一種基于單片機(jī)的太陽(yáng)自動(dòng)追蹤控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于單片機(jī)的太陽(yáng)自動(dòng)追蹤控制裝置，包括：電源模塊為控制裝置提供電能；單片機(jī)系統(tǒng)對(duì)光傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，確定太陽(yáng)的位置并控制兩個(gè)電機(jī)調(diào)整菲涅爾透鏡的角度來(lái)精確跟蹤太陽(yáng)；水平電機(jī)和垂直電機(jī)分別與單片機(jī)系統(tǒng)和菲涅爾透鏡相連接；菲涅爾透鏡在太陽(yáng)光探測(cè)器前方產(chǎn)生一個(gè)交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”，以提高它的探測(cè)接收靈敏度；環(huán)境光傳感器用于感知周圍光線情況，并告知處理芯片自動(dòng)調(diào)節(jié)顯示器背光亮度，以降低產(chǎn)品的功耗；LM339電路提供單片機(jī)系統(tǒng)各種電壓比較器電路和振蕩器電路需要的工作環(huán)境。本發(fā)明能夠取得的積極效果是在國(guó)家節(jié)能減排的政策背景下，該設(shè)備非常有希望走入千家萬(wàn)戶，為國(guó)家節(jié)約更多能源。
【專利說(shuō)明】一種基于單片機(jī)的太陽(yáng)自動(dòng)追蹤控制裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域，特別涉及一種基于單片機(jī)的太陽(yáng)自動(dòng)追蹤控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，能源問(wèn)題被擺上案桌，引起了人們更多的重視。電能作為二次能源，給人們的生活提供了很大的方便，離開(kāi)了電，工業(yè)生產(chǎn)將停滯，人們的生活也會(huì)陷入困境。伴隨著科技發(fā)展，電能的需求與消耗也越來(lái)越大，同時(shí)，由于人們節(jié)能意識(shí)不夠強(qiáng)，每年造成的電能浪費(fèi)也加劇了電能供需矛盾。[0003]2000年以來(lái)，全社會(huì)用電量年均增長(zhǎng)率高達(dá)14.7%。中電聯(lián)預(yù)計(jì)2010年、2011年全社會(huì)用電量增長(zhǎng)率分別為15%和13%。經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)是促進(jìn)用電量持續(xù)增長(zhǎng)的主要因素。隨著用電需求日益增加和電能有限性矛盾的日益突出，節(jié)省電能更顯得尤為重要。
[0004]充分利用太陽(yáng)既可以緩解能源危機(jī)，又可以減少常規(guī)能源帶來(lái)的污染，保護(hù)人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境。因此，開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能已成為世界各國(guó)可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略決策。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種節(jié)能環(huán)保、采光利用效率高、成本低的基于單片機(jī)的太陽(yáng)自動(dòng)追蹤控制裝置。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種基于單片機(jī)的太陽(yáng)自動(dòng)追蹤控制裝置，包括:電源模塊為控制裝置提供電能；單片機(jī)系統(tǒng)對(duì)光傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，確定太陽(yáng)的位置并控制兩個(gè)電機(jī)調(diào)整菲涅爾透鏡的角度來(lái)精確跟蹤太陽(yáng)；水平電機(jī)和垂直電機(jī)分別與單片機(jī)系統(tǒng)和菲涅爾透鏡相連接；菲涅爾透鏡在太陽(yáng)光探測(cè)器前方產(chǎn)生一個(gè)交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”，以提高它的探測(cè)接收靈敏度；環(huán)境光傳感器用于感知周圍光線情況，并告知處理芯片自動(dòng)調(diào)節(jié)顯示器背光亮度，以降低產(chǎn)品的功耗；LM339電路提供單片機(jī)系統(tǒng)各種電壓比較器電路和振蕩器電路需要的工作環(huán)境。
[0007]作為優(yōu)選方案，所述基于單片機(jī)的太陽(yáng)自動(dòng)追蹤控制裝置還包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)板，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)板連接于單片機(jī)系統(tǒng)和水平電機(jī)、垂直電機(jī)之間，單片機(jī)系統(tǒng)可以通過(guò)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)板控制水平電機(jī)和垂直電機(jī)精確轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0008]作為優(yōu)選方案，所述水平電機(jī)和垂直電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)。
[0009]作為優(yōu)選方案，所述單片機(jī)系統(tǒng)中單片機(jī)主控芯片采用51單片機(jī)。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明在追蹤太陽(yáng)方面，以一個(gè)小的電壓比較器芯片和幾個(gè)光敏電阻代替了傳統(tǒng)的GPS模塊，既降低了功耗，又節(jié)約成本，而且用這種方式，操作簡(jiǎn)單，編程容易，而且是整個(gè)裝置相對(duì)于使用GPS模塊適應(yīng)性更強(qiáng)。在導(dǎo)光方面我們采用了菲尼爾透鏡和光纖結(jié)合的方式，取代了傳統(tǒng)的光-電-光太陽(yáng)能電池板。通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們測(cè)得光纜導(dǎo)光系統(tǒng)的光的耦合效率在可見(jiàn)光波段能達(dá)到36%以上，而光-電-光太陽(yáng)能電池板的對(duì)太陽(yáng)能的利用率最多16%。因此用此種方法能夠增大太陽(yáng)光的利用率，有利于節(jié)能減排，并且此種方法成本低。僅僅用了一個(gè)單片機(jī)就完成了整個(gè)系統(tǒng)的控制，與傳統(tǒng)的控制相t匕，省去了大量的控制電路，并且單片機(jī)與主控芯片相比較功能強(qiáng)大，功耗極低。在中國(guó)廣大的北方干旱少雨地區(qū)，在國(guó)家節(jié)能減排的政策背景下，該設(shè)備非常有希望走入千家萬(wàn)戶，為國(guó)家節(jié)約更多能源。每年的市場(chǎng)需求量保守估計(jì)約20萬(wàn)臺(tái)，總銷售額約4億元。可見(jiàn)此產(chǎn)品具有非常廣闊的市場(chǎng)前景。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]為了更清楚的說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單的介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0012]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]現(xiàn)在結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。這些實(shí)施例應(yīng)理解為僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。在閱讀了本發(fā)明的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種修改，這些等效的變化和修飾同樣落入本發(fā)明所限定的保護(hù)范圍。
[0014]如圖1所示的基于單片機(jī)的太陽(yáng)自動(dòng)追蹤控制裝置，包括:電源模塊為控制裝置提供電能；單片機(jī)系統(tǒng)對(duì)光傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，確定太陽(yáng)的位置并控制兩個(gè)電機(jī)調(diào)整菲涅爾透鏡的角度來(lái)精確跟蹤太陽(yáng)；水平電機(jī)和垂直電機(jī)分別與單片機(jī)系統(tǒng)和菲涅爾透鏡相連接；菲涅爾透鏡在太陽(yáng)光探測(cè)器前方產(chǎn)生一個(gè)交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”，以提高它的探測(cè)接收靈敏度；環(huán)境光傳感器用于感知周圍光線情況，并告知處理芯片自動(dòng)調(diào)節(jié)顯示器背光亮度，以降低產(chǎn)品的功耗；LM339電路提供單片機(jī)系統(tǒng)各種電壓比較器電路和振蕩器電路需要的工作環(huán)境。所述基于單片機(jī)的太陽(yáng)自動(dòng)追蹤控制裝置還包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)板，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)板連接于單片機(jī)系統(tǒng)和水平電機(jī)、垂直電機(jī)之間，單片機(jī)系統(tǒng)可以通過(guò)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)板控制水平電機(jī)和垂直電機(jī)精確轉(zhuǎn)動(dòng)。水平電機(jī)和垂直電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)。單片機(jī)系統(tǒng)中單片機(jī)主控芯片采用51單片機(jī)。
[0015]環(huán)境光傳感器主要由光敏元件組成。目前光敏元件發(fā)展迅速、品種繁多、應(yīng)用廣泛。市場(chǎng)出售的有光敏電阻、光敏二極管、光電三極管、娃光電池等。環(huán)境光傳感器可以感知周圍光線情況，并告知處理芯片自動(dòng)調(diào)節(jié)顯示器背光亮度，降低產(chǎn)品的功耗。例如，在手機(jī)、筆記本，GPS等移動(dòng)等手持設(shè)備應(yīng)用中，顯示器消耗的電量高達(dá)電池總電量的30 %，采用環(huán)境光傳感器可以最大限度地延長(zhǎng)電池的工作時(shí)間。另一方面，環(huán)境光傳感器有助于顯不器提供柔和的畫(huà)面。當(dāng)環(huán)境亮度較高時(shí)，使用環(huán)境光傳感器的液晶顯示器會(huì)自動(dòng)調(diào)成高亮度。當(dāng)外界環(huán)境較暗時(shí)，顯示器就會(huì)調(diào)成低亮度。環(huán)境光傳感器需要在在芯片上貼一個(gè)紅外截止膜，甚至直接在硅片上鍍制圖形化的紅外截止膜。
[0016]菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學(xué)原理，在探測(cè)器前方產(chǎn)生一個(gè)交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”，以提高它的探測(cè)接收靈敏度。當(dāng)有人從透鏡前走過(guò)時(shí)，人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進(jìn)入“高靈敏區(qū)”，這樣就使接收到的紅外信號(hào)以忽強(qiáng)忽弱的脈沖形式輸入，從而強(qiáng)其能量幅度。菲涅爾透鏡作用有兩個(gè):一是聚焦作用，即將熱釋紅外信號(hào)折射(反射)在PIR上，第二個(gè)作用是將探測(cè)區(qū)域內(nèi)分為若干個(gè)明區(qū)和暗區(qū)，使進(jìn)入探測(cè)區(qū)域的移動(dòng)物體能以溫度變化的形式在PIR上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號(hào)。
[0017]LM339電路類似于增益不可調(diào)的運(yùn)算放大器。每個(gè)比較器有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端。兩個(gè)輸入端一個(gè)稱為同相輸入端，用“ + ”表示，另一個(gè)稱為反相輸入端，用表示。用作比較兩個(gè)電壓時(shí)，任意一個(gè)輸入端加一個(gè)固定電壓做參考電壓(也稱為門(mén)限電平，它可選擇LM339輸入共模范圍的任何一點(diǎn))，另一端加一個(gè)待比較的信號(hào)電壓。當(dāng)“ + ”端電壓高于端時(shí)，輸出管截止，相當(dāng)于輸出端開(kāi)路。當(dāng)端電壓高于“ + ”端時(shí)，輸出管飽和，相當(dāng)于輸出端接低電位。兩個(gè)輸入端電壓差別大于IOmV就能確保輸出能從一種狀態(tài)可靠地轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)，因此，把LM339用在弱信號(hào)檢測(cè)等場(chǎng)合是比較理想的。LM339的輸出端相當(dāng)于一只不接集電極電阻的晶體三極管，在使用時(shí)輸出端到正電源一般須接一只電阻(稱為上拉電阻，選3-15K)。選不同阻值的上拉電阻會(huì)影響輸出端高電位的值。因?yàn)楫?dāng)輸出晶體三極管截止時(shí)，它的集電極電壓基本上取決于上拉電阻與負(fù)載的值。另外，各比較器的輸出端允許連接在一起使用。
[0018]以上內(nèi)容結(jié)合了實(shí)施例附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做出了詳細(xì)說(shuō)明。本說(shuō)明書(shū)中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見(jiàn)即可。
[0019]對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文中所公開(kāi)的原理和新穎性特點(diǎn)相一致的最寬范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于單片機(jī)的太陽(yáng)自動(dòng)追蹤控制裝置，其特征在于:包括電源模塊為控制裝置提供電能；單片機(jī)系統(tǒng)對(duì)光傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，確定太陽(yáng)的位置并控制兩個(gè)電機(jī)調(diào)整菲涅爾透鏡的角度來(lái)精確跟蹤太陽(yáng)；水平電機(jī)和垂直電機(jī)分別與單片機(jī)系統(tǒng)和菲涅爾透鏡相連接；菲涅爾透鏡在太陽(yáng)光探測(cè)器前方產(chǎn)生一個(gè)交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”，以提高它的探測(cè)接收靈敏度；環(huán)境光傳感器用于感知周圍光線情況，并告知處理芯片自動(dòng)調(diào)節(jié)顯示器背光亮度，以降低產(chǎn)品的功耗；LM339電路提供單片機(jī)系統(tǒng)各種電壓比較器電路和振蕩器電路需要的工作環(huán)境。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單片機(jī)的太陽(yáng)自動(dòng)追蹤控制裝置，其特征在于:所述基于單片機(jī)的太陽(yáng)自動(dòng)追蹤控制裝置還包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)板，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)板連接于單片機(jī)系統(tǒng)和水平電機(jī)、垂直電機(jī)之間，單片機(jī)系統(tǒng)可以通過(guò)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)板控制水平電機(jī)和垂直電機(jī)精確轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于單片機(jī)的太陽(yáng)自動(dòng)追蹤控制裝置，其特征在于:所述水平電機(jī)和垂直電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單片機(jī)的太陽(yáng)自動(dòng)追蹤控制裝置，其特征在于:所述單片機(jī)系統(tǒng)中單片機(jī)主控芯片采用51單片機(jī)。
【文檔編號(hào)】G05D3/12GK103926938SQ201410164384
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月20日
【發(fā)明者】胡天吉 申請(qǐng)人:蘇州藍(lán)萃電子科技有限公司