，再转换为电信号传输至控制器8，所述控制器8输出控制电机控制模块，进而控制太阳能电池板1位移或/和转动来追踪光照强度最佳位置，所述系统中的数据传输均采用串口通信线路，系统供能采用DC电源15。

如图2所示，进一步的，所述太阳位置检测模块包括光电传感器2、角度传感器5，所述光电传感器2设置于太阳能电池板1四周，对所处位置的太阳光照强度进行感应检测，且太阳能电池板1每个象限上设置两个光电传感器2，通过增加光强数据采集量，以提高光强数据采集和计算的精确性。所述光电传感器2通过固定伸缩杆14固定于太阳能电池板1侧边上，且能够径向伸长或收缩。

所述角度传感器5用于实时检测记录太阳能电池板1相对水平线或原始位置的旋转角度。所述光电传感器2、角度传感器5分别通过A/D转换电路11连接控制器8。

进一步的，所述控制器8还配备有时钟电路13，收集时间信息，配合控制器8计算角度传感器5检测的方向角数据，并配合控制器8精确控制电机控制模块。

进一步的，所述电机控制模块包括步进电机3、推杆电机4，所述步进电机3通过旋转传动轴连接太阳能电池板1，控制太阳能电池板1的转动；所述推杆电机4通过直线传动轴连接太阳能电池板1，控制太阳能电池板1的直线往复位移。

所述控制器8通过旋转交变驱动电路6驱动步进电机3，通过直线交流驱动电路7驱动推杆电机4。

如图3所示，进一步的，所述太阳能电池板1的背面中央处固定安装三角型的第一连接支座16，所述第一连接支座16的顶点处开有轴孔，所述步进电机3固定立于地面22上，所述步进电机3顶端的输出轴与第一连接支座16顶点处的轴孔通过螺栓传动旋转连接。控制太阳能电池板1转动。

进一步的，地面22上水平固定两个推杆电机4，所述两个推杆电机4输出通过一个连杆19传动连接，所述太阳能电池板1的背面固定连接V型支架17，所述V型支架17的顶点通过第二连接支座18固定连接于连杆19。两个推杆电机4一个旋转向前、一个旋转后退的配合往复运动，实现太阳能电池板1的直线往复位移。

进一步的，位于所述推杆电机4输出口处的连杆19上套连有固定座20，所述固定座20固定于地面上。固定座20和连杆19滑动套连，能够对连杆19加强支撑，使得连杆19更加稳定。所述推杆电机4套连有保护壳体21，所述保护壳体21水平固定于地面上。保护壳体21对推杆电机4进行隔离保护，防尘防水等。

进一步的，所述控制器8还可以通过手动控制驱动电路连接手动按钮10或其他手动控制结构，通过手动方式控制电机控制模块。手动控制多作为应急备用方式。

进一步的，所述控制器8通过稳压电路12连接DC电源15，所述DC电源15分别为系统中所有电子设备供电。

进一步的，所述角度传感器5设置于第一连接支座16上，检测太阳能电池板1相对于水平面的旋转角度。

如图4所示，本发明的系统工作流程图：引入了太阳能自动光跟踪理念，系统上电工作后，光电传感器2采集太阳能电池板1的四象限光强信号，传输至控制器8，控制器8计算信号强度的位置最优值，再结合角度传感器5检测数据，比较方位角信号，计算水平方位信号偏差与水平角度信号偏差，再通过自动或手动方式驱动两个电机转动调整，调整电池板与光之间的夹角和水平位置，保证太阳能对电池板保持高效率垂直照明，提高太阳能的利用效率。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种太阳能控制系统，其结构以太阳能电池板(1)为基础，其特征在于：还包括控制器(8)、太阳位置检测模块、电机控制模块、串口通信线路以及DC电源(15)，所述太阳位置检测模块靠近设置于太阳能电池板(1)，对太阳光进行检测和数据采集，再转换为电信号传输至控制器(8)，所述控制器(8)输出控制电机控制模块，进而控制太阳能电池板(1)位移或/和转动来追踪光照强度最佳位置，所述系统中的数据传输均采用串口通信线路，系统供能采用DC电源(15)。

2.根据权利要求1所述的太阳能控制系统，其特征在于：所述太阳位置检测模块包括光电传感器(2)、角度传感器(5)，所述光电传感器(2)设置于太阳能电池板(1)四周，对所处位置的太阳光照强度进行感应检测，所述光电传感器(2)通过固定伸缩杆(14)固定于太阳能电池板(1)侧边上，且能够径向伸长或收缩；

所述角度传感器(5)用于实时检测记录太阳能电池板(1)相对水平线或原始位置的旋转角度；

所述光电传感器(2)、角度传感器(5)分别通过A/D转换电路(11)连接控制器(8)。

3.根据权利要求1所述的太阳能控制系统，其特征在于：所述电机控制模块包括步进电机(3)、推杆电机(4)，所述步进电机(3)通过旋转传动轴连接太阳能电池板(1)，控制太阳能电池板(1)的转动；所述推杆电机(4)通过直线传动轴连接太阳能电池板(1)，控制太阳能电池板(1)的直线往复位移；

所述控制器(8)通过旋转交变驱动电路(6)驱动步进电机(3)，通过直线交流驱动电路(7)驱动推杆电机(4)。

4.根据权利要求3所述的太阳能控制系统，其特征在于：所述太阳能电池板(1)的背面中央处固定安装三角型的第一连接支座(16)，所述第一连接支座(16)的顶点处开有轴孔，所述步进电机(3)固定立于地面(22)上，所述步进电机(3)顶端的输出轴与第一连接支座(16)顶点处的轴孔通过螺栓传动旋转连接。

5.根据权利要求3或4所述的太阳能控制系统，其特征在于：所述地面(22)上水平固定两个推杆电机(4)，所述两个推杆电机(4)输出通过一个连杆(19)传动连接，所述太阳能电池板(1)的背面固定连接V型支架(17)，所述V型支架(17)的顶点通过第二连接支座(18)固定连接于连杆(19)。

6.根据权利要求5所述的太阳能控制系统，其特征在于：位于所述推杆电机(4)输出口处的连杆(19)上套连有固定座(20)，所述固定座(20)固定于地面上，所述推杆电机(4)套连有保护壳体(21)，所述保护壳体(21)水平固定于地面上。

7.根据权利要求1所述的太阳能控制系统，其特征在于：所述控制器(8)通过手动控制驱动电路连接手动按钮(10)或其他手动控制结构，通过手动方式控制电机控制模块。

8.根据权利要求1所述的太阳能控制系统，其特征在于：所述控制器(8)通过稳压电路(12)连接DC电源(15)，所述DC电源(15)分别为系统中所有电子设备供电。

9.根据权利要求4所述的太阳能控制系统，其特征在于：所述角度传感器(5)设置于第一连接支座(16)上。

10.根据权利要求1所述的太阳能控制系统，其特征在于：所述控制器(8)为嵌入式单片机，配备有时钟电路(13)。

Images