專利名稱：一種太陽能實(shí)時(shí)跟蹤控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種跟蹤控制系統(tǒng)，尤其涉及一種針對太陽方位進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤和自我調(diào)節(jié)控制的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，已知的太陽能實(shí)時(shí)跟蹤控制系統(tǒng)主要有兩種光電跟蹤系統(tǒng)和視日運(yùn)動軌跡跟蹤系統(tǒng)。光電跟蹤的原理是光電傳感器根據(jù)入射光線的強(qiáng)弱變化產(chǎn)生反饋信號并將其傳到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序調(diào)整采光板的角度實(shí)現(xiàn)對太陽的跟蹤；光電跟蹤的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為方便；但缺點(diǎn)是受天氣的影響大，容易出錯(cuò)。視日運(yùn)動軌跡跟蹤的原理是根據(jù)太陽的運(yùn)動軌跡進(jìn)行跟蹤；其優(yōu)點(diǎn)是避免了光線強(qiáng)弱的影響，能夠全天候?qū)崟r(shí)跟蹤；缺點(diǎn)是機(jī)構(gòu)一旦出現(xiàn)誤差，不容易被發(fā)現(xiàn)，從而導(dǎo)致跟蹤不準(zhǔn)確，而且在跟蹤過程中不能消除累積誤差。如果系統(tǒng)使用傾角傳感器等元器件，又引入了跟蹤系統(tǒng)復(fù)雜、成本過高的問題。
發(fā)明內(nèi)容為了克服以上存在的技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種既能實(shí)現(xiàn)太陽能自動跟蹤的目的，又能對機(jī)構(gòu)傳動差錯(cuò)進(jìn)行自動調(diào)整的太陽能實(shí)時(shí)跟蹤控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種太陽能實(shí)時(shí)跟蹤控制系統(tǒng)，包括步進(jìn)電機(jī)、采光球和控制電路；所述步進(jìn)電機(jī)通過聯(lián)軸器與蝸桿連接，所述蝸桿與蝸輪組成傳動機(jī)構(gòu)，所述蝸輪與上支架固定連接；槽式光電開關(guān)固定安裝在底座上，所述槽式光電開關(guān)兩側(cè)對稱位置裝有兩行程開關(guān)；開關(guān)觸針固定安裝在所述上支架上，以使其觸針能通過所述槽式光電開關(guān)的槽，并能觸碰到所述兩行程開關(guān)；所述采光球安裝在與太陽能電池板共面相連的支架上；所述控制電路分別與所述采光球、步進(jìn)電機(jī)、兩行程開關(guān)、槽式光電開關(guān)和太陽能電板發(fā)電量檢測裝置相連。進(jìn)一步，所述兩行程開關(guān)對稱的位于槽式光電開關(guān)兩側(cè)120度位置。進(jìn)一步，所述控制電路的控制芯片為單片機(jī)。進(jìn)一步，所述單片機(jī)與時(shí)鐘芯片連接。進(jìn)一步，所述控制電路設(shè)有信號比較閾值。本實(shí)用新型的有益效果是基于視日運(yùn)動規(guī)律跟蹤且采用光電傳感器跟蹤校正， 不僅實(shí)現(xiàn)了全天候跟蹤、提高了跟蹤靈敏度，在太陽光強(qiáng)不足時(shí)，適時(shí)放棄跟蹤以減少能耗，采用價(jià)格便宜的光電開關(guān)進(jìn)行自動調(diào)零修正，節(jié)省了成本，在一定程度上減少了跟蹤過程中產(chǎn)生的累積誤差。
以下結(jié)合附圖和實(shí)例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明

圖1是本實(shí)用新型控制系統(tǒng)的示意圖；[0012]圖2是本實(shí)用新型的電路原理圖；圖3是本實(shí)用新型的工作流程圖；圖中1.上支架，2.左行程開關(guān)，3.槽式光電開關(guān)，4.開關(guān)觸針，5.蝸桿，6.步進(jìn)電機(jī)，7蝸輪，8.右行程開關(guān)，9.單片機(jī)，10.采光球，11.時(shí)鐘芯片。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，該太陽能實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)包括步進(jìn)電機(jī)6、采光球10和控制電路；步進(jìn)電機(jī)6通過聯(lián)軸器與蝸桿5連接，蝸桿5與蝸輪7組成傳動機(jī)構(gòu)，蝸輪7與上支架1固定連接，此結(jié)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)太陽能板支架左右旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)對太陽的跟蹤。槽式光電開關(guān)3固定安裝在底座上，光電開關(guān)兩側(cè)對稱位置裝有兩行程開關(guān)2、8 ；開關(guān)觸針4固定安裝在上支架 1上，以使其觸針能通過槽式光電開關(guān)3的槽，并能觸碰到兩行程開關(guān)2、8，步進(jìn)電機(jī)6帶動上支架1運(yùn)動時(shí)，開關(guān)觸針4通過槽式光電開關(guān)3的槽，可實(shí)現(xiàn)使上支架1回歸基準(zhǔn)位置的作用；上支架1運(yùn)動到最左端和最右端時(shí)，開關(guān)觸針4可分別接觸左行程開關(guān)2和右行程開關(guān)8，使上支架1停止運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)保護(hù)機(jī)構(gòu)的作用。采光球10安裝在與太陽能電池板共面相連的支架上，以實(shí)現(xiàn)對太陽光線的實(shí)時(shí)采集。如圖2所述，控制電路的控制芯片為單片機(jī)9，其控制著整個(gè)程序的運(yùn)行。單片機(jī)9 通過引腳與時(shí)鐘芯片11連接，時(shí)鐘芯片11提供單片機(jī)9執(zhí)行程序的時(shí)間；單片機(jī)9的P2.0 腳接步進(jìn)電機(jī)6驅(qū)動電路的2腳，用于控制控制步進(jìn)電機(jī)6轉(zhuǎn)動；單片機(jī)9的P2. 1腳接步進(jìn)電機(jī)控制電路的1腳，用于控制步進(jìn)電機(jī)6正反轉(zhuǎn)。槽式光電開關(guān)3的電路部分由光耦和放大器組成，其輸出信號接單片機(jī)9的P2. 4腳，單片機(jī)9通過槽式光電開關(guān)3來確定機(jī)構(gòu)的基準(zhǔn)位置。兩行程開關(guān)2、8，分別與單片機(jī)9的P2. 2、P2. 3相連，當(dāng)其被按下時(shí)，單片機(jī)執(zhí)行相應(yīng)的程序，達(dá)到保護(hù)機(jī)構(gòu)的目的。采光球10由光敏電阻組成，其信號輸出端接單片機(jī)9的AD腳，以此來判斷某一時(shí)段是否具有跟蹤價(jià)值。本實(shí)施例的系統(tǒng)安裝時(shí)，其槽式光電開關(guān)3處于正南方位，作為基準(zhǔn)位置，兩行程開關(guān)2、8分別對稱固定在槽式光電開關(guān)3兩側(cè)大約士 120度剛好可使開關(guān)觸針4碰到處。系統(tǒng)對太陽方位角進(jìn)行跟蹤時(shí)，首先將一天中太陽在各個(gè)時(shí)刻的方位角數(shù)據(jù)寫入單片機(jī)9程序中，控制機(jī)構(gòu)運(yùn)動到與該時(shí)刻太陽方位角對應(yīng)的位置，使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)精確跟蹤。如圖3，采光球10采集光強(qiáng)信號通過單片機(jī)9將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，單片機(jī)9采集太陽能電板發(fā)電量信號，并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。若在一天內(nèi)，兩信號在各個(gè)時(shí)刻的差值均小于規(guī)定閾值，則系統(tǒng)按照正常情況運(yùn)行，即上支架1從基準(zhǔn)位置開始運(yùn)動到當(dāng)前時(shí)刻上支架1所對應(yīng)的位置；然后，步進(jìn)電機(jī)6根據(jù)一天內(nèi)各時(shí)刻對應(yīng)的太陽方位角數(shù)據(jù)運(yùn)行；在運(yùn)行過程中，如果采光球10采集的信號低于跟蹤所要求的強(qiáng)度，則單片機(jī)9控制系統(tǒng)，使其在30分鐘時(shí)間內(nèi)保持原來運(yùn)動的狀態(tài)；如果30分鐘后，采光球10采集的信號還是低于跟蹤所要求的強(qiáng)度，則放棄跟蹤運(yùn)動并停止到基準(zhǔn)位置，以節(jié)省能量。同理，下一次的啟動也需要30 分鐘的判斷時(shí)間，即采光球10采集的信號強(qiáng)度持續(xù)30分鐘內(nèi)均大于所要求的強(qiáng)度，系統(tǒng)再次啟動跟蹤。若采光球10采集的信號與單片機(jī)9采集太陽能電板發(fā)電量信號在某時(shí)刻超出閾值范圍，說明機(jī)構(gòu)運(yùn)動出現(xiàn)偏差，則單片機(jī)9發(fā)出命令使機(jī)構(gòu)回到基準(zhǔn)位置然后再運(yùn)動到該時(shí)刻所對應(yīng)的位置。本實(shí)用新型在視日運(yùn)動軌跡跟蹤的基礎(chǔ)上，增加了對運(yùn)動軌跡的修正功能，能夠有效減少了跟蹤過程中產(chǎn)生的累積誤差，并節(jié)省了能源，提供了太陽能發(fā)電效率。
權(quán)利要求1.一種太陽能實(shí)時(shí)跟蹤控制系統(tǒng)，包括步進(jìn)電機(jī)(6)、采光球(10)和控制電路；其特征在于所述步進(jìn)電機(jī)(6)通過聯(lián)軸器與蝸桿(5)連接，所述蝸桿(5)與蝸輪(7)組成傳動機(jī)構(gòu)，所述蝸輪(7)與上支架(1)固定連接；槽式光電開關(guān)(3)固定安裝在底座上，所述槽式光電開關(guān)(3 )兩側(cè)對稱位置裝有兩行程開關(guān)；開關(guān)觸針(4 )固定安裝在所述上支架(1)上， 以使其觸針能通過所述槽式光電開關(guān)(3)的槽，并能觸碰到所述兩行程開關(guān)；所述采光球 (10)安裝在與太陽能電池板共面相連的支架上；所述控制電路分別與所述采光球(10)、步進(jìn)電機(jī)(6)、兩行程開關(guān)、槽式光電開關(guān)(3)和太陽能電板發(fā)電量檢測裝置相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能實(shí)時(shí)跟蹤控制系統(tǒng)，其特征在于所述兩行程開關(guān)對稱的位于槽式光電開關(guān)(3)兩側(cè)120度位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能實(shí)時(shí)跟蹤控制系統(tǒng)，其特征在于所述控制電路的控制芯片為單片機(jī)(9)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種太陽能實(shí)時(shí)跟蹤控制系統(tǒng)，其特征在于所述單片機(jī)(9) 與時(shí)鐘芯片(11)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的一種太陽能實(shí)時(shí)跟蹤控制系統(tǒng)，其特征在于所述控制電路設(shè)有信號比較閾值。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種太陽能實(shí)時(shí)跟蹤控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括步進(jìn)電機(jī)(6)、采光球(3)和控制電路；槽式光電開關(guān)(3)固定安裝在底座上，所述槽式光電開關(guān)(3)兩側(cè)對稱位置裝有兩行程開關(guān)；開關(guān)觸針(4)固定安裝在所述上支架(1)上，以使其觸針能通過所述槽式光電開關(guān)(3)的槽，并能觸碰到所述兩行程開關(guān)；所述采光球(3)安裝在與太陽能電池板共面相連的支架上；所述控制電路分別與所述采光球(3)、步進(jìn)電機(jī)(6)、兩行程開關(guān)、槽式光電開關(guān)(3)和太陽能電板發(fā)電量檢測裝置相連。該系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了全天候跟蹤、提高了跟蹤靈敏度，減少了跟蹤過程中產(chǎn)生的累積誤差。
文檔編號G05D3/10GK202159272SQ201120230570
公開日2012年3月7日 申請日期2011年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月1日
發(fā)明者徐曉東, 段攀登, 王東勇, 蔣益興, 齊大謙 申請人:常州大學(xué)