CN202677203U

CN202677203U - 太阳能电池跟踪控制装置

Info

Publication number: CN202677203U
Application number: CN 201220360903
Authority: CN
Inventors: 丁芝琴; 李增生; 姬妍; 李雨欣
Original assignee: Yulin University
Current assignee: Yulin University
Priority date: 2012-07-25
Filing date: 2012-07-25
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2022-07-25

Abstract

一种太阳能电池跟踪控制装置，包括：对整机进行控制的单片机系统；接收电路，该电路的输出端接单片机系统；限位电路，该电路的输出端接单片机系统；通信电路，该电路与单片机系统相连；它还包括驱动电路，该电路的输入端接单片机系统。本实用新型采用东西方向的两块太阳能电池板上的两个光电传感器将接收到太阳能电池板上的光信号转换成电信号输出到单片机系统，单片机系统向驱动电路输出控制信号，控制步进电机转动，实现驱动两块太阳能电池板跟踪太阳转动。本实用新型与现有的固定式太阳能发电设备相比，具有结构简单、能自动跟踪、热效率高、发电量高、产品成本低等优点，可作为太阳能发电设备。

Description

太阳能电池跟踪控制装置

技术领域

本实用新型属于太阳能电池技术领域，具体涉及到太阳能电池跟踪控制装置。

背景技术

能源是人类生存发展必须具有的基本资源。各国对能源的消耗以日俱增。能源短缺已成为人类社会面临的一个非常重大的挑战，太阳能实际上是地球上最主要的能量源泉。自然界中的燃料能、风能、水能等皆来源于太阳能。

太阳能资源开发利用的潜力非常广阔。中国地处北半球，南北距离和东西距离都在5000公里以上。在中国广阔的土地上，有着丰富的太阳能资源。大多数地区年平均日辐射量在每平方米4千瓦时以上，太阳日辐射量最高达每平米7千瓦时。年日照时数大于2000小时。与同纬度的其他国家相比，与美国相近，比欧洲、日本优越得多，因而有巨大的开发潜能。

在太阳能的地面应用中绝大部分的采光组件或阵列的安装形式是与地平面成一定夹角的倾斜形式安装，采光组件不能旋转，由于地球相对于太阳转动，特别是在上午太阳刚升起、下午太阳快落下时，太阳光斜射，太阳能的转换率很低。太阳光线可以分为两个分量，一个垂直于采光面，一个平行与采光面，只有前者的辐射能被采光面所截取。如果太阳能采光组件的倾斜角度和方位角已经确定，太阳光线和采光组件表面法线之间的夹角，即太阳光线的入射角越小越好，这时可实现对太阳能的跟踪。采用自动跟踪系统的太阳能发电设备比固定式太阳能发电设备的发电量要提高35％。因此太阳位置自动追踪技术的研究，对提高太阳能的吸收效率，高效、合理地利用太阳能具有重要的研究价值。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于克服上述固定式太阳能发电设备的缺点，提供一种结构简单、能自动跟踪、热效率高、发电量高、产品成本低的太阳能电池跟踪控制装置。

解决上述技术问题所采用的技术方案是它包括：对整机进行控制的单片机系统；接收电路，该电路的输出端接单片机系统；限位电路，该电路的输出端接单片机系统；通信电路，该电路与单片机系统相连；它还包括驱动电路，该电路的输入端接单片机系统。

本实用新型的驱动电路为：集成电路U5的3脚接集成电路U2的24脚并通过电阻R10接5V电源正极、4脚接集成电路U2的23脚并通过R9接5V电源正极、5脚和6脚通过电阻R11接电源、7脚和8脚接地、9脚接5V电源正极、10脚接电容C5的一端并通过电阻R12接电容C5的另一端和地、12脚通过电阻R14接集成电路U6的二极管正极、13脚通过电阻R15接集成电路U7的二极管正极、14脚通过电阻R16接集成电路U8的二极管正极、15脚接电容C6的一端、16脚通过电阻R13接电源，集成电路U6的二极管的负极接地、三极管的集电极接24V电源正极、发射极通过电阻R17接场效应管Q1的栅极并通过电阻R20接场效应管Q1的发射极和地；集成电路U7的二极管的负极接地、三极管的集电极接24V电源正极、发射极通过电阻R18接场效应管Q2的栅极并通过电阻R21接场效应管Q2的发射极和地；集成电路U8的二极管负极接地、三极管的集电极接24V电源正极、发射极通过电阻R19接场效应管Q3的栅极并通过电阻R22接场效应管Q3的发射极和地。场效应管Q1的集电极接二极管D1的正极并通过三相绕组L1接二极管D1的负极和24V电源正极，场效应管Q2的集电极接二极管D2的正极并通过三相绕组L2接二极管D2的负极和24V电源正极，场效应管Q3的集电极接二极管D3的正极并通过三相绕组L3接二极管D3的负极和24V电源正极。集成电路U2的型号为DS1302，集成电路U5的型号为PMM8713，集成电路U6～集成电路U8是光电耦合器型号为6N137。

本实用新型采用东西方向的两块太阳能电池板上的两个光电传感器将接收到太阳能电池板上的光信号转换成电信号输出到单片机系统，单片机系统向驱动电路输出控制信号，控制步进电机转动，实现驱动两块太阳能电池板跟踪太阳转动。本实用新型与现有的固定式太阳能发电设备相比，具有结构简单、能自动跟踪、热效率高、发电量高、产品成本低等优点，可作为太阳能发电设备。

附图说明

图1是本实用新型的电气原理方框图。

图2是本实用新型的电子线路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步详细说明，但本实用新型不限于这些实施例。

实施例1

在图1中，本实用新型由接收电路、限位电路、单片机系统、通信电路、驱动电路连接构成。接收电路的输出端接单片机系统，限位电路的输出端接单片机系统，单片机系统与通信电路相连，单片机系统的输出端接驱动电路。东西方向的两块太阳能电池板上的两个光电传感器将接收到太阳能电池板上的光信号转换成电信号输出到单片机系统，太阳能电池板转至极限时触碰限位电路以保护系统，单片机系统通过通信电路与外接计算机进行通信，单片机系统向驱动电路输出控制信号，控制步进电机转动，实现驱动两块太阳能电池板跟踪太阳转动。

在图2中，本实施例的接收电路由集成电路U1、电阻R23～电阻R26连接构成，集成电路U1的型号为LM324。东西方向的一块太阳能电池板上的光电传感器输出的电信号经电阻R23由集成电路U1的同相输入端3脚输入，东西方向的另一块太阳能电池板上的光电传感器输出的电信号经电阻R24由集成电路U1的反相输入端2脚输入，集成电路U1的同相输入端3脚通过电阻R25接地、正电源端4脚接5V电源正极、负电源端5脚接5V电源负极、反相输入端2脚通过电阻R26接输出端1脚和单片机系统。

本实施例的限位电路由按钮S2、电阻R1连接构成，按钮S2的一端接集成电路U2的27脚并通过电阻R1接3V电源正极、另一端接地。限位电路为单片机提供太阳能电池板移动的极限位置信号。

本实施例的单片机系统由集成电路U2、集成电路U3、电阻R1、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C1、电容C2、电容C10、电容C11、晶体振荡器Y1、按钮S1连接构成，集成电路U1是单片机型号为80C51,集成电路U2的型号为DS1302。集成电路U1的21脚接集成电路U1的输出端1脚、32脚接集成电路U2的5脚、31脚接集成电路U2的6脚、1脚接集成电路U2的7脚、2脚接电容C11的一端、3脚接电容C11的另一端和地，4脚接3V电源正极、5脚接电容C10的一端和按钮S1的一端、并通过电阻R8接3V电源正极、28脚～30脚接通讯电路、23脚通过电阻R9接5V电源正极和驱动电路、24脚通过电阻R10接5V电源正极和驱动电路，集成电路U2的2脚和3脚接由电容C1和电容C2及晶体振荡器Y1连接的晶体振荡电路、1脚接5V电源正极、8脚接3V电源正极，按钮S1的另一端和电容C10的另一端接地。

本实施例的通讯电路由集成电路U4、电阻R2～电阻R7、电容C4连接构成，集成电路U4的型号为SN65LB C184。集成电路U4的1脚接集成电路U2的29脚、2脚和3脚接集成电路U2的28脚并通过电阻R7接5V电源的正极、4脚接集成电路U2的30脚、8脚通过电阻R7接5V电源正极、5脚接地、6脚接电容C3一端以及通过电阻R2接电容C3的另一端和5V电源正极并通过电阻R3接外接计算机、6脚通过电阻R6接电容C4的一端以及通过电阻R5接电容C4的另一端和地并通过电阻R4接外接计算机、7脚接电阻R4的一端。

本实施例的驱动电路由集成电路U5～集成电路U8，场效应管Q1～场效应管Q3、二极管D1～D3、电阻R11～电阻R22、电容C5、电容C6，三相绕组L1～三相绕组L3连接构成，集成电路U5的型号为PMM8713，集成电路U6～集成电路U8是光电耦合器型号为6N137。集成电路U5的3脚接集成电路U2的24脚并通过电阻R10接5V电源正极、4脚接集成电路U2的23脚并通过R9接5V电源正极、5脚和6脚通过电阻R11接电源、7脚和8脚接地、9脚接5V电源正极、10脚接电容C5的一端并通过电阻R12接电容C5的另一端和地、12脚通过电阻R14接集成电路U6的二极管正极、13脚通过电阻R15接集成电路U7的二极管正极、14脚通过电阻R16接集成电路U8的二极管正极、15脚接电容C6的一端、16脚通过电阻R13接电源，集成电路U6的二极管的负极接地、三极管的集电极接24V电源正极、发射极通过电阻R17接场效应管Q1的栅极并通过电阻R20接场效应管Q1的发射极和地；集成电路U7的二极管的负极接地、三极管的集电极接24V电源正极、发射极通过电阻R18接场效应管Q2的栅极并通过电阻R21接场效应管Q2的发射极和地；集成电路U8的二极管负极接地、三极管的集电极接24V电源正极、发射极通过电阻R19接场效应管Q3的栅极并通过电阻R22接场效应管Q3的发射极和地。场效应管Q1的集电极接二极管D1的正极并通过三相绕组L1接二极管D1的负极和24V电源正极，场效应管Q2的集电极接二极管D2的正极并通过三相绕组L2接二极管D2的负极和24V电源正极，场效应管Q3的集电极接二极管D3的正极并通过三相绕组L3接二极管D3的负极和24V电源正极。

本实用新型的工作原理如下：

东西方向的两块太阳能电池板上的两个光电传感器将接收到太阳能电池板上的光信号转换成电信号由集成电路U1的同相输入端3脚和反相输入端2脚输入，经集成电路U1放大后由集成电路U2的21脚输入。电阻R1和按钮S2构成限位开关产生的太阳能电池板移动的极限位置限位信号由集成电路U2的27脚输入。集成电路U2的28～30脚通过集成电路U4及其外围件构成的通讯电路与外接计算机进行通信。集成电路U2对输入的信号进行处理后由23脚向集成电路U5输出时钟脉冲串信号、24脚向集成电路U5输出方向信号。集成电路U5的A～Ｃ口将信号分别通过电阻电阻R14～电阻R15集成电路U6～集成电路U8光电耦合器耦合，再经场效应管Q1～场效应管Q3放大后，控制步进电机的三相绕组L1～L3接通或断开，实现两块太阳能电池板相对太阳跟踪移动，二极管D1～二极管D3用于步进电机的绕组L1～L3电感快速放电，以保护步进电机和场效应管。

Claims

1.一种太阳能电池跟踪控制装置，其特征在于它包括：

对整机进行控制的单片机系统；

接收电路，该电路的输出端接单片机系统；

限位电路，该电路的输出端接单片机系统；

通信电路，该电路与单片机系统相连；

它还包括驱动电路，该电路的输入端接单片机系统。

2.按照权利要求1所述的太阳能电池跟踪控制装置，其特征在于所述的驱动电路为：集成电路U5的3脚接集成电路U2的24脚并通过电阻R10接5V电源正极、4脚接集成电路U2的23脚并通过R9接5V电源正极、5脚和6脚通过电阻R11接电源、7脚和8脚接地、9脚接5V电源正极、10脚接电容C5的一端并通过电阻R12接电容C5的另一端和地、12脚通过电阻R14接集成电路U6的二极管正极、13脚通过电阻R15接集成电路U7的二极管正极、14脚通过电阻R16接集成电路U8的二极管正极、15脚接电容C6的一端、16脚通过电阻R13接电源，集成电路U6的二极管的负极接地、三极管的集电极接24V电源正极、发射极通过电阻R17接场效应管Q1的栅极并通过电阻R20接场效应管Q1的发射极和地；集成电路U7的二极管的负极接地、三极管的集电极接24V电源正极、发射极通过电阻R18接场效应管Q2的栅极并通过电阻R21接场效应管Q2的发射极和地；集成电路U8的二极管负极接地、三极管的集电极接24V电源正极、发射极通过电阻R19接场效应管Q3的栅极并通过电阻R22接场效应管Q3的发射极和地；场效应管Q1的集电极接二极管D1的正极并通过三相绕组L1接二极管D1的负极和24V电源正极，场效应管Q2的集电极接二极管D2的正极并通过三相绕组L2接二极管D2的负极和24V电源正极，场效应管Q3的集电极接二极管D3的正极并通过三相绕组L3接二极管D3的负极和24V电源正极；集成电路U2的型号为DS1302，集成电路U5的型号为PMM8713，集成电路U6～集成电路U8是光电耦合器型号为6N137。