CN206671902U - 一种自动追踪太阳能电池板系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动追踪太阳能电池板系统，依次包括自动光源跟踪器、A/D转换模块、单片机、电机驱动模块、步进电机、舵机和电池板，自动光源跟踪器通过A/D转换模块与单片机相连，用于追踪和接收光源信号，步进电机和舵机一端分别通过电机驱动模块与单片机相连，另一端分别与电池板相连接，电池板还与时钟芯片相连，时钟芯片用于提供准确的时间和日期，并与第一显示屏相连显示出相应的时间和日期。本实用新型可有效地确定太阳的精确方位，进而使电池板始终自动跟随太阳，解决了传统电池板阵列基本固定的模式，实现了太阳能的充分利用和智能化调节控制，减少人力消耗，且发电效率高，工作稳定，适应任何环境。

Description

一种自动追踪太阳能电池板系统

技术领域

本实用新型属于太阳能电池板技术领域，具体涉及一种自动追踪太阳能电池板系统。

背景技术

目前太阳能是一种清洁无污染的能源,发展前景非常广阔,太阳能发电已成为全球发展速度最快的技术。然而，传统的太阳能电池存在着间歇性、光照方向和强度随时间不断变化的问题,这就对太阳能的收集和利用提出了更高的要求。目前，很多太阳能电池板阵列基本上都是固定的,没有充分利用太阳能资源,发电效率低下。

实用新型内容

根据以上现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提出一种自动追踪太阳能电池板系统，通过在传统意义上的电池板添加舵机和步进电机，利用单片机作为整个系统的控制核心，将自动光源跟踪器采集的光源信号和时钟芯片提供的时间和日期经过单片机软件系统计算和对比确定太阳的方位，进而用电机驱动模块驱动舵机和步进电机，使电池板始终跟随太阳。解决了传统电池板阵列基本固定的模式，太阳能资源利用率差,发电效率低下的技术问题，具有实现太阳能的充分利用和智能化调节控制，减少人力消耗，且发电效率高，适应任何环境，工作稳定的效果。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

本实用新型提供的自动追踪太阳能电池板系统，依次包括自动光源跟踪器、A/D转换模块、单片机、电机驱动模块、步进电机、舵机和电池板，所述自动光源跟踪器通过所述A/D 转换模块与所述单片机相连，用于追踪和接收光源信号，所述步进电机和舵机一端分别通过所述电机驱动模块与所述单片机相连，另一端分别与所述电池板相连接，所述单片机还与时钟芯片相连，所述时钟芯片用于提供准确的时间和日期，并与第一显示屏相连显示出相应的时间和日期。

上述系统中，还包括电源转换模块、太阳能充放电控制器和蓄电池，所述电源转换模块与所述电池板相连，用于将光能转化成电能给所述蓄电池进行存储，且所述电源转换模块、太阳能充放电控制器和蓄电池之间互相连接，所述太阳能充放电控制器用于所述蓄电池的充放电控制，所述蓄电池还通过R1和R2精密电阻与所述单片机相连，并通过第二显示屏显示出所述蓄电池的实际电压。

上述系统中，所述自动光源跟踪器包括光源检测装置、多个光电传感器和比较电路，所述光源检测装置用于检测光源的位置，并通过多个所述光电传感器与所述比较电路相连接，所述比较电路与所述A/D转换模块相连。多个所述光电传感器均分设置在水平和垂直两个方向上。所述自动光源跟踪器、单片机、步进电机、舵机和时钟芯片分别采用稳定5V电源。所述蓄电池还连接有LED灯负载。所述第一显示屏和第二显示屏分别采用12864液晶显示屏和 1602液晶显示屏，所述时钟芯片采用DS1302时钟芯片。所述单片机采用MC9S12XS128型号，所述步进电机和舵机分别采用ULN2003A和PWM7型号。

本实用新型有益效果是:通过在传统意义上的电池板添加舵机和步进电机，利用单片机作为整个系统的控制核心，将自动光源跟踪器采集的光源信号和时钟芯片提供的时间和日期经过单片机软件系统计算和对比确定太阳的精确方位，进而用电机驱动模块驱动舵机和步进电机，使电池板始终跟随太阳，解决了传统电池板阵列基本固定的模式，从而实现太阳能的充分利用和智能化调节控制，减少人力消耗，且发电效率高，工作稳定，使用任何环境。

附图说明

下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1是本实用新型的具体实施方式的自动追踪太阳能电池板系统的结构框图。

图中1自动光源跟踪器、2A/D转换模块、3单片机、4电机驱动模块、5步进电机、6 舵机、7电池板、8时钟芯片、9第一显示屏、10电源转换模块、11太阳能充放电控制器、 12蓄电池、13精密电阻、14第二显示屏、15光源检测装置、16光电传感器、17比较电路、 18LED灯负载。

具体实施方式

下面对照附图1，通过对实施例的描述，本实用新型的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本实用新型的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

本实用新型提供的自动追踪太阳能电池板系统，依次包括自动光源跟踪器1、A/D转换模块2、单片机3、电机驱动模块4、步进电机5、舵机6和电池板7，自动光源跟踪器1通过A/D转换模块2与所述单片机3相连，用于追踪和接收光源信号，步进电机5和舵机6一端分别通过电机驱动模块4与单片机3相连，另一端分别与电池板7相连接，单片机3还与时钟芯片8相连，时钟芯片8用于提供准确的时间和日期，并与第一显示屏9相连显示出相应的时间和日期。

本实用新型通过在传统意义上的电池板添加舵机6和步进电机5，利用单片机3作为整个系统的控制核心，将自动光源跟踪器1采集的光源信号经A/D转换模块2转换成计算机信号和时钟芯片8提供的时间和日期经过单片机3软件系统计算和对比确定太阳的精确方位(方位角和高度角)，单片机3再输出相应的指令给电机驱动模块4驱动舵机6和步进电机5，调节电池板7始终跟随太阳，解决了传统电池板阵列基本固定的模式，从而实现太阳能的充分利用和智能化调节控制，且发电效率高，工作稳定，适用任何环境。

本实施例中，自动光源跟踪器1、单片机3、步进电机5、舵机6和时钟芯片8分别采用稳定5V电源；第一显示屏9采用12864液晶显示屏，时钟芯片8采用DS1302时钟芯片，单片机3采用MC9S12XS128型号，步进电机5和舵机6分别采用ULN2003A和PWM7型号。自动光源跟踪器使用Freescale公司的超低功耗的核心芯片。

具体地，该系统还包括电源转换模块10、太阳能充放电控制器11和蓄电池12，电源转换模块10与电池板7相连，用于将光能转化成电能给蓄电池12进行存储，且电源转换模块10、太阳能充放电控制器11和蓄电池12之间互相连接，太阳能充放电控制器11用于蓄电池12的充放电控制，蓄电池12还通过R1和R2精密电阻13与单片机3相连，并通过第二显示屏14显示出蓄电池12的实际电压。当电池板7已经精确对准太阳的时候，太阳能充放电控制器11要自动检测太阳能电池板7的电压是否高于蓄电池12的电压，若高于蓄电池12的电压，则控制电源转换模块10开启对蓄电池12充电模式，将光能转化成电能存储；若低于蓄电池12的电压，则控制电源转换模块10关闭充电模式，否则蓄电池12的电流会反向流向太阳能电池板7而造成电量损耗，实现有效的保护电池和储存电能。同时，蓄电池12还通过采用精密电阻13R1和R2与单片机3连接，用来分压蓄电池12的电压，当精密电阻13R1和R2 分压后，单片机3采集相应的信息，并通过精密电阻13R1和R2的大小关系计算出蓄电池12 的实际电压，然后通过第二显示屏14显示出蓄电池12的实际电压，以便工作人员进行观察，从而保证安全工作。本实施例中，第二显示屏14优选的采用1602液晶显示屏，当然也可以其他类型的显示屏显示。较佳的，蓄电池12还连接有LED灯负载18，当蓄电池12电压较高时，太阳能充放电控制器11控制蓄电池12给LED灯负载18供电，从而实现充放电过程，也有利于工作人员在夜晚时读取各显示屏的示数，提高效率。

具体地，自动光源跟踪器1包括光源检测装置15、多个光电传感器16和比较电路17，光源检测装置15用于检测光源的位置，并通过多个光电传感器16与比较电路17相连接，比较电路17与A/D转换模块2相连。优选的，多个光电传感器16均分设置在水平和垂直两个方向上，本实施例中，采用了四个光电传感器16来采集光源信号，当水平方向上的两路光电传感器16测量数值相对接近，同时竖直方向上的两路光电传感器16测量数值也相对接近时，可有效保证光源检测装置15精确的指向光源。当自动光源跟踪器1中的光源检测装置15一旦检测到有阳光，就会通过多个光电传感器16把信息传入比较电路17中，再通过A/D转换模块2转化输入到单片机3中与DS1302时钟芯片8提供的时间和日期进行对比计算，从而确定出太阳的方位角和高度角，实现精确地跟踪太阳，这些信息可以通过第一显示屏9显示出来。单片机3再将结果反馈给电机驱动模块4，驱动舵机6和步进电机5，调节电池板7始终自动追踪太阳，形成一个闭环控制系统，从而解决了传统电池板阵列基本固定的模式，实现太阳能的充分利用和智能化调节控制，减少人力消耗，且发电效率高，工作稳定，适用任何环境。本实用新型，即使在阴天，通过单片机3的软件系统计算依然可以找到太阳的位置，从而提高发电效率。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种自动追踪太阳能电池板系统，其特征在于:依次包括自动光源跟踪器(1)、A/D转换模块(2)、单片机(3)、电机驱动模块(4)、步进电机(5)、舵机(6)和电池板(7)，所述自动光源跟踪器(1)通过所述A/D转换模块(2)与所述单片机(3)相连，用于追踪和接收光源信号，所述步进电机(5)和舵机(6)一端分别通过所述电机驱动模块(4)与所述单片机(3)相连，另一端分别与所述电池板(7)相连接，所述单片机(3)还与时钟芯片(8)相连，所述时钟芯片(8)用于提供准确的时间和日期，并与第一显示屏(9)相连显示出相应的时间和日期。

2.如权利要求1所述的自动追踪太阳能电池板系统，其特征在于:该系统还包括电源转换模块(10)、太阳能充放电控制器(11)和蓄电池(12)，所述电源转换模块(10)与所述电池板(7)相连，用于将光能转化成电能给所述蓄电池(12)进行存储，且所述电源转换模块(10)、太阳能充放电控制器(11)和蓄电池(12)之间互相连接，所述太阳能充放电控制器(11)用于所述蓄电池(12)的充放电控制，所述蓄电池(12)还通过R1和R2精密电阻(13)与所述单片机(3)相连，并通过第二显示屏(14)显示出所述蓄电池(12)的实际电压。

3.如权利要求2所述的自动追踪太阳能电池板系统，其特征在于:所述自动光源跟踪器(1)包括光源检测装置(15)、多个光电传感器(16)和比较电路(17)，所述光源检测装置(15)用于检测光源的位置，并通过多个所述光电传感器(16)与所述比较电路(17)相连接，所述比较电路(17)与所述A/D转换模块(2)相连。

4.如权利要求3所述的自动追踪太阳能电池板系统，其特征在于:多个所述光电传感器(16)均分设置在水平和垂直两个方向上。

5.如权利要求1所述的自动追踪太阳能电池板系统，其特征在于:所述自动光源跟踪器(1)、单片机(3)、步进电机(5)、舵机(6)和时钟芯片(8)分别采用稳定5V电源。

6.如权利要求2所述的自动追踪太阳能电池板系统，其特征在于:所述蓄电池(12)还连接有LED灯负载(18)。

7.如权利要求2所述的自动追踪太阳能电池板系统，其特征在于:所述第一显示屏(9)和第二显示屏(14)分别采用12864液晶显示屏和1602液晶显示屏，所述时钟芯片(8)采用DS1302时钟芯片。

8.如权利要求1所述的自动追踪太阳能电池板系统，其特征在于:所述单片机(3)采用MC9S12XS128型号，所述步进电机(5)和舵机(6)分别采用ULN2003A和PWM7型号。