自動跟蹤太陽的太陽能路燈系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型的自動跟蹤太陽的太陽能路燈系統(tǒng)涉及電力電子技術(shù)和控制系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，是由單片機(jī)、太陽能電池、充電電路、蓄電池及節(jié)能燈構(gòu)成，所述的單片機(jī)、電機(jī)驅(qū)動電路、步進(jìn)電動機(jī)、雙軸傳動機(jī)構(gòu)和太陽能電池依次連接，太陽能電池輸出連接充電電路至蓄電池、蓄電池輸出連接至升壓逆變電路；升壓逆變電路輸出連接至節(jié)能燈。該系統(tǒng)能夠自動判斷太陽的位置，并使得太陽能電池能夠?qū)崟r對準(zhǔn)太陽，提高光能的利用率，使系統(tǒng)在黑暗條件下能夠正常發(fā)光。安裝在水平軸與豎直軸方向上的光敏電阻提供太陽在水平方向上與豎直方向上的位置信息，并將這些信息傳遞給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)太陽位置信號控制水平軸與豎直軸方向上的步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)動，使得太陽能電池板能夠?qū)崟r對準(zhǔn)太陽。
【專利說明】自動跟蹤太陽的太陽能路燈系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電力電子技術(shù)和控制系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種自動跟蹤太陽的太陽能路燈系統(tǒng)，實現(xiàn)了太陽能電池板對太陽位置角度跟蹤的控制。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，世界上的化石能源儲量越來越少，人類即將面臨化石能源短缺的危機(jī)，尋找一種新型的可再生能源迫在眉睫，與此同時，使用傳統(tǒng)的化石能源不可避免地會造成環(huán)境問題，特別是近年來我國多地霧霾天氣越來越嚴(yán)重，全球氣候變暖的問題，都是與化石能源的大量使用分不開的。太陽能作為一種新能源形式，取之不盡，用之不竭，而且不會帶來環(huán)境污染等問題，將成為人類今后重點發(fā)展的能源。太陽能路燈的能源來自于太陽能，白天由太陽能電池板將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔軆Υ嬖谛铍姵刂?，夜晚則由蓄電池向節(jié)能燈供電，每個路燈就可以構(gòu)成一個獨立的系統(tǒng)，因此不必鋪設(shè)電纜，給施工和檢修帶來了極大的方便，同時也降低了投資。傳統(tǒng)的太陽能路燈的電池板是固定在路燈的頂部，但是太陽每天東升西落，每個時刻太陽所處的位置都不相同，而固定式的太陽能電池板只能朝著一個方向，這樣就造成了光能吸收效率不夠高，造成了能源的浪費，由于光能利用率不高，當(dāng)遇到連續(xù)的陰雨天氣時，蓄電池中無法儲存足夠的能量維持系統(tǒng)的正常工作，為此，這里設(shè)計了自動跟蹤太陽位置的太陽能路燈。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的是設(shè)計一種太陽能電池能夠自動跟蹤太陽位置的太陽能路控制系統(tǒng)，解決了太陽能電池不能移動，采光效率低的問題。
[0004]本實用新型的一種自動跟蹤太陽的太陽能路燈系統(tǒng)，是由單片機(jī)、太陽能電池、充電電路、蓄電池及節(jié)能燈構(gòu)成，所述的單片機(jī)、電機(jī)驅(qū)動電路、步進(jìn)電動機(jī)、雙軸傳動機(jī)構(gòu)和太陽能電池依次連接，太陽能電池輸出連接充電電路至蓄電池、蓄電池輸出連接至升壓逆變電路；單片機(jī)輸出分別連接充電電路和升壓逆變電路；升壓逆變電路輸出連接至節(jié)能燈。
[0005]作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，升壓逆變電路連接了保護(hù)電路，單片機(jī)連接了光敏電阻。
[0006]本實用新型的一種自動跟蹤太陽的太陽能路燈系統(tǒng)，當(dāng)白天光線較強(qiáng)時，太陽能電池吸收陽光進(jìn)行發(fā)電，并將所發(fā)出的電能儲存在蓄電池中，發(fā)電時，太陽能電池板能夠根據(jù)太陽的方位自動調(diào)節(jié)水平和豎直角度，并始終保持太陽能電池板正對著太陽，最大限度地提高光能的利用率，在夜晚或是光線昏暗的陰雨天氣，蓄電池通過升壓逆變電路為節(jié)能燈供電，照亮道路，同時相應(yīng)的保護(hù)電路起到相應(yīng)的保護(hù)作用。
[0007]本實用新型的一種自動跟蹤太陽的太陽能路燈系統(tǒng)，在白天利用太陽能發(fā)電時，能夠自動根據(jù)太陽的方位來調(diào)整太陽能電池板的角度，盡可能多地吸收光能，這樣就可以在蓄電池中儲存更多的電能，使得系統(tǒng)處于無光或者是光線較差的條件下工作更長的時間，與此同時太陽能路燈的充電與放電、太陽能電池的角度都由單片機(jī)進(jìn)行控制，且配有相應(yīng)的保護(hù)電路，并通過光敏電阻進(jìn)行光線信號的檢測，由電機(jī)帶動水平軸與豎直軸的傳動機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)。另外，本實用新型構(gòu)思新穎，設(shè)計合理，易于實現(xiàn)并推廣應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)框圖；
[0009]圖2是本實用新型中單片機(jī)接口電路圖；
[0010]圖3是本實用新型數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換電路圖；
[0011]圖4是本實用新型數(shù)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路圖；
[0012]圖5是本實用新型升壓逆變電路圖；
[0013]圖6是本實用新型保護(hù)電路圖。
【具體實施方式】
[0014]本實用新型的自動跟蹤太陽的太陽能路燈系統(tǒng)，如圖1所示，是由單片機(jī)、太陽能電池、充電電路、蓄電池及節(jié)能燈構(gòu)成，所述的單片機(jī)、電機(jī)驅(qū)動電路、步進(jìn)電動機(jī)、雙軸傳動機(jī)構(gòu)和太陽能電池依次連接，太陽能電池輸出連接充電電路至蓄電池、蓄電池輸出連接至升壓逆變電路；單片機(jī)輸出分別連接充電電路和升壓逆變電路；升壓逆變電路輸出連接至節(jié)能燈。升壓逆變電路連接了保護(hù)電路，單片機(jī)連接了光敏電阻。
[0015]下面針對本實用新型的自動跟蹤太陽的太陽能路燈系統(tǒng)中各電路進(jìn)行說明。
[0016]1、單片機(jī)接口電路
[0017]該系統(tǒng)單片機(jī)采用AT89C51芯片，如圖2所示，除單片機(jī)所需最小系統(tǒng)連接引腳夕卜，其中P0.2-P0.4為光敏電阻信號輸入引腳，用來接收來自光敏電阻的信號；P0.7引腳與P06引腳分別為水平軸與豎直軸步進(jìn)電機(jī)的選擇引腳，P2.0-P2.3為步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過角度的控制引腳，這樣就可以控制步進(jìn)電機(jī)在水平軸與豎直軸方向上的角度，使太陽能電池板正對太陽；P3.1-P3.3用來控制升壓逆變電路的工作狀態(tài)，P3.4-P3.5連接保護(hù)電路，實現(xiàn)對保護(hù)電路的信號傳遞與控制。
[0018]2、數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換電路
[0019]該系統(tǒng)的信號采集使用三對GL3516型光敏電阻，如圖3所示。一對安裝在太陽能電池板的水平方向上，用來確定太陽的水平位置，如果這一對光敏電阻阻值相等，那么該太陽能電池板在水平方向上為對準(zhǔn)太陽的狀態(tài)，還有一對光敏電阻安裝在太陽能電池板的豎直方向上，同理，這一對是用來調(diào)整太陽能電池板在豎直方向上對準(zhǔn)太陽的，此外還有一對光敏電阻分別安裝在太陽能電池板的正面與背面，目的是當(dāng)太陽能電池板背對太陽的時候，使太陽能電池能夠進(jìn)行轉(zhuǎn)向，同時當(dāng)環(huán)境光線暗到一定值時，使路燈進(jìn)行發(fā)光，整個過程的控制，都是通過光敏電阻向單片機(jī)傳遞信息，并由單片機(jī)控制相應(yīng)步進(jìn)電機(jī)來實現(xiàn)的。
[0020]3、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路
[0021]本系統(tǒng)采用兩個異步電機(jī)驅(qū)動芯片L296分別對水平軸與豎直軸的異步電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動和控制，根據(jù)單片機(jī)的指令信號，控制相應(yīng)的水平軸電機(jī)與豎直軸電機(jī)轉(zhuǎn)過相應(yīng)的角度，使太陽能電池正對太陽，如圖4所示。
[0022]4、升壓逆變電路[0023]升壓逆變電路主要用來將蓄電池釋放的直流電轉(zhuǎn)換成交流電供節(jié)能燈使用，電路的主要由AT89C51單片機(jī)進(jìn)行控制，包括穩(wěn)壓芯片L7805，晶體三極管2SC1815，P溝道場效應(yīng)管2SJ471，N溝道場效應(yīng)管2SK2956，100UF的極性電容，12MHZ的晶振，30PF的瓷片電容，1K，IOK電阻，12V-220V的升壓變壓器等構(gòu)成，如圖5所示。
[0024]5、保護(hù)電路
[0025]如圖6所示，保護(hù)電路使用PC817與LM358芯片。LM358的2和3引腳可以放大電源信號，5和6引腳放大輸出信號。連接蓄電池一端的電路出現(xiàn)短路等故障時，這時連接單片機(jī)的I和7引腳會把信號傳遞給單片機(jī)，在單片機(jī)的控制下及時切斷電源，與此同時PC817芯片應(yīng)用在雙穩(wěn)態(tài)電路，利用發(fā)光二極管實現(xiàn)主電路與控制電路的光電隔離，對電路進(jìn)行保護(hù)。
[0026]在使用時，只需在需要安裝路燈的位置，架設(shè)路燈桿并將自動跟蹤太陽的太陽能路燈系統(tǒng)的節(jié)能燈朝向地面，而將太陽能電池板置于路燈桿頂，把系統(tǒng)固定好之后無需鋪設(shè)電纜，系統(tǒng)便可以正常進(jìn)行工作，每一個路燈就是一個獨立的系統(tǒng)。白天光線充足時，水平軸與豎直軸方向上的光敏電阻就能自動檢測出太陽的位置，并把位置信號傳遞給單片機(jī)，單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電路，使得水平軸與豎直軸的步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)適當(dāng)?shù)慕嵌?，實時帶動太陽能電池板旋轉(zhuǎn)并使太陽能電池板實時對準(zhǔn)太陽，提高了光能的利用率，使得蓄電池可以存儲更多的電能，增加路燈夜間或是連續(xù)陰雨天氣的工作時間。
【權(quán)利要求】
1.自動跟蹤太陽的太陽能路燈系統(tǒng)，是由單片機(jī)、太陽能電池、充電電路、蓄電池及節(jié)能燈構(gòu)成，其特征在于單片機(jī)、電機(jī)驅(qū)動電路、步進(jìn)電動機(jī)、雙軸傳動機(jī)構(gòu)和太陽能電池依次連接，太陽能電池輸出連接充電電路至蓄電池、蓄電池輸出連接至升壓逆變電路；單片機(jī)輸出分別連接充電電路和升壓逆變電路；升壓逆變電路輸出連接至節(jié)能燈。
2.如權(quán)利要求1所述的自動跟蹤太陽的太陽能路燈系統(tǒng)，其特征在于升壓逆變電路連接了保護(hù)電路，單片機(jī)連接了光敏電阻。
【文檔編號】F21S9/03GK203797548SQ201420226839
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月6日
【發(fā)明者】曹雪, 趙子明, 孔德健, 侯士波, 王嫄嫄, 閆琦 申請人:東北石油大學(xué)