CN202159272U - 一种太阳能实时跟踪控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种太阳能实时跟踪控制系统，该系统包括步进电机（6）、采光球（3）和控制电路；槽式光电开关（3）固定安装在底座上，所述槽式光电开关（3）两侧对称位置装有两行程开关；开关触针（4）固定安装在所述上支架（1）上，以使其触针能通过所述槽式光电开关（3）的槽，并能触碰到所述两行程开关；所述采光球（3）安装在与太阳能电池板共面相连的支架上；所述控制电路分别与所述采光球（3）、步进电机（6）、两行程开关、槽式光电开关（3）和太阳能电板发电量检测装置相连。该系统不仅实现了全天候跟踪、提高了跟踪灵敏度，减少了跟踪过程中产生的累积误差。

Description

一种太阳能实时跟踪控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种跟踪控制系统，尤其涉及一种针对太阳方位进行实时跟踪和自我调节控制的系统。 

背景技术

目前，已知的太阳能实时跟踪控制系统主要有两种：光电跟踪系统和视日运动轨迹跟踪系统。光电跟踪的原理是：光电传感器根据入射光线的强弱变化产生反馈信号并将其传到计算机，计算机运行程序调整采光板的角度实现对太阳的跟踪；光电跟踪的优点是灵敏度高，结构设计较为方便；但缺点是受天气的影响大，容易出错。视日运动轨迹跟踪的原理是根据太阳的运动轨迹进行跟踪；其优点是避免了光线强弱的影响，能够全天候实时跟踪；缺点是机构一旦出现误差，不容易被发现，从而导致跟踪不准确，而且在跟踪过程中不能消除累积误差。如果系统使用倾角传感器等元器件，又引入了跟踪系统复杂、成本过高的问题。 

发明内容

为了克服以上存在的技术问题，本实用新型的目的是提供一种既能实现太阳能自动跟踪的目的，又能对机构传动差错进行自动调整的太阳能实时跟踪控制系统。 

本实用新型的技术方案是：一种太阳能实时跟踪控制系统，包括步进电机、采光球和控制电路；所述步进电机通过联轴器与蜗杆连接，所述蜗杆与蜗轮组成传动机构，所述蜗轮与上支架固定连接；槽式光电开关固定安装在底座上，所述槽式光电开关两侧对称位置装有两行程开关；开关触针固定安装在所述上支架上，以使其触针能通过所述槽式光电开关的槽，并能触碰到所述两行程开关；所述采光球安装在与太阳能电池板共面相连的支架上；所述控制电路分别与所述采光球、步进电机、两行程开关、槽式光电开关和太阳能电板发电量检测装置相连。 

进一步，所述两行程开关对称的位于槽式光电开关两侧120度位置。 

进一步，所述控制电路的控制芯片为单片机。 

进一步，所述单片机与时钟芯片连接。 

进一步，所述控制电路设有信号比较阈值。 

本实用新型的有益效果是：基于视日运动规律跟踪且采用光电传感器跟踪校正，不仅实现了全天候跟踪、提高了跟踪灵敏度，在太阳光强不足时，适时放弃跟踪以减少能耗，采用价格便宜的光电开关进行自动调零修正，节省了成本，在一定程度上减少了跟踪过程中产生的累积误差。 

附图说明

下面结合附图和实例对本实用新型进一步说明： 

图1是本实用新型控制系统的示意图；

图2是本实用新型的电路原理图；

图3是本实用新型的工作流程图；

图中1.上支架，2.左行程开关，3.槽式光电开关，4.开关触针，5.蜗杆，6.步进电机，7蜗轮，8.右行程开关，9.单片机，10.采光球，11. 时钟芯片。

具体实施方式

如图1所示，该太阳能实时控制系统包括步进电机6、采光球10和控制电路；步进电机6通过联轴器与蜗杆5连接，蜗杆5与蜗轮7组成传动机构，蜗轮7与上支架1固定连接，此结构用于实现太阳能板支架左右旋转，实现机构对太阳的跟踪。槽式光电开关3固定安装在底座上，光电开关两侧对称位置装有两行程开关2、8；开关触针4固定安装在上支架1上，以使其触针能通过槽式光电开关3的槽，并能触碰到两行程开关2、8，步进电机6带动上支架1运动时，开关触针4通过槽式光电开关3的槽，可实现使上支架1回归基准位置的作用；上支架1运动到最左端和最右端时，开关触针4可分别接触左行程开关2和右行程开关8，使上支架1停止运动，实现保护机构的作用。采光球10安装在与太阳能电池板共面相连的支架上，以实现对太阳光线的实时采集。 

如图2所述，控制电路的控制芯片为单片机9，其控制着整个程序的运行。单片机9通过引脚与时钟芯片11连接，时钟芯片11提供单片机9执行程序的时间；单片机9的P2.0脚接步进电机6驱动电路的2脚，用于控制控制步进电机6转动；单片机9的P2.1脚接步进电机控制电路的1脚,用于控制步进电机6正反转。槽式光电开关3的电路部分由光耦和放大器组成，其输出信号接单片机9的P2.4脚，单片机9通过槽式光电开关3来确定机构的基准位置。两行程开关2、8，分别与单片机9的P2.2、P2.3相连，当其被按下时，单片机执行相应的程序，达到保护机构的目的。采光球10由光敏电阻组成，其信号输出端接单片机9的AD脚，以此来判断某一时段是否具有跟踪价值。 

本实施例的系统安装时，其槽式光电开关3处于正南方位，作为基准位置，两行程开关2、8分别对称固定在槽式光电开关3两侧大约±120度刚好可使开关触针4碰到处。 

系统对太阳方位角进行跟踪时，首先将一天中太阳在各个时刻的方位角数据写入单片机9程序中，控制机构运动到与该时刻太阳方位角对应的位置，使系统实现实时精确跟踪。如图3，采光球10采集光强信号通过单片机9将其转换为数字信号，单片机9采集太阳能电板发电量信号，并转化为数字信号。若在一天内，两信号在各个时刻的差值均小于规定阈值，则系统按照正常情况运行，即上支架1从基准位置开始运动到当前时刻上支架1所对应的位置；然后，步进电机6根据一天内各时刻对应的太阳方位角数据运行；在运行过程中，如果采光球10采集的信号低于跟踪所要求的强度，则单片机9控制系统，使其在30分钟时间内保持原来运动的状态；如果30分钟后, 采光球10采集的信号还是低于跟踪所要求的强度，则放弃跟踪运动并停止到基准位置，以节省能量。同理，下一次的启动也需要30分钟的判断时间，即采光球10采集的信号强度持续30分钟内均大于所要求的强度，系统再次启动跟踪。若采光球10采集的信号与单片机9采集太阳能电板发电量信号在某时刻超出阈值范围,说明机构运动出现偏差，则单片机9发出命令使机构回到基准位置然后再运动到该时刻所对应的位置。 

本实用新型在视日运动轨迹跟踪的基础上，增加了对运动轨迹的修正功能，能够有效减少了跟踪过程中产生的累积误差，并节省了能源，提供了太阳能发电效率。 

Claims (5)

1.一种太阳能实时跟踪控制系统，包括步进电机（6）、采光球（10）和控制电路；其特征在于：所述步进电机（6）通过联轴器与蜗杆（5）连接，所述蜗杆（5）与蜗轮（7）组成传动机构，所述蜗轮（7）与上支架（1）固定连接；槽式光电开关（3）固定安装在底座上，所述槽式光电开关（3）两侧对称位置装有两行程开关；开关触针（4）固定安装在所述上支架（1）上，以使其触针能通过所述槽式光电开关（3）的槽，并能触碰到所述两行程开关；所述采光球（10）安装在与太阳能电池板共面相连的支架上；所述控制电路分别与所述采光球（10）、步进电机（6）、两行程开关、槽式光电开关（3）和太阳能电板发电量检测装置相连。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能实时跟踪控制系统，其特征在于：所述两行程开关对称的位于槽式光电开关（3）两侧120度位置。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能实时跟踪控制系统，其特征在于：所述控制电路的控制芯片为单片机（9）。

4.根据权利要求3所述的一种太阳能实时跟踪控制系统，其特征在于：所述单片机（9）与时钟芯片（11）连接。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种太阳能实时跟踪控制系统，其特征在于：所述控制电路设有信号比较阈值。

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