CN202306333U - 太阳能追日控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了太阳能追日控制器，包括微处理器、电机驱动芯片、高度角执行电机和方位角执行电机，它还包括太阳光自动检测识别电路、光线抗干扰电路、防风防雪电路、复位电路和红外无线收发电路；太阳光自动检测识别电路和光线抗干扰电路均包括光敏传感器；光线抗干扰电路还包括FLASH芯片；防风防雪电路包括风速传感器和雪压传感器；复位电路包括时钟芯片，时钟芯片与微处理器连接；红外无线收发电路包括红外模块，红外模块与微处理器连接。本实用新型的优点：有效解决多云天或光线不好时的跟踪死角，充分发挥跟踪器的使用效率，降低跟踪器自身功耗，保证发电模组输出最大发电功率。

Description

太阳能追日控制器

技术领域

本实用新型涉及太阳能追日控制器，属于太阳能自动跟踪控制领域。

背景技术

随着科学技术的迅猛发展和工业规模的不断扩大，能源短缺和环境恶化已成为全球性问题，开发和利用可再生能源已成为解决未来工业能源的重要举措。太阳能作为绿色能源越来越受到世界各国的重视，由于现有的跟踪技术还不完善，存在有许多弊端，如跟踪精度不高，存在跟踪死角，抗光线干扰能力差。因此，需要提供一种新的技术方案来解决上述问题。

实用新型内容

为解决跟踪过程中的精度低，跟踪有死角，及光线差时的不跟踪或无效跟踪这些问题。本实用新型的目的是提供一种克服上述缺点的太阳能追日控制器。

本实用新型采用的技术方案是：

太阳能追日控制器，包括微处理器、电机驱动芯片、高度角执行电机和方位角执行电机，所述微处理器与电机驱动芯片连接，所述电机驱动芯片分别与高度角执行电机和方位角执行电机连接，它还包括太阳光自动检测识别电路、光线抗干扰电路、防风防雪电路、双重限位保护电路、复位电路和红外无线收发电路；所述太阳光自动检测识别电路和光线抗干扰电路均包括光敏传感器，所述光敏传感器与微处理器连接；所述光线抗干扰电路还包括FLASH芯片，所述FLASH芯片与微处理器连接，所述FLASH芯片还与光敏传感器连接；所述防风防雪电路包括风速传感器和雪压传感器，所述风速传感器和雪压传感器分别与微处理器连接；所述双重限位保护电路包括程序限位保护和电气限位保护；所述复位电路包括时钟芯片，所述时钟芯片与微处理器连接；所述红外无线收发电路包括红外模块，所述红外模块与微处理器连接。

所述光敏传感器包括光敏传感器D1、光敏传感器D2 、光敏传感器D3、光敏传感器D4和遮光柱，所述光敏传感器D1和光敏传感器D2，光敏传感器D3和光敏传感器D4对称分布在遮光柱两侧。

本实用新型的效果：本实用新型依托高速低功耗微处理器和高灵敏光传感器，以及红外接口电路。解决了以往跟踪系统功能单一，可靠性差，跟踪精度差，自身功耗大，抗干扰能力差的问题，有效解决多云天或光线不好的情况下的跟踪死角，以及无效跟踪的问题，充分发挥跟踪器的使用效率，降低跟踪器自身功耗，保证发电模组输出最大发电功率。

附图说明

图1为本实用新型的太阳光自动检测识别电路的流程图。

图2为本实用新型的光敏传感器接口电路图。

图3为本实用新型的光线抗干扰电路的流程图。

图4为本实用新型的防风防雪电路框图。

图5为本实用新型的双重限位保护电路的流程图。

图6为本实用新型的复位电路中时钟芯片的原理图。

图7为本实用新型的微处理器的电路图。

图8为本实用新型的红外无线收发电路的原理图。

图9为本实用新型的整体原理框图。

图10为本实用新型的光敏传感器的结构框图。

其中：1、微处理器，2、遮光柱，3、光敏传感器，4、FLASH芯片，5、高度角执行电机，6、方位角执行电机，7、风速传感器，8、雪压传感器，9、电机驱动芯片，10、程序限位保护，11、电气限位保护，12、时钟芯片，13、红外模块，14、手持红外设备，a、光敏传感器D1，b、光敏传感器D2，c、光敏传感器D3，d、光敏传感器D4。

具体实施方式

如图7和9所示，本实用新型的太阳能追日控制器，包括微处理器1、电机驱动芯片9、高度角执行电机5和方位角执行电机6，微处理器1与电机驱动芯片9连接，电机驱动芯片9分别与高度角执行电机5和方位角执行电机6连接，它还包括太阳光自动检测识别电路、光线抗干扰电路、防风防雪电路、双重限位保护电路、复位电路和红外无线收发电路。

如图1、2和10所示，太阳光自动检测识别电路包括光敏传感器3，光敏传感器3与微处理器1连接，光敏传感器3包括光敏传感器D1 a、光敏传感器D2 b、光敏传感器D3 c、光敏传感器D4 d和遮光柱2，光敏传感器D1 a和光敏传感器D2 b，光敏传感器D3 c和光敏传感器D4 d对称分布在遮光柱2两侧。高灵敏光敏传感器3由东南西北四个方向各一个光敏传感器D1、D2 、D3、D4(a、b、c、d)及中间一根遮光柱2组成。光敏传感器D1、D2(a、b)探测太阳高度角的变化，光敏传感器D3、D4（c、d)探测太阳方位角的变化，检测到的光线达到设定的光强时微处理器1启动，当太阳光线与光敏传感器3的平面法线不平行时，光敏传感器3就能检测出偏差信号。光敏传感器3将采样来的四路光信号变为电信号，通过低阻抗模拟开关将四路信号并接到单片机同一个AD采样口，采集到的四路信号经微处理器1分析计算后做出相应的处理，然后交由电机驱动芯片的电机驱动电路，使跟踪器能时刻正对太阳；当高度角光敏传感器D1、D2 (a、b)检测出信号有偏差时，若光敏传感器D1 a的信号高于光敏传感器D2 b的信号时，经微处理器1处理判断应做出向北旋转，此时输出高度角驱动信号，高度角执行电机5正转，跟踪器向北旋转，若光敏传感器D1 a的信号低于光敏传感器D2 b的信号时，经微处理器1处理判断应做出向南旋转，此时输出高度角驱动信号，高度角执行电机5反转跟踪器向南旋转，直到检测到光敏传感器D1、D2(a、b)信号平衡时微处理器输出待机指令，高度角执行电机5停止工作。当方位角光敏传感器D3、D4（c、d)检测出信号有偏差时，光敏传感器D3 c的信号高于光敏传感器D4 d的信号时，经微处理器1处理判断应做出向西旋转，此时输出方位角驱动信号，方位角电机正转跟踪器向西旋转，若光敏传感器D3 c的信号低于光敏传感器D4 d的信号时，经微处理器1处理判断应做出向东旋转，此时输出方位角驱动信号，方位角执行电机6反转跟踪器向东旋转，直到检测出光敏传感器D3、D4（c、d)信号平衡时微处理器1输出待机指令，方位角执行电机6停止工作。以保证跟踪器时刻正对太阳，当高度角光敏传感器D1、D2(a、b)，方位角光敏传感器D3、D4（c、d)检测到的信号平衡时，微处理器1判断为跟踪到位，跟踪器暂时停止跟踪，处于待机状态。                

在这里微处理器1采用C8051F340微处理器，也可以为C8051F341、C8051F344、C8051F345这几种型号，它是整个数据采集电路的核心，一方面对整个系统内的各个软件模块进行协调处理，另一方面负责对采样到的数据进行处理。

如图3所示，光线抗干扰电路包括光敏传感器3和FLASH芯片4，光敏传感器3和FLASH芯片4均与微处理器1连接，FLASH芯片还与光敏传感器连接。当有来自天空的云层干扰时，光敏传感器3采集到的采样信号会发生大幅度的突变，这时通过软件算法来修正采样信号，为精确跟踪提供了保障。当光敏传感器D1、D2，D3、D4(a、b、c、d)传输到微处理器的突变信号连续三个周期大于设定在FLASH芯片4中的阀值时，微处理器1会认为是干扰信号，这时发出暂停跟踪指令。高度角执行电机5、方位角执行电机6停止工作。跟踪器原地待命，以减少因云层干扰信号产生的无效跟踪。当光敏传感器D1、D2，D3、D4(a、b、c、d)传输到微处理器的信号连续三个周期小于或等于设定在FLASH芯片4中的阀值时，微处理器1会判断为正常光信号，发出正常跟踪指令。

如图4所示，防风防雪电路包括风速传感器7和雪压传感器8，风速传感器7和雪压传感器8分别与微处理器1连接；

防风功能：当风力达到设定的风级状态时，跟踪器能自动放到水平位置。风速传感器7传来的风速信号交由微处理器1进行数据处理，当风力达到设定的阀值时，微处理器1发出摆平指令，高度角执行电机5工作，太阳能组件到达水平位置后，高度角执行电机5停止，跟踪器停止工作，使太阳能组件受风力影响最小，经过设定的一段延时时间后，若风力减小到安全风级时微处理器1发出跟踪指令，跟踪器恢复跟踪。

防雪功能：当雪厚达到设定的级别时，跟踪器能自动放到垂直位置。雪压传感器8传来的雪压信号交由微处理器1进行数据处理，当雪压达到设定的阀值时，微处理器1发出竖直指令，方位角执行电机6工作，太阳能组件到达垂直位置后，方位角执行电机6停止，跟踪器停止工作，使太阳能组件受雪压影响最小。

如图5所示，双重限位保护电路包括程序限位保护10和电气限位保护11；

程序限位保护10：跟踪器在正常跟踪时，由微处理器1记录下步进电机正常跟踪的步数，然后与存储在FLASH芯片4中的跟踪数据当对比，当跟踪步数超过存储在FLASH芯片4中跟踪步数时，步数保护电路开启，通过微处理器1发出停止跟踪指令，这时高度角、方位角电机停止工作，使跟踪器停在相应安全的位置。

电气限位保护11：当太阳能跟踪器跟踪到程序限位点后，跟踪器仍没有停止跟踪的话，这时跟踪器将运转到电气限位开关，由电气开关发出断开信号交由微处理器1进行数据处理，然后由微处理器1发出停止跟踪指令，这时高度角执行电机5、方位角执行电机6停止工作，使跟踪器能停在相应安全的位置。

如图6所示，复位电路包括时钟芯片12，时钟芯片12与微处理器1连接；

当到达设定的复位时间后，由微处理器1发出复位指令，这时方位角执行电机6工作，使跟踪器回转到第二天早晨初始设定的跟踪位置，当到达指定位置后，方位角执行电机6停止工作。

如图8所示，红外无线收发电路包括红外模块13，红外模块13与微处理器1连接。可以通过手持红外设备14设置工作参数，工作阀值，开关机时间设定，自动、手动设定，光照指数设定，死区电压设定，巡回周期设定，去抖时间设定，以及工作参数的读取。采用手持红外设备14相比以往面板控制更加方便，操作界面明了，适应性强，不必每台跟踪器都配备操作面板，大大降低了设备成本。

有效解决多云天或光线不好的情况下的跟踪死角，以及无效跟踪，充分发挥跟踪器的使用效率，降低跟踪器自身功耗，保证发电模组输出最大发电功率。

Claims (2)

1. 太阳能追日控制器，其特征在于：包括微处理器、电机驱动芯片、高度角执行电机和方位角执行电机，所述微处理器与电机驱动芯片连接，所述电机驱动芯片分别与高度角执行电机和方位角执行电机连接，它还包括太阳光自动检测识别电路、光线抗干扰电路、防风防雪电路、复位电路和红外无线收发电路；所述太阳光自动检测识别电路和光线抗干扰电路均包括光敏传感器，所述光敏传感器与微处理器连接；所述光线抗干扰电路还包括FLASH芯片，所述FLASH芯片与微处理器连接，所述FLASH芯片还与光敏传感器连接；所述防风防雪电路包括风速传感器和雪压传感器，所述风速传感器和雪压传感器分别与微处理器连接；所述复位电路包括时钟芯片，所述时钟芯片与微处理器连接；所述红外无线收发电路包括红外模块，所述红外模块与微处理器连接。

2.根据权利要求1所述的太阳能追日控制器，其特征在于：所述光敏传感器包括光敏传感器D1、光敏传感器D2 、光敏传感器D3、光敏传感器D4和遮光柱，所述光敏传感器D1和光敏传感器D2，光敏传感器D3和光敏传感器D4对称分布在遮光柱两侧。

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