CN204947994U - 一种太阳能双轴跟踪系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能双轴跟踪系统，主要涉及太阳能技术领域。包括跟踪机架、光伏电池板、蓄电池、高度角调整电机、方位角调整电机和控制模块，所述控制模块包括单片机、跟踪模块和充放电模块，所述跟踪模块包括电机驱动模块和光强检测模块，所述充放电模块包括开关模块和检测单元模块，所述检测单元模块包括保护蓄电池寿命的容量和电流检测模块、温度检测模块和保护系统运行的极限位置检测模块。本实用新型的有益效果在于：它能够完成对太阳的跟踪，提高发电量，能够减少蓄电池的充放电次数，能够避免蓄电池的过充、过放问题，能够保证蓄电池的使用寿命，能够降低跟踪系统的电能损耗。

Description

一种太阳能双轴跟踪系统

技术领域

本实用新型涉及太阳能技术领域，具体是一种太阳能双轴跟踪系统。

背景技术

太阳能利用最普遍的形式有两种，一种是通过光电转换将太阳能转化成电能，另一种是通过集热器将太阳能转换为热能。采用光伏发电系统是利用太阳能的一种方法，但其发电效率低、发电成本相对较高，这仍然是制约其大规模应用的重要因素。在没有出现高效的光伏电池材料之前，研制具有实用价值的太阳聚光器及自动跟踪系统，实现低成本，则是促进太阳能广泛应用的主要途径之一。

目前所使用的太阳能自动跟踪系统主要有两种，一种是单轴自动跟踪系统，能够提高发电量20％左右；另一种是双轴自动跟踪系统，可提高发电量35％左右。但是，现有的太阳能自动跟踪系统大部分只有对太阳自动跟踪的功能，在实际使用中存在着以下问题：

1)现有的太阳能跟踪系统主要由蓄电池作为系统的运行电源，多次的充放电降低了蓄电池的使用寿命。

2)现有的太阳能跟踪系统缺少对蓄电池的保护，无法解决蓄电池的过充、过放问题。

3)现有的太阳能跟踪系统对太阳进行实时跟踪，但是太阳的运行速度较慢，光伏电池板在一定的照射角内电能转换效率变化不大，而跟踪系统的一直运行则造成了一定的电能损耗。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种太阳能双轴跟踪系统，它能够完成对太阳的跟踪，提高发电量，能够减少蓄电池的充放电次数，能够避免蓄电池的过充、过放问题，能够保证蓄电池的使用寿命，能够降低跟踪系统的电能损耗。

本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种太阳能双轴跟踪系统，包括跟踪机架、光伏电池板、蓄电池、高度角调整电机、方位角调整电机和控制模块，所述控制模块包括单片机、跟踪模块和充放电模块，所述跟踪模块包括电机驱动模块和光强检测模块，所述电机驱动模块包括光电隔离模块、双全桥驱动模块和外部桥路模块，所述电机驱动模块连接高度角调整电机、方位角调整电机和单片机，所述光强检测模块与单片机信号连接，所述光强检测模块内设置光敏电阻，所述光敏电阻固定在光伏电池板上，所述充放电模块包括开关模块和检测单元模块，所述开关模块包括充电模块、电压检测模块和电源电路模块，所述充电模块内设置MOSFET，所述充电模块连接光伏电池板和蓄电池，所述电压检测模块与单片机信号连接，所述电源电路模块的一端同时连接光伏电池板和蓄电池并为太阳能双轴跟踪系统的运行提供直流稳压电源，所述电源电路模块包括极性保护模块、滤波电路模块和稳压电路模块，所述检测单元模块与单片机信号连接，所述检测单元模块包括保护蓄电池寿命的容量和电流检测模块、温度检测模块和保护系统运行的极限位置检测模块。

所述光强检测模块内设置数据输出选择器CD4501，所述CD4501与单片机信号连接，所述CD4501对光强检测电路进行选择采集。

所述控制模块上设置人机接口模块，所述人机接口模块与单片机信号连接，所述人机接口模块包括手动调节按键模块、数码管显示模块、设定查看按键模块、指示灯模块和报警模块。

所述方位角调整电机固定在跟踪机架上，所述跟踪机架上设置方位轴，所述方位轴与跟踪机架转动连接，所述方位角调整电机与方位轴通过齿轮传动连接，所述方位轴上设置支撑座，所述高度角调整电机固定在支撑座上，所述支撑座上设置俯仰轴，所述俯仰轴与支撑座转动连接，所述高度角调整电机与俯仰轴通过蜗轮蜗杆传动连接，所述方位轴上设置支撑架，所述光伏电池板与支撑架螺纹连接。

对比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型的系统包括高度角调整电机、方位角调整电机和控制模块，控制模块中的跟踪模块能够根据光照通过驱动电路控制高度角调整电机调整光伏电池板的高度角，控制方位角调整电机调整光伏电池板的方位角，能够使光照垂直照射在光伏电池板上，能够对太阳跟踪，提高光伏电池板的发电量。

2、本实用新型的充放电模块包括开关模块，所述开关模块包括充电模块、电压检测模块和电源电路模块，电压检测模块能够根据MOSFET的打开与夹断检测光伏电池板的电压与蓄电池的电压并将信号传递到单片机，当光伏电池电压高于蓄电池，且蓄电池不过充时，充电电路中的MOSFET工作在横流区，光伏电池板直接给系统供电；在天黑或阴天时，蓄电池给系统供电，能够减少蓄电池的充放电次数，保证蓄电池的使用寿命。

3、本实用新型的电源电路模块包括极性保护模块、滤波电路模块和稳压电路模块，能够为本实用新型的运行提供稳定的直流稳压电源，能够保证本实用新型的正常运行。

4、本实用新型的电机驱动模块包括光电隔离模块、双全桥驱动模块和外部桥路模块，所述电机驱动模块连接高度角调整电机、方位角调整电机和单片机，光电隔离模块采用光电耦合器件能够对单片机的输出和双全桥驱动模块的输出进行隔离，能够防止干扰和噪声，性能更稳定，并且电机驱动模块可以对电机进行调速，外部桥路模块是电感负载所必须的，能够提高过流能力。

5、本实用新型的光强检测模块能够进行光强比较，判断太阳的位置，能够将光伏电池板上的光敏电阻采集到的信号传递到单片机，由单片机控制电机驱动模块来调整光伏电池板的角度，能够根据太阳位置自动调整光伏电池板的朝向。

6、本实用新型的容量和电流检测模块，能够对蓄电池的容量进行检测，能够防止蓄电池的过充、过放，能够与开关电路配合控制蓄电池的充放电，当蓄电池充满时，将信号传递到单片机，单片机控制开关电路停止给蓄电池充电，对电流的检测是为了检测光伏电池板对蓄电池的充电电流和夜晚或阴雨天时蓄电池的放电电流，避免因充放电电流过大或过小导致的蓄电池寿命降低。

7、本实用新型的极限位置检测模块，能够对光伏电池板的极限位置进行判断，能够对系统进行复位，能够限制光伏电池板跟踪太阳方位角和高度角的幅度，保证本实用新型的可靠运行。

8、所述光强检测模块内设置数据输出选择器CD4501，所述CD4501与单片机信号连接，所述CD4501对光强检测电路进行选择采集。由于单片机中A/D采集通道有限，利用CD4501能够减少单片机的使用数量，结构简单，并且能够对光强检测电路上的信号延时采集，能够在满足光伏电池板的发电量的前提下降低系统的能耗。

9、所述控制模块上设置人机接口模块，所述人机接口模块与单片机信号连接，所述人机接口模块包括手动调节按键模块、数码管显示模块、设定查看按键模块、指示灯模块和报警模块。能够通过人机接口模块方便简洁的查看或设置本实用新型的运行状态，手动调节按键模块能够对太阳能跟踪系统更加灵活的控制，能够使系统进入完全手控的模式。数码管显示模块和指示灯模块能够显示系统的运行状态，报警模块能够在系统出现故障时进行报警，便于维护人员及时发现并进行维护。

10、所述方位角调整电机固定在跟踪机架上，所述跟踪机架上设置方位轴，所述方位轴与跟踪机架转动连接，所述方位角调整电机与方位轴通过齿轮传动连接，所述方位轴上设置支撑座，所述高度角调整电机固定在支撑座上，所述支撑座上设置俯仰轴，所述俯仰轴与支撑座转动连接，所述高度角调整电机与俯仰轴通过蜗轮蜗杆传动连接，所述方位轴上设置支撑架，所述光伏电池板与支撑架螺纹连接。能够为本实用新型提供结构支撑，齿轮传动和蜗轮蜗杆传动能够进行精密传动，能够保证本实用新型的精确运行。

附图说明

附图1是本实用新型的跟踪模块的方框图；

附图2是本实用新型的充放电模块的方框图；

附图3是实施例中电机驱动模块的电路图；

附图4是实施例中光强检测模块的电路图；

附图5是实施例中开关模块的电路图；

附图6是实施例中容量和电流检测模块的电路图；

附图7是实施例中极限位置检测模块的电路图；

附图8是实施例中手动调节按键模块的电路图；

附图9是数码管显示模块的电路图；

附图10是实施例中设定查看按键模块的电路图；

附图11是实施例中指示灯模块的电路图；

附图12是实施例中报警模块的电路图；

附图13是本实用新型的跟踪机架的结构示意图；

附图14是实施例中的控制主程序流程图；

附图15是实施例中A/D采集子程序流程图；

附图16是实施例中定时器子程序流程图；

附图17是实施例中电机控制子程序流程图。

附图中标号：1、跟踪机架；2、光伏电池板；3、蓄电池；4、高度角调整电机；5、方位角调整电机；6、控制模块；7、方位轴；8、支撑座；9、俯仰轴；10、支撑架。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本实用新型所述是一种太阳能双轴跟踪系统，包括跟踪机架1、光伏电池板2、蓄电池3、高度角调整电机4、方位角调整电机5和控制模块6，所述控制模块6包括单片机、跟踪模块和充放电模块，跟踪模块能够根据光照通过驱动电路控制高度角调整电机调整光伏电池板的高度角，控制方位角调整电机调整光伏电池板的方位角，能够使光照垂直照射在光伏电池板上，能够对太阳跟踪，提高光伏电池板的发电量。所述跟踪模块包括电机驱动模块和光强检测模块，所述电机驱动模块包括光电隔离模块、双全桥驱动模块和外部桥路模块，所述电机驱动模块连接高度角调整电机、方位角调整电机和单片机，光电隔离模块采用光电耦合器件能够对单片机的输出和双全桥驱动模块的输出进行隔离，能够防止干扰和噪声，性能更稳定，并且电机驱动模块可以对电机进行调速，外部桥路模块是电感负载所必须的，能够提高过流能力。所述光强检测模块与单片机信号连接，所述光强检测模块内设置光敏电阻，所述光敏电阻固定在光伏电池板上，光强检测模块能够进行光强比较，判断太阳的位置，能够将光伏电池板上的光敏电阻采集到的信号传递到单片机，由单片机控制电机驱动模块来调整光伏电池板的角度，能够根据太阳位置自动调整光伏电池板的朝向。所述充放电模块包括开关模块和检测单元模块，所述开关模块包括充电模块、电压检测模块和电源电路模块，所述充电模块内设置MOSFET，所述充电模块连接光伏电池板和蓄电池，所述电压检测模块与单片机信号连接，电压检测模块能够根据MOSFET的打开与夹断检测光伏电池板的电压与蓄电池的电压并将信号传递到单片机，当光伏电池电压高于蓄电池，且蓄电池不过充时，充电电路中的MOSFET工作在横流区，光伏电池板直接给系统供电；在天黑或阴天时，蓄电池给系统供电，能够减少蓄电池的充放电次数，保证蓄电池的使用寿命。所述电源电路模块的一端同时连接光伏电池板和蓄电池并为太阳能双轴跟踪系统的运行提供直流稳压电源，所述电源电路模块包括极性保护模块、滤波电路模块和稳压电路模块，能够为本实用新型的运行提供稳定的直流稳压电源，能够保证本实用新型的正常运行。所述检测单元模块与单片机信号连接，所述检测单元模块包括保护蓄电池寿命的容量和电流检测模块、温度检测模块和保护系统运行的极限位置检测模块。容量和电流检测模块能够对蓄电池的容量进行检测，能够防止蓄电池的过充、过放，能够与开关电路配合控制蓄电池的充放电，当蓄电池充满时，将信号传递到单片机，单片机控制开关电路停止给蓄电池充电，对电流的检测是为了检测光伏电池板对蓄电池的充电电流和夜晚或阴雨天时蓄电池的放电电流，避免因充放电电流过大或过小导致的蓄电池寿命降低。极限位置检测模块，能够对光伏电池板的极限位置进行判断，能够对系统进行复位，能够限制光伏电池板跟踪太阳方位角和高度角的幅度，保证本实用新型的可靠运行。本实用新型的单片机为控制器，高度角调整电机、方位角调整电机和电机驱动模块为执行机构，光伏电池板为被控对象，各检测单元为反馈元件，它们组成了闭环控制系统，具有抗干扰能力强的特点。

为了降低系统的能耗，所述光强检测模块内设置数据输出选择器CD4501，所述CD4501与单片机信号连接，所述CD4501对光强检测电路进行选择采集。由于单片机中A/D采集通道有限，利用CD4501能够减少单片机的使用数量，结构简单，并且能够对光强检测电路上的信号延时采集，能够在满足光伏电池板的发电量的前提下降低系统的能耗。

为了便于人机交互，所述控制模块上设置人机接口模块，所述人机接口模块与单片机信号连接，所述人机接口模块包括手动调节按键模块、数码管显示模块、设定查看按键模块、指示灯模块和报警模块。能够通过人机接口模块方便简洁的查看或设置本实用新型的运行状态，手动调节按键模块能够对太阳能跟踪系统更加灵活的控制，能够使系统进入完全手控的模式。数码管显示模块和指示灯模块能够显示系统的运行状态，报警模块能够在系统出现故障时进行报警，便于维护人员及时发现并进行维护。

为了保证本实用新型的精确运行，所述方位角调整电机5固定在跟踪机架1上，所述跟踪机架1上设置方位轴7，所述方位轴7与跟踪机架1转动连接，所述方位角调整电机5与方位轴7通过齿轮传动连接，所述方位轴7上设置支撑座8，所述高度角调整电机4固定在支撑座8上，所述支撑座8上设置俯仰轴9，所述俯仰轴9与支撑座8转动连接，所述高度角调整电机4与俯仰轴9通过蜗轮蜗杆传动连接，所述方位轴7上设置支撑架10，所述光伏电池板2与支撑架10螺纹连接。能够为本实用新型提供结构支撑，齿轮传动和蜗轮蜗杆传动能够进行精密传动，能够保证本实用新型的精确运行。

本实用新型在使用中，将本系统装设完毕后，将控制程序录入单片机中，可利用控制模块的闭环控制系统自动运行本系统，也可由人机接口模块的手动调节按键模块采用手动方式运行。

实施例：本实用新型所述是一种太阳能双轴跟踪系统，包括跟踪机架、光伏电池板、蓄电池、高度角调整电机、方位角调整电机和控制模块。所述蓄电池与控制模块可固定在跟踪机架上，也可放置在控制室内，并通过导线对光伏电池板、蓄电池、高度角调整电机、方位角调整电机和控制模块进行连接。

所述方位角调整电机固定在跟踪机架上，所述跟踪机架上设置方位轴，所述方位轴与跟踪机架转动连接，所述方位角调整电机与方位轴通过齿轮传动连接，所述方位轴上设置支撑座，所述高度角调整电机固定在支撑座上，所述支撑座上设置俯仰轴，所述俯仰轴与支撑座转动连接，所述高度角调整电机与俯仰轴通过蜗轮蜗杆传动连接，所述方位轴上设置支撑架，所述光伏电池板与支撑架螺纹连接，上述结构能够为本实用新型提供结构支撑，齿轮传动和蜗轮蜗杆传动能够进行精密传动，能够保证本实用新型的精确运行。

所述控制模块包括单片机、跟踪模块和充放电模块，跟踪模块能够根据光照通过驱动电路控制高度角调整电机调整光伏电池板的高度角，控制方位角调整电机调整光伏电池板的方位角，能够使光照垂直照射在光伏电池板上，能够对太阳跟踪，提高光伏电池板的发电量。

所述跟踪模块包括电机驱动模块和光强检测模块，所述电机驱动模块包括光电隔离模块、双全桥驱动模块和外部桥路模块，所述电机驱动模块连接高度角调整电机、方位角调整电机和单片机，双全桥驱动模块选用L298，光电隔离模块采用光电耦合器件能够对单片机的输出和L298的输出进行隔离，能够防止干扰和噪声，性能更稳定，并且电机驱动模块也可以对电机进行调速，L298内部的双全桥可以完成对两个电机的双向驱动，外部桥路是电感负载所必须的，可以提高过流能力。对太阳方位角控制，是通过直流方位角调整电机M1控制方向轴实现，L298按其逻辑功能驱动，即可完成电机的正反转。由于L298和单片机端口通过光电耦合器连接，所以L298端口处的电平和单片机的电平相反。即RD3＝0，RD4＝0，RD5＝1电机正转；RD3＝0，RD4＝1，RD5＝0电机反转；RD3＝1电机停止。对太阳高度角控制，是通过直流高度角调整电机M2控制仰俯轴实现，其双向驱动原理和方向轴驱动相同。即RC0＝0，RD6＝0，RD7＝1电机正转；RC0＝0，RD6＝1，RD7＝0电机反转；RC0＝1电机停止。

所述光强检测模块与单片机信号连接，所述光强检测模块内设置光敏电阻，光敏电阻的灵敏度高，能够准确判断太阳的位置，所述光敏电阻固定在光伏电池板上，光强检测模块能够进行光强比较，判断太阳的位置，能够将光伏电池板上的光敏电阻采集到的信号传递到单片机，由单片机控制电机驱动模块来调整光伏电池板的角度，能够根据太阳位置自动调整光伏电池板的朝向。

所述光强检测模块的检测电路采用三线制接法，所述检测电路包括5路方位角检测电路和3路高度角检测电路，由于单片机中A/D采集通道有限，为了使用一个单片机检测所有参数，又因光强检测电路一共8路，故选用一个单8通道的数据输出选择器CD4501分时对8路光强检测电路进行选择采集，光强检测模块电路中R35，R36，R37，R38，R39表示方位角检测的光敏电阻，均匀固定在光伏电池板的长度方向上，其中R37位于光伏电池板的长度的中间位置；R32，R33，R34为高度角检测的光敏电阻，均匀固定在光伏电池板的宽度方向上，其中R33位于光伏电池板的宽度的中间位置。所述光强检测电路的8条分路所采用的元器件相同，其中一条检测电路中，R30，R31为固定的2K电阻，R39为光敏电阻，检测点连接CD4501的通道0(X0)。R30起到分压作用，当太阳辐射能增强时，光敏电阻阻值变小，其端电压减小，检测点电压减小，相应R30两端的电压增加，R31保证了检测电压高于2.5V，便于检测。单8通道的数据输出选择器CD4501BC，有三个二进制控制输入，A,B和C，一个使能输入/EN。三个二进制控制输入用来选择输入通道0(X0)到通道7(X7)与输出通道X相连。并且CD4501能够对光强检测电路上的信号延时采集，能够减少单片机的使用，能够在满足光伏电池板的发电量的前提下降低系统的能耗。

所述充放电模块包括开关模块和检测单元模块，所述开关模块包括充电模块、电压检测模块和电源电路模块，所述充电模块内设置MOSFET，所述充电模块连接光伏电池板和蓄电池，进行充电时，MOSFET形成导电沟道，光伏电池板和蓄电池构成回路，其栅源之间存在压差，栅源电压等于稳压二极管的电压，即U_GS＝U_DZ1，稳压二极管和电阻R6串联后和三极管QN2并联然后再与电阻R7串联接到9V电源上，栅源之间存在压差使QN2截止，QN2截止就得保证其基极和发射极间的电压很小或为零，即QP1截止。当单片机的RC2为高电平，QP1截止，9V电源通过R7、R6和稳压管，稳压管反向击穿，对MOSFET栅源进行稳压使其形成一定的导电沟道。如果要MOSFET夹断，QP1和QN2工作在饱和区，即单片机的RC2为低电平，MOSFET栅源电压很小，不能形成导电沟道，处于夹断状态，光伏电池板与蓄电池构不成回路。只有当电池板电压大于蓄电池端电压时，才能进行充电，为了自动控制，通过电压检测模块检测光伏电池板与蓄电池的电压，当MOSFET打开时，检测的是光伏电池板的电压，当MOSFET夹断时，检测的蓄电池的电压，通过单片机分时采集这两个电压，进行比较，当电池板电压大于蓄电池电压，且蓄电池不过充时，就能打开充电，即使MOSFET工作在横流区，否则关闭充电，使MOSFET工作在夹断区。

所述电压检测模块与单片机信号连接，电压检测模块能够根据MOSFET的打开与夹断检测光伏电池板的电压与蓄电池的电压并将信号传递到单片机，当光伏电池电压高于蓄电池，且蓄电池不过充时，充电电路中的MOSFET工作在横流区，光伏电池板对蓄电池充电并直接给系统供电；在天黑或阴天时，蓄电池给系统供电，能够减少蓄电池的充放电次数，保证蓄电池的使用寿命。

所述电源电路模块的一端同时连接光伏电池板和蓄电池并为太阳能双轴跟踪系统的运行提供直流稳压电源，所述电源电路模块包括极性保护模块、滤波电路模块和稳压电路模块。极性保护模块采用二极管限定电流的方向，采用的两个二极管为D1和D2。D1，D2即能保证反接电源不影响电路，又使9V和5V稳定不相互干扰，滤波电路首先要满足电压要求，电容越大滤波效果越好，源滤波后通过集成稳压块LM7805和LM7809，就可以产生稳定的5V和9V电源，能够为本实用新型的运行提供稳定的直流稳压电源，能够保证本实用新型的正常运行。

所述检测单元模块与单片机信号连接，所述检测单元模块包括保护蓄电池寿命的容量和电流检测模块、温度检测模块和保护系统运行的极限位置检测模块。容量和电流检测模块能够对蓄电池的容量进行检测，能够防止蓄电池的过充、过放，能够与开关电路配合控制蓄电池的充放电，当蓄电池充满时，将信号传递到单片机，单片机控制开关电路停止给蓄电池充电，对电流的检测是为了检测光伏电池板对蓄电池的充电电流和夜晚或阴雨天时蓄电池的放电电流，必须保证对蓄电池充电电流决不能大于0.3倍的额定容量值，放电电流一般要求在0.05～3倍额定容量值，避免因充放电电流过大或过小导致的蓄电池寿命降低。所述容量和电流检测模块包括充电模块、电压检测模块和电流检测模块，其中充电模块和电压检测模块与开关模块共用。

所述电流检测模块选用电流检测芯片MAX472，MAX472是美双向精密电流传感放大器，所需的供电电压为3～36V，能跟踪的电流的变化频率可达到130kHz。其将流过10mΩ电阻RT的电流比例运算后通过一个输出电阻转换为电压信号。为满足0～5V的单片机输入电压，选用了10mΩ的精密创感电阻，增益电阻选用了100Ω，为了测定0～5A的电流，确定输出调压电阻可以稍大于等于5KΩ，则输出电压的满量程为2.5V。

所述温度检测模块选用温度检测传感器，温度检测传感器固定在蓄电池的外壁上，当蓄电池过热时，停止充电，能够保证蓄电池的使用寿命。

所述极限位置检测模块能够对光伏电池板的极限位置进行判断，能够对系统进行复位，能够限制光伏电池板跟踪太阳方位角和高度角的幅度，保证本实用新型的可靠运行。极限位置检测模块选用行程开关作为执行元器件，行程开关功能表如表1所示。

S5	S6	S7	S8	功能
					0	1	1	1	西极限，电机自动回到东极限处停止
1	0	1	1	东极限，电机停止
					1	1	0	1	上极限，电机停止
1	1	1	0	下极限，电机停止

表1行程开关功能表

本实用新型的单片机为控制器，高度角调整电机、方位角调整电机和电机驱动模块为执行机构，光伏电池板为被控对象，各检测单元为反馈元件，它们组成了闭环控制系统，具有抗干扰能力强的特点。

所述人机接口模块，能够便于人机交流，所述人机接口模块与单片机信号连接，所述人机接口模块包括手动调节按键模块、数码管显示模块、设定查看按键模块、指示灯模块和报警模块，能够通过人机接口模块方便简洁的查看或设置本实用新型的运行状态。

所述手动调节按键模块采用独立键盘电路结构，能够对太阳能跟踪系统更加灵活的控制，能够使系统进入完全手控的模式。当无按键按下时，连接到单片机端口的为高电平(“1”)，有按键按下时，对应单片机端口变成低电平(“0”)。其中S1，S2，S3，S4为手动调节电机的按钮，按键状态与功能表如表2所示。

S1	S2	S3	S4	功能
					0	1	1	1	西转
1	0	1	1	东转
					1	1	0	1	下俯
1	1	1	0	上仰

表2按键状态与功能表

所述数码管显示模块采用静态显示，选用具有8位串行输入移位并行输出带有锁存功能的芯片SL74HC595，和单片机间采用串行通信SPI模式。单片机连续发送两位数据时，DS1接受到第二位数据，DS2接受到第一位数据,能够显示系统的运行状态。

所述设定查看按键模块设置一个设定按键S10和一个查看按键S9，与指示灯模块相配合能够查看系统的运行状态，指示灯模块根据系统的工作状态，分别设置工作状态、充电状态、放电状态和故障状态指示灯，系统状态的查看和设定如表3所示。

表3系统状态的查看和设定

注：表中“1”高电平，“0”为低电平，是按键和指示灯对应单片机端口的状态。

所述报警模块采用声音报警，当蓄电池过充、过放、过温或到达极限位置时，能产生报警指示，便于维护人员及时发现并进行维护。报警电路由处在饱和或截止工作状态的三极管T7和蜂鸣器JP2组成，用单片机的RB3口控制。当RB3为持续高低平时，蜂鸣器持续响，当RB3为低电平时，蜂鸣器不响，当RB3高低变化时，蜂鸣器能发生一定频率的声音。

本实用新型在使用时，需要将控制主程序、A/D采集子程序、定时器子程序和电机控制子程序等录入单片机中，控制主程序流程图如附图14所示，A/D采集子程序流程图如附图15所示，定时器子程序流程图如附图16所示，电机控制子程序流程图如附图17所示。

A/D采集完成对光强的实时检测，将采集的信号反馈单片机，作为电机控制的依据。因为单片机内部只有一个A/D转换模块，对于检测点选择是必要的。选择检测点通过控制单8通道的数据输出选择器CD4501BC完成。一次A/D检测是对八个光敏电阻检测。A/D采样延时是为了等待完成对A/D采用电容充电，是A/D采集的必要过程。

因为地球大约每20分钟转5度，所以为了减少损耗和避免误差，没有必要连续对电机控制，利用定时采用定时方式使两次测量控制过程隔开，能够降低系统能耗，是非常必要的。另一方面，通过定时调制PWM波也可以实现对电机的调速。

电机控制子程序运行过程中，先进行方位角调整后，再进行高度角调整，键判断的目的是为了手动调节和极限位置判断，当太阳处在东北方向时，如果基座东西布置，哪么电池板将处于正东方向；如果光伏电池板转动到正西方向时，为了系统天亮时电池板处在正东方向，则触到西边行程开关时，光伏电池板自动回到朝向东方停止，完成一天的跟踪任务。

注：附图14中X轴电机为方位角调整电机，Y轴电机为高度角调整电机。

附图17中R37为检测太阳方位角的五个光敏电阻中处于中间的光敏电阻，其最小是指在这五个光敏电阻中最小；

R33为检测太阳高度角的三个光敏电阻中处于中间的光敏电阻，其最小是指在这三个光敏电阻中最小；

电机X为方位角调整电机，电机Y为高度角调整电机。

Claims (4)

1.一种太阳能双轴跟踪系统，包括跟踪机架(1)、光伏电池板(2)、蓄电池(3)、高度角调整电机(4)、方位角调整电机(5)和控制模块(6)，其特征是：所述控制模块(6)包括单片机、跟踪模块和充放电模块，所述跟踪模块包括电机驱动模块和光强检测模块，所述电机驱动模块包括光电隔离模块、双全桥驱动模块和外部桥路模块，所述电机驱动模块连接高度角调整电机、方位角调整电机和单片机，所述光强检测模块与单片机信号连接，所述光强检测模块内设置光敏电阻，所述光敏电阻固定在光伏电池板上，所述充放电模块包括开关模块和检测单元模块，所述开关模块包括充电模块、电压检测模块和电源电路模块，所述充电模块内设置MOSFET，所述充电模块连接光伏电池板和蓄电池，所述电压检测模块与单片机信号连接，所述电源电路模块的一端同时连接光伏电池板和蓄电池并为太阳能双轴跟踪系统的运行提供直流稳压电源，所述电源电路模块包括极性保护模块、滤波电路模块和稳压电路模块，所述检测单元模块与单片机信号连接，所述检测单元模块包括保护蓄电池寿命的容量和电流检测模块、温度检测模块和保护系统运行的极限位置检测模块。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能双轴跟踪系统，其特征是：所述光强检测模块内设置数据输出选择器CD4501，所述CD4501与单片机信号连接，所述CD4501对光强检测电路进行选择采集。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能双轴跟踪系统，其特征是：所述控制模块上设置人机接口模块，所述人机接口模块与单片机信号连接，所述人机接口模块包括手动调节按键模块、数码管显示模块、设定查看按键模块、指示灯模块和报警模块。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能双轴跟踪系统，其特征是：所述方位角调整电机(5)固定在跟踪机架(1)上，所述跟踪机架(1)上设置方位轴(7)，所述方位轴(7)与跟踪机架(1)转动连接，所述方位角调整电机(5)与方位轴(7)通过齿轮传动连接，所述方位轴(7)上设置支撑座(8)，所述高度角调整电机(4)固定在支撑座(8)上，所述支撑座(8)上设置俯仰轴(9)，所述俯仰轴(9)与支撑座(8)转动连接，所述高度角调整电机(4)与俯仰轴(9)通过蜗轮蜗杆传动连接，所述方位轴(7)上设置支撑架(10)，所述光伏电池板(2)与支撑架(10)螺纹连接。