CN210666488U - 光电池板自动旋转的太阳能跟踪装置 - Google Patents

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朱婷婷
陈飞
张慧娥
刘光辉
兰鸽
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Abstract

本实用新型公开了光电池板自动旋转的太阳能跟踪装置,包括依次连接的传感器、光电转换器、单片机、驱动器、步进电机,电源为单片机提供电能;所述的传感器为光敏电阻,根据光照强度改变自身电阻值,通过光电转换器转换为电压信号;单片机采集电压信号后,进行比较,发出转向控制信号;驱动器接受转向控制信号后取得步进电机;步进电机在驱动器控制下方向转动设备实现相应的太阳能电池板位置调整。本实用新型提供的光电池板自动旋转的太阳能跟踪装置,使太阳能接受装置能够始终追踪太阳,让太阳电池板最大限度的接受阳光,从而提高太阳电池板的最大发电效率。

Description

光电池板自动旋转的太阳能跟踪装置
技术领域
本实用新型涉及光电池板自动旋转的太阳能跟踪装置,属于太阳能技术领域。
背景技术
随着国家各种科学技术的飞速发展,由于对电能及化石燃料的使用,煤炭和石油不断被消耗资源短缺问题迫在眉睫,因此新能源技术是解决这一问题的研究热点。太阳能具备洁净、绿色环保、储存量丰富、规模庞大等特点,具有广大的利用前景。然而目前太阳能电池板效率不高,主要存在以下问题:1,由于太阳光具有间隔性、指向性和光强变化随机强等特点,如何改善光伏发电系统太阳能的采集及使用效率;2.由于电池板不可转动,因此太阳光采集方式单一,采集效率低;3.太阳能电池板应如何跟踪太阳光线角度保持光电最佳角度。因此,设计太阳能自动追踪系统,控制太阳能电池板随着太阳光的变化而移动,使电池板一直能够垂直于太阳光,以实现电池板发电效率的提高。具有良好的发展和使用价值。
实用新型内容
本实用新型针对上述问题,本专利以电池板和阳光之间的角度影响电池板发电效果为出发点。使用Keil编程软件,以STC公司的型号为89C52的单片机,作为该系统的控制芯片,开发了太阳能追踪系统,应用光敏电阻根据光照强度改变自身电阻值,转换为电压信号,驱动水平电机调整机构及俯角电机调节机构,从而完成电池板的方位调整,该系统具备简单、灵敏度高的特点。对现阶段太阳能发电系统有很高的实用性。
为实现上述目的,本实用新型提供的技术方案如下:
光电池板自动旋转的太阳能跟踪装置,包括依次连接的传感器、光电转换器、单片机、驱动器、步进电机,电源为单片机提供电能。
所述的传感器为光敏电阻,根据光照强度改变自身电阻值,通过光电转换器转换为电压信号;
单片机采集电压信号后,进行比较,发出转向控制信号;
驱动器接受转向控制信号后取得步进电机;
步进电机在驱动器控制下方向转动设备实现相应的太阳能电池板位置调整。
步进电机有两个,分别为驱动水平电机、俯角电机,在相同的时间在两个方向的方位角和高度角调节。
本实用新型提供的光电池板自动旋转的太阳能跟踪装置,使太阳能接受装置能够始终追踪太阳,让太阳电池板最大限度的接受阳光,从而提高太阳电池板的最大发电效率。
本实用新型取得的有益效果:
(1)该装置会根据环境中的光线进行调节,光线条件好的时候跟踪太阳,有云或天黑的时候不跟踪,使电机减少消耗过多的电能。
(2)光线条件好时系统能根据太阳的位置自动转动太阳能电池板使之完成追踪太阳,充分吸收光能。
(3)本实用新型提供的光电池板自动旋转的太阳能跟踪装置,能够不出现故障、精确、正常地运行。
(4)为使电能的消耗两尽可能的少,跟踪装置以十分钟为间隔会自动追踪一次太阳,移动的角度误差范围不超过三度。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图;
图2为实施例的结构示意图;
图3为本实用新型的控制流程图;
图4为本实用新型的控制逻辑示意图;
图5为实施例单片机示意图;
图6为实施例驱动器控制示意图;
图7为实施例电源电路图;
图8为实施例按键电路图。
具体实施方式
结合实施例说明本实用新型的具体技术方案。
本实用新型提供的光电池板自动旋转的太阳能跟踪装置,采用光电跟踪,并采用双轴线控制方案使系统成本低,性能可靠,结构简单,使太阳能电池板始终一直和太阳光线垂直,从而提高电池板的发电效率。
如图1所示,光电池板自动旋转的太阳能跟踪装置,包括依次连接的传感器、光电转换器、单片机、驱动器、步进电机,电源为单片机提供电能。
控制流程如图3所示,所述的传感器为光敏电阻,根据光照强度改变自身电阻值,通过光电转换器转换为电压信号;
单片机采集电压信号后,进行比较,发出转向控制信号;
驱动器接受转向控制信号后取得步进电机;
步进电机在驱动器控制下方向转动设备实现相应的太阳能电池板位置调整。
步进电机有两个,分别为驱动水平电机、俯角电机,在相同的时间在两个方向的方位角和高度角调节。
本实用新型提供的光电池板自动旋转的太阳能跟踪装置的目标是,使太阳能电池板的发电效率提高。如图4所示,利用太阳能电池板将太阳的辐射能转换为电能,由于太阳能接收装置是固定的,它就不可能总是垂直于太阳光。它只能在固定的时间范围内吸收一部分太阳光,造成太阳能的吸收效率不高,若太阳能电池板始终与太阳光保持垂直方向,使太阳能可以连续吸收。
双轴跟踪系统可以在相同的时间在两个方向的方位角和高度角跟踪。它是由传感器即光敏电阻、光电转换器即模数转换芯片、驱动器即电机驱动电路、步进电机驱动的方向调节装置组成。光敏电阻将接收到的光线信号转换成电压信号,再经过数模转换芯片处理和电机驱动电路,电机驱动电路输出相应的驱动信号控制方向转动设备实现相应的太阳能电池板位置调整。
如图2所示,本实施例的具体包括以下部分:
1.单片机
采用STC89C52是STC公司生成的一种低功耗、高性能的8位微控制器。
主要参数:8KB的可擦除Flash,512字节RAM,32个I/O口,3个可编程定时器,内置1KB的EEPROM。图5为单片机最小系统。
2.模数转换部分
为了使光敏电阻的电压稳定,在光敏电阻与PCF8591的连接线上接入大小为10K的上拉电阻,这样光敏电阻的电阻值不会因为环境中的各种因素产生不稳定的变化。光敏电阻的阳极接在一起,以使电压为统一电压。
3、步进电机控制部分
通过控制数据输送的数目来驱动步进电机从而转动一定的角度,从而达到准确转向的目的。同时,速度及加速度,单片机通过控制数据来控制步进电机,从而达到调整速度的目的。每一个步进角对应一个数据,θ表示为转子的角位移。(转子齿数=运行拍数)是基于传统的两相和四相,以转子齿为五十齿的步进电机为例。四拍的运行时间为度,八节拍的运行时间为度。
驱动电路ULN2803芯片能将数字信号直接转换成角位移,所以它非常适合于芯片控制。步进电机是使用数字量来控制的。它将数字信号转换成一个角度的转动,就是一个数据输入,就会旋转一个位置。
其驱动过程如图6所示。
4.电源
P1为3.5mm的直流电源接口,SW1是自锁开关按键。系统电源由5V直流电供应,可由电脑USB接口或小型充电器供电。电源电路如图7所示.
5.指示灯电路
光电池板自动旋转的太阳能跟踪装置上电后默认为自动追踪模式,接电后系统亮绿光,当按下按钮后,系统后会切换成按键转动模式,这时亮红灯。
6.按键电路
其中s1是自动追踪和手动模式的切换式,利用s4,s5,s3,s2手动按键来控制步进电机的正反转。如图8所示,图中S5为下转,S4为上转S2为左转,S3为右转。

Claims (2)

1.光电池板自动旋转的太阳能跟踪装置,其特征在于,包括依次连接的传感器、光电转换器、单片机、驱动器、步进电机,电源为单片机提供电能;
所述的传感器为光敏电阻,根据光照强度改变自身电阻值,通过光电转换器转换为电压信号;
单片机采集电压信号后,进行比较,发出转向控制信号;
驱动器接受转向控制信号后取得步进电机;
步进电机在驱动器控制下方向转动设备实现相应的太阳能电池板位置调整。
2.根据权利要求1所述的光电池板自动旋转的太阳能跟踪装置,其特征在于,步进电机有两个,分别为驱动水平电机、俯角电机,在相同的时间在两个方向的方位角和高度角调节。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113157006A (zh) * 2021-03-17 2021-07-23 于敏 一种太阳能电池板自动跟踪控制装置及方法

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