專利名稱：一種太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)自動(dòng)跟蹤控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特指一種太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)自動(dòng)跟 蹤控制電路。
背景技術(shù)：
目前太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)，多采用光付板兩側(cè)端的 光電池所感光的電壓差作為檢測(cè)信號(hào)，或利用微型計(jì)算機(jī)或經(jīng)運(yùn)算放大器 放大等模擬電路處理后，得到控制信號(hào)，這在提高跟蹤精度上比較困難， 也很難做到全天候的控制,同時(shí)，這種控制方式跟環(huán)境溫度等因素有較大 關(guān)系，因此穩(wěn)定性和可靠性較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種跟蹤精度高、穩(wěn)定 可靠的太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)自動(dòng)跟蹤控制電路。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)自動(dòng)跟蹤 控制電路，該控制電路由兩大部分組成， 一是水平方位角跟蹤電路；二是 豎直仰角跟蹤電路，水平方位角跟蹤電路和豎直仰角跟蹤電路驅(qū)動(dòng)各自的 直流電動(dòng)機(jī)M,和M2，水平方位角跟蹤電路和豎直仰角跟蹤電路分別由各自 的輸入電路、邏輯電路和輸出電路組成，其中，輸入電路的輸入端由光敏 二極管和傾斜角開(kāi)關(guān)檢測(cè)到的電信號(hào)，加以數(shù)字化后接至邏輯電路的編碼 端，然后再根據(jù)實(shí)時(shí)控制的需要，經(jīng)邏輯電路的譯碼電路譯碼并輸出相應(yīng) 的指令，最后接至輸出電路，從而由輸出電路控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)和轉(zhuǎn)向。
水平方位角驅(qū)動(dòng)電路由輸入電路、邏輯電路和輸出電路三部分組成，輸入電路由光敏二級(jí)管G,、 G2、 G3、 G7和三極管T,、 T2以及運(yùn)算放大器YS等 組成；邏輯電路由非門F!、 F2 、 F3、 F4;與門Yh Y2、 Y3、 Y4、 Ys和RS觸發(fā)
器CH,、 CH2等組成；輸出電路由三極管T7、 T8以及繼電器Jb、 J化等組成；
輸入電路中的三極管T2的基極連接光敏二極管G2的正極，G2的負(fù)極接 地；三極管T3的基極連接光敏二極管G3的正極，G3的負(fù)極接地，T2、 L的發(fā) 射極均接地；由運(yùn)算放大器YS等組成差動(dòng)放大電路，G,通過(guò)電阻R7接反相 輸入端，G7通過(guò)電阻R9接同相輸入端，輸出端通過(guò)二極管D3接至"；
邏輯電路的輸入端L2是T2的集電極，L3是T3的集電極，U經(jīng)過(guò)非門F2 后一路接至與門Y,的一個(gè)輸入端，另一路接至與門Y4的r個(gè)輸入端，丄3的 一路分別和與門Y2、 Y5的輸入端連接，另一路是由觸發(fā)器CH,、 d、 D,等組 成的單穩(wěn)延時(shí)電路的觸發(fā)輸入端，CHi的輸出Ch經(jīng)過(guò)非門F4后接至邏輯龜路 的一個(gè)輸入端L，而L,的一路接至與門Y4的另一個(gè)輸入端，另一路經(jīng)過(guò)非 門R的接至與門L的另一個(gè)入端，Yi的輸出接至與門Y2的另一個(gè)輸入端， Y2的輸出端為Qla; Ys的輸出端Q,b分兩路， 一路和與門Y3的一個(gè)輸入端連接， 另一路是由觸發(fā)器CH2、 C2、 D2等組成的單穩(wěn)延時(shí)電路延時(shí)3分鐘的觸發(fā)輸 入端。CH2的輸出Q2經(jīng)過(guò)非門F3和與門Y3的另一個(gè)輸入端連接，Ys的另一輸 入端和Y4的輸出端連接；，
輸出電路中的三極管T7的集電極連接繼電器幾的一端，Jb的另一端接 電源V(x的正極；T7的基極經(jīng)過(guò)電阻接至Y2的輸出端；T7的發(fā)射極接地，三 極管T8的集電極連接繼電器L的一端，J,b的另一端接電源正極；Ts的基極 經(jīng)過(guò)電阻接至Y3的輸出端；T8的發(fā)射極接地，繼電器幾和J^的常閉觸點(diǎn)互
相連接后，再接至電源正極，它們的常開(kāi)觸點(diǎn)互相連接后，再接至電源的
負(fù)極，J^和Jlh的開(kāi)關(guān)鈕分別和電動(dòng)機(jī)Mt的兩個(gè)輸入端連接；
豎直仰角驅(qū)動(dòng)電路由輸入電路、邏輯電路和輸出電路三部分組成，輸
入電路由光敏二極管G,、 G3、 G4、 G5、 Ge和傾斜角開(kāi)關(guān)Id、 K2、 Ka以及三極管 T3、 T4、 T5、 T6還有運(yùn)算放大器YS等組成，邏輯電路由非門R、 Fs、 &、 F 、F8、 F9、 F。與L、 Y8、 Y9、 Y,。、 Y 、 Y12、 Yl3、 Y"以及觸發(fā)器CHs、 CH4、 CH5等 組成，輸出電路由Tg、 T,。及繼電器j2a、 J2b等組成;
輸入電路的三極管T5的集電極是邏輯電路的輸入端之一 L， Ts的基極 接光敏二極管G,的正極，^的負(fù)極接地；T5的發(fā)射極接地。傾斜角開(kāi)關(guān)K, 通過(guò)D,和^并聯(lián)，三極管Ts的集電極再經(jīng)過(guò)二級(jí)管D6是邏輯電路的輸入端 之二12, L的基極連接傾斜角開(kāi)關(guān)K2的一端，K2的另一端接地。Te的發(fā)射極
接地，三極管T3的集電極是邏輯電路的輸入端之三13， T3的基極連接光敏
二極管G3的正極，G3的負(fù)極接地；T3的發(fā)射極接地。傾斜角開(kāi)關(guān)K3—端接 13，另一端接電源正極，三極管T4的集電極是邏輯電路的輸入端之四l4。 T4 的基極連接光敏二極管G4的正極，G4的負(fù)極接地；T4的發(fā)射極接地。傾斜角 開(kāi)關(guān)Id通過(guò)D2和G4并聯(lián)，由運(yùn)算放大器YS和電阻R3。、 R^、 R32、 Rs3、 Rm組
成差動(dòng)放大電路，光敏管G6經(jīng)R3。接反相輸入端，G5經(jīng)R32接同相輸入端，差
動(dòng)輸出端經(jīng)Du)、 Du分別接L和L。 G5和G6相背安裝在一塊小隔板上，并且
Gs朝上，Gs朝下；
邏輯電路的L接至與門Y7的一個(gè)輸入端；I,又經(jīng)過(guò)非門Fw接至與門Y13 的一個(gè)輸入端；L經(jīng)過(guò)非門F6接至與門Y7的另一個(gè)輸入端。12又接至Yu的 另一個(gè)輸入端；13接至與門Yw的一個(gè)輸入端，又接至與門Yu的一個(gè)輸入端； 14接到Y(jié)w的另一個(gè)輸入端，又經(jīng)過(guò)非門Fs接至Yn的另一個(gè)輸入端，再經(jīng)過(guò) 非門Fs、 二極管D7接至L。傾斜角開(kāi)關(guān)K3—端接13，另一端接電源正極， 其中1..,是與門Y6的輸出端。而I3是Y6的一個(gè)輸入端，觸發(fā)器CH3的輸出Q3 經(jīng)過(guò)非門h后是Y6的另一個(gè)輸入端。13的另一路是由CH3、 G3、 D3等組成的 單穩(wěn)延時(shí)電路的觸發(fā)輸入端，與門Ys的兩個(gè)輸入端分別和Y7與Y,。的輸出端
連接。與門Ys的輸出Q2a—路經(jīng)R35、 C35積分電路接至與門Y9的一個(gè)輸入端，
另一路是由觸發(fā)器CH,、 D4、 C4等組成的單穩(wěn)延時(shí)電路的觸發(fā)輸入端。CH,的 輸出Q4經(jīng)過(guò)非門F7接至Y9的另一輸入端，與門Yu的兩個(gè)輸入端分別和Y 和Yu的輸出端連接，而Y,2的輸出Q2b又分為兩路， 一路經(jīng)Rs6、 Q積分電路接至與門Y"的一個(gè)輸入端；另一路是由觸發(fā)器CH5、 C5、 Ds等組成的單穩(wěn)延 時(shí)電路的觸發(fā)輸入端。CH5的輸出Qs經(jīng)過(guò)非門F9接至與門Y"的另一輸入端。 本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后， 一，是利用光敏二極管感光后的電阻作
為檢測(cè)信號(hào)，這樣就容易提高精度。二，是利用傾斜角開(kāi)關(guān)的通斷做檢測(cè)
信號(hào)，操作方便。三，對(duì)信號(hào)的處理方法上也與現(xiàn)有技術(shù)不同，本發(fā)明是
利用邏輯電路對(duì)信號(hào)處理，因果關(guān)系明確，穩(wěn)定可靠，且可輸入多種檢測(cè)
信號(hào)，很容易做到全天候的自動(dòng)跟蹤和防暴風(fēng)雨雪的自動(dòng)保護(hù)控制。


圖1是本發(fā)明水平方位角跟蹤驅(qū)動(dòng)電路原理圖； 圖2是本發(fā)明水平方位角跟蹤驅(qū)動(dòng)電路的真值表。 圖3是本發(fā)明豎直仰角跟蹤驅(qū)動(dòng)電路原理圖。 圖4是本發(fā)明豎直仰角跟蹤驅(qū)動(dòng)電路的真值表。
具體實(shí)施例方式
本控制電路由兩大部分組成， 一是水平方位角跟蹤電路；二是豎直仰 角跟蹤電路。其機(jī)械原理如S—所示，屬水平和豎直的雙軸系統(tǒng)。其中豎 直軸是光伏板水平方位角跟蹤的轉(zhuǎn)動(dòng)軸，水平軸是光伏板豎直仰角跟蹤的
轉(zhuǎn)動(dòng)軸。各由直流電動(dòng)機(jī)(12V) M,和M2通過(guò)變速箱帶動(dòng)，轉(zhuǎn)速均為0.1轉(zhuǎn) /分。而電動(dòng)機(jī)則各由相應(yīng)的電路所驅(qū)動(dòng)，如圖二、圖三所示。下面對(duì)各驅(qū) 動(dòng)電路說(shuō)明如下。
一、水平方位角驅(qū)動(dòng)電路
由輸入電路、邏輯電路和輸出電路三部分組成(參見(jiàn)圖l所示)。 輸入電路由光敏二級(jí)管Gt、 G2、 G3、 G7和三極管Ti、 T2以及運(yùn)算放大器 YS等組成。邏輯電路由非門Fi、 F2 、 F3、 F"與門Yt、 Y2、 Y3、 Y4、 Ys和RS 觸發(fā)器CH,、 CH2等組成。輸出電路由三極管T7、 T8以及繼電器Jh、 L等組成。如圖2所示。
I、電路的連接
1、 輸入電路
(1) 三極管T2的基極連接光敏二極管G2的正極，G2的負(fù)極接地，T2的 基極電阻500K，集電極電阻33K;
(2) 三極管T3的基極連接光敏二極管G3的正極，G3的負(fù)極接地，L的
基極電阻500K，集電極電阻33K。 T2、 L的發(fā)射極均接地。
(3) 由運(yùn)算放大器YS等組成差動(dòng)放大電路，G,通過(guò)電阻R7接反相輸 入端，G7通過(guò)電阻R9接同相輸入端。輸出端通過(guò)二極管D3 (正向)接至U
2、 邏輯電路
邏輯電路的輸入端L2是T2的集電極，L3是L的集電極。 "經(jīng)過(guò)非門F2后一路接至與門L的一個(gè)輸入端；另一路接至與門Y,的 一個(gè)輸入端。U的一路分別和與門Y2、 Y5的輸入端連接；另一路是由觸發(fā)器 C仏、d、"等組成的單穩(wěn)延時(shí)(延時(shí)8分鐘)電路的觸發(fā)輸入端。C仏的輸 出Q,經(jīng)過(guò)非門F,后接至邏輯電路的一個(gè)輸入端L,。而L,的一路接至與門Y4 的另一個(gè)輸入端，另一路經(jīng)過(guò)非門F,的接至與門Y,的另一個(gè)入端。Y,的輸
出接至與門Y2的另一 個(gè)輸入端，Y2的輸出端為Qu。
Ys的輸出端(^分兩路，一路和與門Y3的一個(gè)輸入端連接，另一路是由 觸發(fā)器CH2、 C2、 D2等組成的單穩(wěn)延時(shí)電路延時(shí)3分鐘的觸發(fā)輸入端。Cft的 輸出Q2經(jīng)過(guò)非門&和與門Y3的另一個(gè)輸入端連接。
Ys的另一輸入端和Y4的輸出端連接。
3、 輸出電路
三極管T7的集電極連接繼電器Ju的一端，Ju的另一端接電源Vcc的正 極；T7的基極經(jīng)過(guò)電阻10K接至Y2的輸出端；T7的發(fā)射極接地。
三極管T8的集電極連接繼電器J^的一端，J,b的另一端接電源正極；T8的基極經(jīng)過(guò)電阻10K接至Y3的輸出端；Ts的發(fā)射極接地。
繼電器Jh和^的常閉觸點(diǎn)互相連接后，再接至電源正極，它們的常開(kāi)
觸點(diǎn)互相連接后，再接至電源的負(fù)極。Ju和J^的開(kāi)關(guān)鈕分別和電動(dòng)機(jī)Mi 的兩個(gè)輸入端連接。
II、電路的工作原理(參見(jiàn)圖l、圖2所示)
從圖1可知，邏輯電路的輸入信號(hào)有三個(gè)，分別是U "和L3，輸出 信號(hào)兩個(gè)，分別是Qh、 Q化。從圖2的真值表可知，當(dāng)輸入為001時(shí)，輸出 Qla=l (此時(shí)輸出電路的幾得電，M,反轉(zhuǎn)、帶動(dòng)光伏板由西向東轉(zhuǎn)動(dòng))，當(dāng)輸 入為101時(shí)，輸出Qlb=l (此時(shí)Ju得電，M,正轉(zhuǎn)，帶動(dòng)光伏板由東向西轉(zhuǎn)動(dòng))。 其余的所有輸入都使輸出為0，都使電動(dòng)機(jī)停止，光伏板亦停止不動(dòng)。
輸入電路的輸入信號(hào)L2和U分別由G2和G3對(duì)太陽(yáng)光的感光所決定，
感光時(shí)為1,失光時(shí)為O。而輸入信號(hào)L,是觸發(fā)器CH,的輸出信號(hào)Q,所決定， CH,置位時(shí)，1^4=0，復(fù)位時(shí)L產(chǎn)5產(chǎn)1。并且由C仏等組成一個(gè)單穩(wěn)延時(shí)電路， 延時(shí)時(shí)間約8分鐘是考慮高緯度地區(qū)的需要，另外CH2等也組成一個(gè)單穩(wěn)延 時(shí)電路延時(shí)時(shí)間約3分鐘，是考慮跟蹤精度，又不致于電動(dòng)機(jī)頻繁起動(dòng)的 需要。
當(dāng)早晨太陽(yáng)自東方升起時(shí)，G3首先感光，U=l。并使觸發(fā)器CHi置位開(kāi) 始定時(shí)，此時(shí)L產(chǎn)5產(chǎn)0，輸入為OOl，輸出為(^=1，立即驅(qū)動(dòng)光伏板自西向 東旋轉(zhuǎn)(前一天晚上光伏板停在朝西方向)當(dāng)光伏板向東旋轉(zhuǎn)到使&感光 時(shí)L產(chǎn)1，輸入為Oll，，輸出Qla=0,光伏板立即停止，停在朝東面向太陽(yáng)的 方向。從轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)始的8分鐘之內(nèi)，因?yàn)镃H,仍在置位狀態(tài)，使L產(chǎn)O，輸入為 011，光伏板仍停止不動(dòng)。此后，由于太陽(yáng)已西移，G2失光，L2=0,輸入為 101,輸出Qfl，光伏板等待3分鐘(由CH2延時(shí)3分鐘所決定)后，開(kāi)始 正轉(zhuǎn)，即自東向西旋轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小小的角度后，使G2又感光，輸入為 111，輸出QuFO,光伏板立即停止。然后，太陽(yáng)西移幾分鐘，又使得G2失光， 輸入變?yōu)镮OI,輸出為Qfl,光伏板等待3分鐘后又向西轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小小的角度，這樣在電動(dòng)機(jī)和太陽(yáng)光的互動(dòng)下，整個(gè)白天光伏板都能一步一步地
跟隨太陽(yáng)自東向西轉(zhuǎn)動(dòng)，直到日落西山為止。此時(shí)輸入為000,輸出QfO， Qlb=0，晚間光伏板停在朝西方向。
遇到陣雨天氣，下雨時(shí)&、 Ga皆失光，光伏板停止不動(dòng)，天晴后，G3 首先感光，類似早晨日出那樣先反轉(zhuǎn)。由于相背安裝的光敏二極管Gj口 G7 (G,朝東，&朝西)，感光差別變大，使得YS的差動(dòng)放大輸出為l,"正向 導(dǎo)通使L產(chǎn)1，輸入狀態(tài)為101，輸出狀態(tài)CKb-l，等待3分鐘后厶得電，光 伏板正轉(zhuǎn)掃描太陽(yáng)，當(dāng)G2感光后立即停止。此后在電動(dòng)機(jī)和太陽(yáng)光的互動(dòng) 下，和平常天氣一樣一步一步地跟隨太陽(yáng)繼續(xù)自東向西轉(zhuǎn)動(dòng)。 二、豎直仰角驅(qū)動(dòng)電路
由輸入電路、邏輯電路和輸出電路三部分組成(參見(jiàn)圖3所示)。 輸入電路由光敏二極管仏、G3、 G4、 G5、 G6和傾斜角開(kāi)關(guān)K,、 K2、 fc以及 三極管T3、 T4、 T5、 T6還有運(yùn)算放大器YS等組成，邏輯電路由非門F4、 F5、 F6、 F7、 F8、 F9、 Fw與Y 、 Y8、 Y9、 Y10、 Yu、 Y12、 Y13、 Y"以及觸發(fā)器CH3、 CH4、
CH5等組成，輸出電路由T9、 L。及繼電器j2a、 J2b等組成。
I、電路的連接 1、輸入電路
(1) 三極管T5的集電極是邏輯電路的輸入端之一 I,。 Ts的基極接光敏 二極管G,的正極，G,的負(fù)極接地；Ts的基極電阻500K;集電極電阻33K。 T5 的發(fā)射極接地。傾斜角開(kāi)關(guān)K,通過(guò)Di和G,并聯(lián)。
(2) 三極管T6的集電極再經(jīng)過(guò)二級(jí)管De是邏輯電路的輸入端之二 12, T6的基極連接傾斜角開(kāi)關(guān)K2的一端，1(2的另一端接地。Te的發(fā)射極接地。
(3) 三極管T3的集電極是邏輯電路的輸入端之三13， T3的基極連接光 敏二極管G3的正極，G3的負(fù)極接地；T3的基極電阻500K;集電極電阻33K; T3的發(fā)射極接地。傾斜角開(kāi)關(guān)K3—端接l3，另一端接電源正極。
(4) 三極管T4的集電極是邏輯電路的輸入端之四l4。 T,的基極連接光敏二極管G4的正極，G4的負(fù)極接地；L的基極電阻500K;集電極電阻33K; L的發(fā)射極接地。傾斜角開(kāi)關(guān)Id通過(guò)D2和G4并聯(lián)。
(5)由運(yùn)算放大器YS和電阻R3。、 Rm、 R32、 R33、 R34組成差動(dòng)放大電路， 光敏管G6經(jīng)R3。接反相輸入端，G5經(jīng)R32接同相輸入端，差動(dòng)輸出端經(jīng)Dw、 Dn分別接L和l4。 G5和G6相背安裝在一塊小隔板上，并且G5朝上，G6朝下。
2、邏輯電路
I,接至與門Y7的一個(gè)輸入端；L又經(jīng)過(guò)非門F,。接至與門Yu的一個(gè)輸入 端；L經(jīng)過(guò)非門F6接至與門Y7的另一個(gè)輸入端。L又接至Yu的另一個(gè)輸入 端；13接至與門Y,。的一個(gè)輸入端，又接至與門Yu的一個(gè)輸入端；14接到Y(jié)u) 的另一個(gè)輸入端，又經(jīng)過(guò)非門F8接至Yn的另一個(gè)輸入端，再經(jīng)過(guò)非門Fs、
二極管07接至12。傾斜角開(kāi)關(guān)K3—端接l3,另一端接電源正極。
其中13是與門Y6的輸出端。而13是Ye的一個(gè)輸入端，觸發(fā)器CHa的輸 出Q:,經(jīng)過(guò)非門h后是Y6的另一個(gè)輸入端。13的另一路是由CH3、 G3、 D3等組 成的單穩(wěn)延時(shí)電路的觸發(fā)輸入端。
與門Y8的兩個(gè)輸入端分別和l與Yw的輸出端連接。與門Ys的輸出Q2a
一路經(jīng)R;5、 C35積分電路接至與門Y9的一個(gè)輸入端，另一路是由觸發(fā)器CH4、
D4、 C4等組成的單穩(wěn)延時(shí)電路的觸發(fā)輸入端。CH4的輸出Q4經(jīng)過(guò)非門F7接至 Y9的另一輸入端。
與門Y,2的兩個(gè)輸入端分別和Yn和Yu的輸出端連接，而Yu的輸出Q2b
又分為兩路， 一路經(jīng)R36、 C36積分電路接至與門Y"的一個(gè)輸入端；另一路是
由觸發(fā)器CH5、 C5、 D5等組成的單穩(wěn)延時(shí)電路的觸發(fā)輸入端。CH5的輸出Q5 經(jīng)過(guò)非門F9接至與門Y"的另一輸入端。
在邏輯電路中插入五個(gè)延時(shí)電路，其中(1)由CH3、 C3、 D3等組成8 分鐘延時(shí)電路；(2)由014、 C4、 D4等組成5秒延時(shí)電路；(3)由CH5、 Cs、 Ds等組成5秒延時(shí)電路；(4)由R犯、C35、 D站、Y8組成積分延時(shí)1.5秒電路； (5)由R兆、C36、 D站、Yu組成積分延時(shí)1.5秒電路。3、輸出電路
三極管T9的集電極接繼電器j2a的一 端，J2a的另一端接電源正極；基極
通過(guò)電阻10K接至與門Y9的輸出端;三極管T,。的集電極連接繼電器J2b的一 端，J2b的另一端接電源正極；基極通過(guò)電阻10K接至與門Y"的輸出端。T9、 T,。的發(fā)射極均接地。 _
繼電器J&和J2b的常閉觸點(diǎn)互相連接后再接至電源的正極；常開(kāi)觸點(diǎn)互
相連接后，再接至電源的負(fù)極。兩個(gè)繼電器的開(kāi)關(guān)鈕分別與電動(dòng)機(jī)M2的兩
個(gè)輸入端連接。
II、電路的工作原理(參見(jiàn)圖3、圖4所示)
如圖3可知，邏輯電路的輸入信號(hào)有四個(gè)，分別是L、 12、 13和14，輸 出信號(hào)有兩個(gè)，分別是Q&、 Q2b，其邏輯功能由真值表圖4所示。表中只有 當(dāng)輸入0110或1011時(shí)，才分別使輸出Q2b=l或Q2a=l，其余Q2b皆為0。 當(dāng)Q^1時(shí)，經(jīng)CH5等組成的單穩(wěn)電路延時(shí)約5秒后，J2b得電，M2反轉(zhuǎn)，帶 動(dòng)光伏板仰角增大；當(dāng)Q2fl時(shí)，經(jīng)CH4等組成的單穩(wěn)電路延時(shí)約5秒后，
J&得電，M2正轉(zhuǎn)，帶動(dòng)光伏板仰角減小。
輸入信號(hào)I/來(lái)自光敏管G3， G3感光時(shí)'，I卜l，并使CH3置位(Q3=l)，延 時(shí)約八分鐘后才復(fù)位(Q3=0)，因?yàn)?3=53*13'，所以13需經(jīng)過(guò)約八分鐘才能
使13=1。
當(dāng)早晨日出之后，裸露的G3首先感光導(dǎo)通，但Gi、 G4仍未感光，I產(chǎn)0， 14=0，而12二14=1，經(jīng)過(guò)8分鐘后輸入為0110，輸出Qfl，光伏板等待5秒 后反轉(zhuǎn)，仰角增大。當(dāng)Gi感光時(shí)，輸入變?yōu)?110，輸出QfO，光伏板經(jīng)過(guò) 3L5秒停止。然后，由于太陽(yáng)繼續(xù)升高，經(jīng)過(guò)幾分鐘之后，G,失光，輸入又 變?yōu)镺llO，輸出變?yōu)镼fl，光伏板再次等待5秒之后反轉(zhuǎn)，仰角進(jìn)一步增 大一個(gè)小小的角度。這樣，在電動(dòng)機(jī)和太陽(yáng)光的互動(dòng)下，輸入信號(hào)0110和 1110反復(fù)循環(huán)出現(xiàn)，輸出Q2b也會(huì)以l和0交替出現(xiàn)，光伏板就會(huì)一步一步 地跟隨太陽(yáng)的升高，其仰角一點(diǎn)點(diǎn)地增大。直到太陽(yáng)越過(guò)子午線(中午之后)由上升轉(zhuǎn)為下落，a感光后，還再使G4感光。此時(shí)，輸入為1011，輸 出Ck尸l,光伏板等待5秒之后變?yōu)檎D(zhuǎn)。仰角減小一個(gè)小小的角度后，使 得仏失光，14-0，輸入變?yōu)?110,輸出(^=0,光伏板經(jīng)過(guò)1.5秒停止。在 太陽(yáng)再繼續(xù)下落幾分鐘后，又使G,重新感光，輸入又變?yōu)?011，光伏板又 等待5秒，再次正轉(zhuǎn)，仰角進(jìn)一步減小一個(gè)小小的角度。這樣，在電動(dòng)機(jī) 和太陽(yáng)光的互動(dòng)下，光伏板便一步一步地跟隨太陽(yáng)的下落一點(diǎn)一點(diǎn)地減小 仰角，直到日落西山為止。在晚間光伏板停在仰角最小的位置直到第二天 曰出之前。 -.
遇到陣雨天氣，在上午下雨時(shí)，G3、 G,、 G^均失光，光伏板停止不動(dòng)， 天晴后，G3首先感光，經(jīng)過(guò)8分鐘之后，輸入為0110,輸出Qfl，光伏板 再等待5秒之后開(kāi)始反轉(zhuǎn)， 一直反轉(zhuǎn)到使^感光輸入變?yōu)?110再過(guò)1. 5秒 后停止。隨后太陽(yáng)再升高，幾分鐘又使^失光輸入又變?yōu)?110，等待5秒 之后，光伏板又開(kāi)始反轉(zhuǎn)增大一個(gè)小小的仰角，和正常天氣一樣一步一步 地跟蹤太陽(yáng)。在下午下雨時(shí)，光伏板停止不動(dòng)。天晴后，G3首先感光，并且 由于太陽(yáng)已下落了一段高度，使得G5和G6的感光差別變大，經(jīng)YS差動(dòng)放大 后，輸出為l，使二極管Dw和Du正向?qū)?，分別使L和L等于1，此時(shí)輸 入變?yōu)?011, Q2a=l，光伏板等待5秒之后開(kāi)始正轉(zhuǎn)，減小一個(gè)小小的仰角， 也和正常天氣一樣， 一步一步地跟蹤太陽(yáng)。
遇到大風(fēng)天氣，當(dāng)風(fēng)力超過(guò)六級(jí)以上，測(cè)量風(fēng)力的擋板被吹傾斜，傾 斜角開(kāi)關(guān)K,閉合，使I產(chǎn)1， 14=1，這時(shí)輸入為1011，輸出Q2fl，光伏板等 待5秒之后正轉(zhuǎn)，直到光伏板正面朝下時(shí)K2閉合，輸入為llll,光伏板經(jīng) 1.5秒后停止。這樣可以防止風(fēng)力過(guò)大摧毀光伏板。
遇到大雨或大雪天氣，G,、 G3、仏均失光，測(cè)量雨雪壓力的擋板下沉，傾 斜角開(kāi)關(guān)K,、 K3均閉合，使I產(chǎn)l, 13=1， 14=1,輸入為1011，輸出Q2尸1，光 伏板等待5秒之后正轉(zhuǎn)，直到光伏板正面朝下時(shí)，Ka閉合，輸入為llll, 光伏板經(jīng)L5秒后停止，這樣可以防止雨雪過(guò)大沖擊光伏板的正面。雖然光伏板正面朝下，但天晴后或第二天早晨日出，在光敏管G3感光8分鐘
后，由于與門Y,5的兩路輸入均為1,所以其輸出也為l,繼電器J2。得電， 電熱器Ra接通電源，將測(cè)量雨雪壓力的擋板上的冰雪融化。壓力擋板回升，
傾斜角開(kāi)關(guān)K,、 K3均斷開(kāi)，使電熱器斷電，并且使輸入為0110，輸出Qfl， 光伏板等待5秒后反轉(zhuǎn)直到G,感光。然后再一步一步地跟蹤太陽(yáng)。
為了維護(hù)和調(diào)試方便，增加Az防和AF正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)手動(dòng)按鈕，并且有對(duì) 焦指示。
本發(fā)明是根據(jù)光伏板實(shí)現(xiàn)全天候、三維自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)，并有抗暴風(fēng)、 雨、雪而自動(dòng)保護(hù)的控制需要，運(yùn)用多種檢測(cè)信號(hào)，經(jīng)數(shù)字化處理，進(jìn)行 三位或四位編碼，在自動(dòng)控制的各個(gè)階段，由譯碼電路發(fā)出相應(yīng)的指令， 控制光伏板作出相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)，從而安全可靠充分地利用太陽(yáng)能提高發(fā)電效率。
總之，本跟蹤系統(tǒng)不僅在正常天氣下，可以實(shí)現(xiàn)使光伏板全天候全方 位的三維跟蹤太陽(yáng)，而且還具備防止被大風(fēng)和雨雪摧毀的功能。
權(quán)利要求
1、太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)自動(dòng)跟蹤控制電路，其特征在于該控制電路由兩大部分組成，一是水平方位角跟蹤電路；二是豎直仰角跟蹤電路，水平方位角跟蹤電路和豎直仰角跟蹤電路驅(qū)動(dòng)各自的直流電動(dòng)機(jī)M1和M2，水平方位角跟蹤電路和豎直仰角跟蹤電路分別由各自的輸入電路、邏輯電路和輸出電路組成，其中，輸入電路的輸入端由光敏二極管和傾斜角開(kāi)關(guān)檢測(cè)到的的電信號(hào)，加以數(shù)字化后接至邏輯電路的編碼端，然后再根據(jù)實(shí)時(shí)控制的需要，經(jīng)邏輯電路的譯碼電路譯碼并輸出相應(yīng)的指令，最后接至輸出電路，從而由輸出電路控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)和轉(zhuǎn)向。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)自動(dòng)跟蹤控制電路，其特征在 于水平方位角驅(qū)動(dòng)電路由輸入電路、邏輯電路和輸出電路三部分組成， 輸入電路包括有光敏二級(jí)管Gi、 G2、 G3、 G7和三極管T,、 T2以及運(yùn)算放大器 YS組成；邏輯電路包括有非門F" F2 、 F3、 F4;與門Y!、 Y2、 Y3、 Y4、 Y5和RS觸發(fā)器CH,、 CH2;輸出電路包括有三極管T7、 Ts以及繼電器J,a、Jib;輸入電路中的三極管，T2的基極連接光敏二極管G2的正極，G2的負(fù)極接地；三極管T3的基極連接光敏二極管G3的正極，G3的負(fù)極接地，T2、 丁3的發(fā)射極均接地；由運(yùn)算放大器YS等組成差動(dòng)放大電路，G,通過(guò)電阻R7接反相輸入端，G7通過(guò)電阻R9接同相輸入端，輸出端通過(guò)二極管D3接邏輯電路的輸入端L2是T2的集電極，3U是T3的集電極，L2經(jīng)過(guò)非門 F2后一路接至與門^的一個(gè)輸入端，另一路接至與門Y4的一個(gè)輸入端， L3的一路分別和與門Y2、 Y5的輸入端連接，另一路是由觸發(fā)器CH,、 Q、 A等組成的單穩(wěn)延時(shí)電路的觸發(fā)輸入端，CH,的輸出Q,經(jīng)過(guò)非門F(后接至 邏輯電路的一個(gè)輸入端L,，.而L,的一路接至與門Y4的另一個(gè)輸入端，另一路經(jīng)過(guò)非門F,的接至與門Y,的另一個(gè)入端，Y,的輸出接至與門Y2的另 一個(gè)輸入端，Y2的輸出端為Qw Y5的輸出端Q,b分兩路，一路和與門Y3 的一個(gè)輸入端連接，另一路是由觸發(fā)器CH2、 C2、 D2等組成的單穩(wěn)延時(shí)電 路延時(shí)3分鐘的觸發(fā)輸入端；CH2的輸出Q2經(jīng)過(guò)非門&和與門Y3的另一 個(gè)輸入端連接，Y5的另一輸入端和Y4的輸出端連接；輸出電路中的三極管T7的集電極連接繼電器J,a的一端，J,a的另一端接電源Vcc的正極；T7的基極經(jīng)過(guò)電阻接至Y2的輸出端；T7的發(fā)射極接地， 三極管Ts的集電極連接繼電器Jib的一端，Jib的另一端接電源正極；Ts的基極經(jīng)過(guò)電阻接至Y3的輸出端；Ts的發(fā)射極接地，繼電器Jia和J^的常閉觸點(diǎn)互相連接后，再接至電源正極，它們的常開(kāi)觸點(diǎn)互相連接后，再接至 電源的負(fù)極，Jb和J,b的開(kāi)關(guān)鈕分別和電動(dòng)機(jī)l^的兩個(gè)輸入端連接。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)自動(dòng)跟蹤控制電路，其特征在 于豎直仰角驅(qū)動(dòng)電路由輸入電路、邏輯電路和輸出電路三部分組成，輸 入電路包括有光敏二極管G,、 G3、 G4、 G5、 G6和傾斜角開(kāi)關(guān)Ki、 K2、 K3 以及三極管T3、 T4、 T5、 T6還有運(yùn)算放大器YS，邏輯電路包括有非門F4、 F5、 F6、 F7、 F8、 F9、 Fu)與Y7、 Y8、 Y9、 Y10、 Yu、 Y12、 Y13《Y14以及觸發(fā)器CH" CH4、 CH5，輸出電路包括有T9、 T,o及繼電器J2a、 J2b;輸入電路的三極管T5的集電極是邏輯電路的輸入端之一 I,， T5的基極 接光敏二極管的正極，G,的負(fù)極接地；T5的發(fā)射極接地，傾斜角開(kāi)關(guān) K,通過(guò)D,和G,并聯(lián)，三極管T6的集電極再經(jīng)過(guò)二級(jí)管D6是邏輯電路的 輸入端之二12, T6的基極連接傾斜角開(kāi)關(guān)K2的一端，K2的另一端接地，T6的發(fā)射極接地，三極管T3的集電極是邏輯電路的輸入端之三l3， T3的基極 連接光敏二極管G3的正極，G3的負(fù)極接地；T3的發(fā)射極接地，傾斜角開(kāi)關(guān) K3—端接l3,另一端接電源正極，三極管T4的集電極是邏輯電路的輸入端 之四14， T4的基極連接光敏二極管G4的正極，G4的負(fù)極接地；T4的發(fā)射極接地，傾斜角開(kāi)關(guān)K,通過(guò)D2和G4并聯(lián)，由運(yùn)算放大器YS和電阻R3。、 R31、R32、 R33、 R34組成差動(dòng)放大電路，光敏管G6經(jīng)R3C接反相輸入端，Gs經(jīng)R32接同相輸入端，差動(dòng)輸出端經(jīng)Dn)、 Dn分別接I,和l4。 G5和G6相背安裝 在一塊小隔板上，并且Gs朝上，Gs朝下；邏輯電路的Ii接至與門Y7的一個(gè)輸入端；I,又經(jīng)過(guò)非門Fn)接至與門Yn的一個(gè)輸入端；12經(jīng)過(guò)非門F6接至與門Y7的另一個(gè)輸入端。12又接至 Y,3的另一個(gè)輸入端；13接至與門Yw的一個(gè)輸入端，又接至與門Yu的一個(gè)輸入端；14接到Y(jié)u)的另一個(gè)輸入端，又經(jīng)過(guò)非門Fs接至Yu的另一個(gè)輸入端，再經(jīng)過(guò)非門F" 二極管D7接至l2;傾斜角開(kāi)關(guān)K3—端接l3，另一端接 電源正極，其中13是與門Y6的輸出端，而13是Y6的一個(gè)輸入端，觸發(fā)器CH3的輸出Q3經(jīng)過(guò)非門F4后是Y6的另一個(gè)輸入端，I3的另一路是由CH3、 G3、 D3等組成的單穩(wěn)延時(shí)電路的觸發(fā)輸入端，與門Y8的兩個(gè)輸入端分別和 ￥7與Y,o的輸出端連接，與門Ys的輸出Q^—路經(jīng)R35、 C35積分電路接至 與門Y9的一個(gè)輸入端，另一路是由觸發(fā)器CH4、 D4、 C4等組成的單穩(wěn)延時(shí)電路的觸發(fā)輸入端，CH4的輸出Q4經(jīng)過(guò)非門F7接至Y9的另一輸入端，與門Y12的兩個(gè)輸入端分別和Y 和Y13的輸出端連接，而Y12的輸出Q加又分為兩路， 一路經(jīng)R36、 C36積分電路接至與門Y,4的一個(gè)輸入端；另一路是由觸發(fā)器CHs、 C5、 D5等組成的單穩(wěn)延時(shí)電路的觸發(fā)輸入端，CHs的輸出Q5經(jīng)過(guò)非門F9接至與門Y,4的另一輸入端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)自動(dòng)跟蹤控制電路。該控制電路由兩大部分組成，一是水平方位角跟蹤電路；二是豎直仰角跟蹤電路，水平方位角跟蹤電路和豎直仰角跟蹤電路驅(qū)動(dòng)各自的直流電動(dòng)機(jī)M₁和M₂，水平方位角跟蹤電路和豎直仰角跟蹤電路分別由各自的輸入電路、邏輯電路和輸出電路組成，其中，輸入電路的輸入端由光敏二極管和傾斜角開(kāi)關(guān)檢測(cè)到的電信號(hào)，加以數(shù)字化后接至邏輯電路的編碼端，然后再根據(jù)實(shí)時(shí)控制的需要，經(jīng)邏輯電路的譯碼電路譯碼并輸出相應(yīng)的指令，最后接至輸出電路，從而由輸出電路控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)和轉(zhuǎn)向。采用上述方案后，本發(fā)明可達(dá)到跟蹤精度高、穩(wěn)定可靠諸多有益效果。
文檔編號(hào)H02N6/00GK101546971SQ20091003913
公開(kāi)日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2009年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日
發(fā)明者王瓊標(biāo) 申請(qǐng)人:王瓊標(biāo)