專利名稱：太陽能電池板自動定向的控制方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種太陽能發(fā)電領域，具體的說，涉及一種使太陽能電池板自動定向
的方法及裝置。
背景技術：
眾所周知，當太陽能電池板與太陽的照射方向垂直時，太陽能電池板單位時間內 接收到的能量最多，光電轉換效率最高，而因為固有的地球繞日運動規(guī)律和自轉規(guī)律，嚴格 說來，在一年中的每一個白晝的每一時刻，地球上任一個地點到太陽的方位角和高度角都 是不同的，所以，要確保太陽能電池板的光電轉換效率最高，就要頻繁地調整太陽能電池板 的姿態(tài)，要用人工來完成這一工作，顯然是很困難的，因此，有必要研制一種自動控制裝置， 使太陽能電池板的姿態(tài)在指定時段能自動地跟蹤太陽位置，始終垂直于太陽的直射方向。 中國專利申請?zhí)枮?00810001328. X的技術方案提出了一種"微電腦智能經緯度太陽能電 池板追日系統(tǒng)"，該技術方案的缺陷是系統(tǒng)必須包括一個GPS模塊，成本較高，增加了系統(tǒng) 的復雜性，對于安裝在固定地點的太陽能電池板無必要；該技術方案沒有披露所述系統(tǒng)如 何獲取太陽能電池板安裝地點的時間，包括年、月、日、時、分、秒，而僅有經緯度，而無當地 時間，是不足以正確調整太陽能電池板的姿態(tài)的。另外，該技術方案通過"經緯度調整模塊" 驅動電動機，電動機驅動傳動機構，最終調整太陽能電池板姿態(tài)，而無信號反饋通道和姿態(tài) 測量裝置將太陽能電池板的姿態(tài)反饋給控制信號的發(fā)起者_系統(tǒng)控制單元，由于系統(tǒng)控制 單元無從得知發(fā)出控制信號前后太陽能電池板的真實姿態(tài)，也就不可能采取精確的控制策 略使太陽能電池板一步或分步調整到理想姿態(tài)，因而這是一個不精確、不可靠、甚至可以說 是不可行的控制方案。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的之一是針對現有技術方案的缺陷提出一種太陽能電池板自動定向 的裝置。該裝置采用的技術方案如下所述。 —種太陽能電池板自動定向的裝置，包括太陽能電池板，主要由控制單元、驅動電 機、姿態(tài)調整機構以及姿態(tài)傳感器組成。 其中，控制單元以微控制器(MCU)為核心，設置實時時鐘模塊、數據輸入口、控制 信號輸出緩沖器，反饋信號口以及指示告警單元連接微控制器。 其中，驅動電機包括兩個步進電機以及步進電機控制器，其中一個步進電機為方 位角電機用于驅動太陽能電池板方位角的調整，另一個步進電機為高度角電機用于驅動太 陽能電池板高度角的調整。 其中，姿態(tài)調整機構包括至少一根針對太陽方位角的調整而垂直于水平面安裝的 方位軸，至少一根針對太陽高度角的調整而平行于水平面安裝的高度軸，所述高度軸上的 高度軸支撐軸承通過U形連接件與所述的方位軸固定連接，所述的方位軸的方位軸支撐軸 承與水平面固定連接，所述太陽能電池板設于高度軸的上方。
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其中，所述的方位角電機與方位軸連接并控制方位軸的轉動，所述的高度角電機 與高度軸連接并控制高度軸的轉動。 其中，對于一個裝置中的驅動電機需要驅動多個姿態(tài)調整機構時，在方位軸以及 高度軸上安裝皮帶輪或者棘輪，在方位角電機或高度角電機通過皮帶或鏈條，令方位角電 機或高度角電機同時驅動多個方位軸或多個高度軸。 其中，姿態(tài)傳感器包括一個電子傾角傳感器和一個電子羅盤，所述的電子傾角傳 感器與高度軸固定連接，所述的電子羅盤與方位軸固定連接，電子傾角傳感器和電子羅盤 的輸出信號均輸入控制單元的反饋信號口 。 本發(fā)明的另一目的是提供一種太陽能電池板自動定向的控制方法，該方法采用的 步驟如下所述。 首先，根據公知的地球自轉和地球繞日公轉規(guī)律，可以確定地球的某一點(用經 緯度表示)在白晝的某一時刻(指當地時間，包括年、月、日、時、分、秒)太陽的方位角和高 度角，換言之，可以確定地球上的某一點太陽的方位角和高度角與當地的經、緯度和當地時 間的固定的函數關系。將這個函數關系編寫在控制軟件中，將控制軟件存儲于控制單元中 的微控制器中。 在太陽能電池板的安裝調試階段，由安裝調試人員用筆記本電腦或者計算機(PC 機)，將安裝地點的經緯度、當地時間(用當地經緯度對格林威治標準時間校正得到的當地 時間)以及其他初使化設置參數從控制單元的數據輸入口傳輸到微控制器，微控制器將收 到的經緯度值保存在自身的非易失存儲器(Flash或EEPR0M)中，并用收到的當地時間對實 時時鐘模塊初始化，使實時時鐘模塊按當地時間計時。 整個裝置調試完成后，其將在白晝時段定時調整太陽能電池板的姿態(tài)。其具體調 整步驟包括 步驟l，微控制器從實時時鐘模塊讀取當前當地時間，判斷是否進入姿態(tài)調整時段 (如8時到18時)，是則進入步驟2，否則重復步驟1 ; 步驟2，判斷是否到達姿態(tài)調整時刻(如每十分鐘)，是則進入步驟3，否則回到步 驟l ; 步驟3，根據微控制器中保存的當地經緯度和此刻當地時間，計算出太陽的方位角 和高度角，作為目標方位角和目標高度角，同時將方位角調整次數變量和高度角調整次數 變量設置為O，然后進入步驟4 ; 步驟4，從反饋信號口接收電子羅盤發(fā)來的太陽能電池板的當前方位角，然后進入 步驟5 ; 步驟5，比較當前方位角和目標方位角的差值，判斷是否大于一個預設值，比如 3° ，是則進入步驟6，否則進入步驟4b; 步驟6，將方位角調整次數變量加l，判斷方位角調整次數是否大于預設值，比如 IO，是則進入步驟11，否則進入步驟7 ; 步驟7，根據方位角差值，推算出方位角控制策略，譬如要使方位角電機轉動的角 度及方向，然后進入步驟8; 步驟8，根據方位角控制策略，推算出方位角控制信號模式，比如，控制脈沖信號個 數和方向信號的電平(高或低)，然后進入步驟9;
步驟9，由微控制器按照步驟8得出的控制信號模式發(fā)出方位角控制信號，控制信 號經信號輸出緩沖器發(fā)給方位角電機控制器，正常情況下，方位角電機將在控制器的驅動 下轉動到指定角度，從而將太陽能電池板的方位角調整到目標方位角，然后進入步驟10 ;
步驟IO，作適當延時，譬如1分鐘，回到步驟4 ; 步驟4b，從反饋信號接口單元讀取電子傾角傳感器發(fā)來的太陽能電池板的當前高 度角，然后進入步驟5b; 步驟5b，比較當前高度角和目標高度角的差值，判斷是否大于一個預設值，比如 3° ，是則進入步驟6b，否則進入步驟12; 步驟6b，將高度角調整次數變量加l，判斷高度角調整次數是否大于預設置，比如 IO，是則進入步驟11b，否則進入步驟7b ; 步驟7b，根據高度角差值，推算出高度角控制策略，譬如要使高度角電機轉動的角 度和方向，然后進入步驟8b ; 步驟8b，根據高度角控制策略，推算出高度角控制信號模式，比如，控制脈沖信號 個數和方向信號的電平(高或低)，然后進入步驟9b; 步驟9b，由微控制器按照步驟8b得出的控制信號模式發(fā)出高度角控制信號，控 制信號經信號輸出緩沖器發(fā)給高度角電機控制器，正常情況下，高度角電機將在控制器的 驅動下轉動到指定角度，從而將太陽能電池板的高度角調整到目標高度角，然后進入步驟
10b ; 步驟10b，作適當延時，譬如1分鐘，回到步驟4b ; 步驟11，向指示告警單元發(fā)送方位角調整失敗信息，告警單元據此向外界發(fā)送方 位角調整機構故障聲、光或者無線信號等形式的告警信號； 步驟llb，向指示告警單元發(fā)送高度角調整失敗信息，告警單元據此向外界發(fā)送高
度角調整機構故障聲、光或者無線信號等形式的告警信號； 步驟12，向指示告警單元發(fā)送姿態(tài)調整成功信息，回到步驟1。 本發(fā)明提供了一種太陽能電池板自動定向的裝置，該裝置相對現有技術去掉了高
成本的GPS組件，采用微控制器根據當地時間和當地經緯度、并結合姿態(tài)傳感器的測量數
據，控制步進電機驅動高度軸和方位軸轉動從而控制太陽能電池板的轉動。本發(fā)明還進一
步提供了太陽能電池板的自動控制方法。
圖1是本發(fā)明實施例中控制單元的結構方框圖； 圖2是本發(fā)明實施例中姿態(tài)調整機構和驅動電機、姿態(tài)傳感器連接關系示意圖； 主要符號含義 1、高度軸 2、方位軸 3、U形連接件 4、電子羅盤 5、電子傾角傳感器 6、高度角電機 7、方位角電機 8、高度軸支撐軸承 9、方位軸支撐軸承
具體實施例方式
現依據附圖并結合實施例，對本發(fā)明做進一步的描述。
實施例 首先，請參見圖1所示，圖1是控制單元的結構方框圖，從圖1可看出，控制單元以 一個微控制器(MCU)為核心，周邊設置有實時時鐘模塊，數據輸入口，指示告警單元，控制 信號輸出緩沖器，反饋信號口。 優(yōu)選地，微控制器選用美國Atmel公司出品的微控制器ATMEGA8515。其主要技術 規(guī)格描述如下 1 、高性能低功耗的AVR 8位微控制器； 2、 130條功能強大的指令； 3 、 32 X 8通用工作寄存器； 4、運行速度達16MIPS (在16M時鐘時)； 5、在片的2周期乘法器； 6、8K字節(jié)程序存儲器； 7 、 512字節(jié)的EEPR0M ; 8、512字節(jié)的內部SRAM ; 9、64K字節(jié)的外部存貯器空間； 10、 1個8位定時/計數器； 11、1個16位定時/計數器； 12、3個P麗通道； 13、 1個可編程的UART接口 ； 14、主/從SPI接口； 15、可編程的看門狗定時器； 16、內置模擬比較器； 17、多達35個的可編程I/O 口 18、 TQFP 44-lead封裝，4. 5 5. 5V供電； 優(yōu)選地，實時時鐘模塊選用美國DALLAS公司的DS12C887，其主要技術規(guī)格描述如 下 1、內置鋰電池、石英震蕩器，掉電情況下仍可長期工作； 2、對秒、分、時、日、周、月、年計數，帶閏年補償； 3、時間和日期的表示方法，可用二進制也可用BCD碼； 4、 12小時或24小時模式可選，12小時模式下用AM和PM表示上、下午； 5、可選擇Motorola或Intel總線時序； 6、地址總線和數據總線復用； 7、以126RAM單元的形式提供軟件接口。其中，15個單元是時鐘數據和控制寄存
器，113個單元是通用寄存器； 8、24Pin DIP封裝，4. 5 5. 5V供電； 優(yōu)選地，數據輸入接口采用美國TI公司的MAX232或美國Silicon公司的CP2102 實現。MAX232是一個RS232信號接口芯片，MAX232和ATMEGA8515中的UART搭配，構成一個 兩線的RS232接口。另一個選擇是，采用芯片CP1202實現這個數據輸入接口 ，CP1202是一 個軟硬結合的USB轉UART的專用芯片，通過CP1202，可將ATMEGA8515的UART轉換成USB。
7考慮到目前的筆記本電腦和PC機均配備有多個USB接口，所以后一種選擇適用性更強。
優(yōu)選地，控制信號輸出緩沖器用NXP半導體(原飛利浦公司)的74HCT245實現， 從微控制器的I/O 口輸出的步進電機控制信號，通常包括脈沖信號(CP)、方向信號(DIR)、 脫機信號(RST)，經74HCT245緩沖后接往步進電機控制器。 優(yōu)選地，反饋信號口用2個MAX232芯片和1個南京沁恒電子有限公司的CH432芯 片實現。在本實施例中，反饋信號口用于接入電子傾角傳感器和電子羅盤的數據，本實施例 所選用的電子傾角傳感器和電子羅盤的數據接口均為RS232形式，CH432是一個雙UART芯 片，1個CH432芯片和2個MAX232芯片組合成2個RS232接口 ，構成RS232類型的反饋信號 口 。 CH432的主要技術規(guī)格描述如下 1、完全獨立的兩個UART，兼容16C450、16C550及16C552并且有所增強。
2、支持5、6、7或者8個數據位以及1或者2個停止位。
3、支持奇、偶、無校驗、空白0、標志1等校驗方式。 4、可編程通訊波特率，支持115200bps以及最高達4Mbps的通訊波特率。
5、內置16字節(jié)的FIF0先進先出緩沖器，支持4個FIF0觸發(fā)級。
6、支持MODEM調制解調器信號CTS、 DSR、 RI、 DCD、 DTR、 RTS。 7、支持硬件流控制信號CTS和RTS自動握手和自動傳輸速率控制，兼容 TL16C550C。 8、支持幀錯誤檢測、支持Break線路間隔檢測。 9、支持全雙工和半雙工串口通訊，提供RTS串口發(fā)送狀態(tài)信號支持RS485收發(fā)自 動切換。 10、內置SIR紅外線編解碼器，支持2400bps到115200bps波特率的IrDA紅外通 訊。 11 、內置時鐘振蕩器，支持頻率范圍0. 9216MHz 32腿z的晶體，默認使用 22. 1184MHz晶體。 12、包含8位數據總線，4位地址，3線控制片選輸入、寫選通以及可選的讀選通。
13、中斷輸出引腳是可選連接，低電平有效，可以通過查詢寄存器中的中斷標志位 代替。 14、支持5V或者3. 3V電源電壓，支持串口低功耗睡眠模式。 指示告警單元可以是連接在微控制器的I/O 口上的一個綠色的LED，一個紅色 LED， 一個蜂鳴器。在太陽能電池板姿態(tài)調整正常的情況下，微控制器驅動綠色LED亮，紅色 LED熄滅。在太陽能電池板姿態(tài)調整異常的情況下，微控制器中的軟件驅動綠色LED熄滅， 紅色LED閃動，蜂鳴器發(fā)聲?？蛇x的是，指示告警單元也可以是一個ZIGBEE的短距無線數 據通信模i央，ZIGBEE模塊與微控制器的UART連接，在遠端的控制室內設置另一個ZIGBEE模 塊，該ZIGBEE模塊連接有發(fā)聲、發(fā)光裝置，控制系統(tǒng)中的微控制器將工作狀態(tài)信息(正常或 異常)通過這一對ZIGBEE模塊傳到室內，由發(fā)聲、發(fā)光裝置顯示。 控制單元的微控制器和數據輸入口、實時時鐘模塊、控制信號輸出緩沖器、反饋信 號口、指示告警單元，以及與外界連接的信號連接器均布置在印制電路板(PCB)上，通過 PCB上的走線相互傳輸信號。 請參見圖2所示，圖2表示姿態(tài)調整機構、步進電機、姿態(tài)傳感器連接關系。其中高度軸1由高度軸支撐軸承8支撐固定，高度軸1平行于水平面。太陽能電池板將安裝在 高度軸1上(太陽能電池板圖中未畫出)，并且，太陽能電池板的正面平行于高度軸1。
高度軸1在高度角電機6的驅動下轉動，帶動太陽能電池板繞高度軸1轉動，進而 調整太陽能電池板的高度角。太陽能電池板高度角的調節(jié)范圍接近±90° 。
從圖2可看出，高度軸1的高度軸支撐軸承8通過U形連接件3與方位軸2固定 連接，方位軸2垂直于水平面安裝，方位軸2的方位軸支撐軸承9與水平面固定連接。
方位軸2可在方位軸電機7的驅動下轉動，從而帶動太陽能電池板在保持高度角 不變的姿態(tài)下繞方位軸2轉動，進而調整其方位角。太陽能電池板方位角的調節(jié)范圍為 360° 。 優(yōu)選地，步進電機控制器選擇常州市鼎興電子有限公司的兩相混合式步進電機細
分驅動控制器DX-BQS241S，其主要技術規(guī)格描述如下 1、供電要求交流12V 30V，直流15V 40V。功耗60W ; 2、最大輸出電流4A/相； 3、驅動方式恒相流，P麗控制； 4、勵磁方式整步、半步可選； 5、輸入信號公共端COM，脈沖信號CP，方向信號DIR，脫機信號RST。均帶光電隔 離； 優(yōu)選地，方位角電機7和高度角電機6均選擇常州市鼎興電子有限公司型號為
86BYGX450A-011的步進電機，其主要技術規(guī)格描述如下 1、步距角整步1.8° ，半步O. 9° 2、步進精度±5% 3、靜力矩1.8牛米 4、引線數8 5、電流3.1A 6、轉動慣量0. 64kg. m2 7、定位力矩0. 8kg. cm 8、機身長度62mm 9、重量1.6kg 請繼續(xù)參看圖2，在高度軸1安裝有電子傾角傳感器5，傾角傳感器5與高度軸1
保持固定連接關系，因而電子傾角傳感器5可測量出太陽能電池板的高度角，并將測到的
高度角數據通過其RS232接口傳給控制單元的微控制器。優(yōu)選地，電子傾角傳感器5選用
輝格公司的SST250-90傾角傳感器，其主要技術規(guī)格如下 1、輸出方式RS232 ; 2、串口通信格式9600，n，8，1 ; 3、測量范圍±90° ; 4、測量精度±0. 05° ; 5、分辨率0. or 6、響應時間0. 3秒； 7、軸數1;
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8、供電電壓DC16 36V ; 9、工作電流< 50mA ; 10、工作溫度范圍-40°C 70°C ; 請繼續(xù)參看圖2，在方位軸2安裝有電子羅盤4，電子羅盤4與方位軸2保持固定 連接關系，因而電子羅盤4可以測量出太陽能電池板的方位角，并將測到的方位角數據通 過其RS232接口傳給控制單元的微控制器。 優(yōu)選地，電子羅盤2選擇陜西航天長城科技有限公司的FNN-3200平面電子羅盤，
其主要技術規(guī)格描述如下 1、輸出方式RS232 ; 2、串口通信格式9600，n，8，1 ; 3、測量精度士r ; 4、分辨率±0. 2° 5 、響應速度:3次/秒； 6、磁場測量范圍0. 1 3guss ; 7、最大干擾磁場20guss ; 8、供電電壓:DC 5V ; 9 、工作電流< 50mA ; 10、工作溫度范圍-40°C 85°C 本實施例中，在上述硬件的支持下，微控制器將按以下步驟調整太陽能電池板的 高度角和方位角。 步驟O，步驟O是控制單元的初始化階段，在這個階段，微控制器從數據輸入口接
收外界發(fā)來的太陽能電池板安裝處的經緯度、當地時間(指用格林威治時間和當地經緯度
校準得出的當地時間)，以及其他的初始化參數。微控制器用收到的當地時間對實時時鐘模
塊進行對時，將收到的當地經緯度保存到微控制器中的非易失存儲器單元中。 步驟l，微控制器從實時時鐘模塊讀取當前當地時間，判斷是否進入姿態(tài)調整時段
(如8時到18時)，是，則進入步驟2，否，重復步驟1 ; 步驟2，判斷是否到達姿態(tài)調整時刻(如每十分鐘)，是，則進入步驟3，否，則回到 步驟1 ; 步驟3，根據當地經緯度和此刻當地時間，計算出太陽的方位角和高度角，作為目 標方位角和目標高度角，同時將方位角調整次數變量和高度角調整次數變量設置為O，進入 步驟4 ; 步驟4，從反饋信號接口接收電子羅盤4發(fā)來的太陽能電池板的當前方位角，進入 步驟5 ; 步驟5，比較當前方位角和目標方位角的差值，判斷是否大于一個預設值，比如 3° ，是，進入步驟6，否，進入步驟4b ; 步驟6，將方位角調整次數變量加l，判斷方位角調整次數是否大于預設置，比如 IO，是，進入步驟11，否，進入步驟7 ; 步驟7，根據方位角差值，推算出方位角控制策略，如，要使方位角電機轉動的角度 和方向，進入步驟8 ;
步驟8，根據方位角控制策略，推算出方位角控制信號模式，比如，控制脈沖信號個 數和方向信號的電平(高或低)，進入步驟9; 步驟9，按照步驟8得出的控制信號模式發(fā)出方位角控制信號，控制信號經信號輸 出緩沖器發(fā)給方位角電機控制器，正常情況下，方位角電機7將在控制器的驅動下轉動到 指定角度，從而將太陽能電池板的方位角調整到目標方位角，進入步驟10 ;
步驟IO，作適當延時，譬如1分鐘，回到步驟4 ; 步驟4b，從反饋信號接口單元讀取電子傾角傳感器5發(fā)來的太陽能電池板的當前 高度角，進入步驟5b ; 步驟5b，比較當前高度角和目標高度角的差值，判斷是否大于一個預設值，比如 3° ，是，進入步驟6b，否，進入步驟12 ; 步驟6b，將高度角調整次數變量加l，判斷高度角調整次數是否大于預設置，比如 IO，是，進入步驟11b，否，進入步驟7b ; 步驟7b，根據高度角差值，推算出高度角控制策略，如，要使高度角電機轉動的角 度和方向，進入步驟8b ; 步驟8b，根據高度角控制策略，推算出高度角控制信號模式，比如，控制脈沖信號 個數和方向信號的電平(高或低)，進入步驟9b; 步驟9b，按照步驟8b得出的控制信號模式發(fā)出高度角控制信號，控制信號經信號 輸出緩沖器發(fā)給高度角電機控制器，正常情況下，高度角電機將在控制器的驅動下轉動到 指定角度，從而將太陽能電池板的高度角調整到目標高度角，進入步驟10b ;
步驟10b，作適當延時，譬如1分鐘，回到步驟4b ; 步驟11，向指示告警單元發(fā)送方位角調整失敗信息，告警單元據此向外界發(fā)送方 位角調整機構故障聲、光或者無線信號等形式的告警信息； 步驟llb，向指示告警單元發(fā)送高度角調整失敗信息，告警單元據此向外界發(fā)送高
度角調整機構故障聲、光或者無線信號等形式的告警信息； 步驟12，向指示告警單元發(fā)送姿態(tài)調整成功信息，回到步驟1 ; 綜上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用來限定本發(fā)明的實施范圍。即凡 依本發(fā)明申請專利范圍的內容所作的等效變化與修飾，都應為本發(fā)明的技術范疇。
權利要求
一種太陽能電池板自動定向的裝置，包括太陽能電池板，主要由控制單元、驅動電機、姿態(tài)調整機構以及姿態(tài)傳感器組成。
2. 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，控制單元以微控制器為核心，設置實時時鐘 模塊、數據輸入口 、控制信號輸出緩沖器，反饋信號口以及指示告警單元連接微控制器。
3. 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，驅動電機包括兩個步進電機以及步進電機 控制器，其中一個步進電機為方位角電機用于驅動太陽能電池板方位角的調整，另一個步 進電機為高度角電機用于驅動太陽能電池板高度角的調整。
4. 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，姿態(tài)調整機構包括至少一根針對太陽方位 角的調整而垂直于水平面安裝的方位軸，至少一根針對太陽高度角的調整而平行于水平面 安裝的高度軸，所述高度軸上的高度軸支撐軸承通過U形連接件與所述的方位軸固定連 接，所述的方位軸的方位軸支撐軸承與水平面固定連接，所述太陽能電池板設于高度軸的 上方。
5. 如權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述的方位角電機與方位軸連接并控制方 位軸的轉動，所述的高度角電機與高度軸連接并控制高度軸的轉動。
6. 如權利要求5所述的裝置，其特征在于，對于一個裝置中的驅動電機需要驅動多個 姿態(tài)調整機構時，在方位軸以及高度軸上安裝皮帶輪或者棘輪，在方位角電機或高度角電 機通過皮帶或鏈條，令方位角電機或高度角電機同時驅動多個方位軸或多個高度軸。
7. 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，姿態(tài)傳感器包括一個傾角傳感器和一個電 子羅盤，所述的傾角傳感器與高度軸固定連接，所述的電子羅盤與方位軸固定連接，傾角傳 感器和電子羅盤的輸出信號均輸入控制單元的反饋信號口。
8. —種太陽能電池板自動定向的控制方法，該方法采用的步驟如下所述 步驟O，控制單元的初始化階段，微控制器從數據輸入口接收外界發(fā)來的太陽能電池板安裝處的經諱度、當地時間，以及其他的初始化參數，微控制器用收到的當地時間對實時時 鐘模塊進行對時，將收到的當地經緯度保存到微控制器中的非易失存儲器單元中；步驟l，微控制器從實時時鐘模塊讀取當前當地時間，判斷是否進入姿態(tài)調整時段，是 則進入步驟2，否則重復步驟1 ;步驟2，判斷是否到達姿態(tài)調整時刻，是則進入步驟3，否則回到步驟1 ;步驟3，根據微控制器中保存的當地經緯度和此刻當地時間，計算出太陽的方位角和高度角，作為目標方位角和目標高度角，同時將方位角調整次數變量和高度角調整次數變量 設置為0，然后進入步驟4;步驟4，從反饋信號口接收電子羅盤發(fā)來的太陽能電池板的當前方位角，然后進入步驟5 ;步驟5，比較當前方位角和目標方位角的差值，判斷是否大于一個預設值，是則進入步 驟6，否則進入步驟4b ;步驟6，將方位角調整次數變量加l，判斷方位角調整次數是否大于預設值，是則進入步驟11，否則進入步驟7 ;步驟7，根據方位角差值，推算出方位角控制策略，然后進入步驟8 ;步驟8，根據方位角控制策略，推算出方位角控制信號模式，然后進入步驟9 ;步驟9，由微控制器按照步驟8得出的控制信號模式發(fā)出方位角控制信號，控制信號經信號輸出緩沖器發(fā)給方位角電機控制器，正常情況下，方位角電機將在控制器的驅動下轉 動到指定角度，從而將太陽能電池板的方位角調整到目標方位角，然后進入步驟10 ; 步驟10，作適當延時，回到步驟4 ;步驟4b，從反饋信號接口單元讀取傾角傳感器發(fā)來的太陽能電池板的當前高度角，然 后進入步驟5b ;步驟5b，比較當前高度角和目標高度角的差值，判斷是否大于一個預設值，是則進入步 驟6b，否則進入步驟12 ;步驟6b，將高度角調整次數變量加l，判斷高度角調整次數是否大于預設置，是則進入步驟11b，否則進入步驟7b ;步驟7b，根據高度角差值，推算出高度角控制策略，然后進入步驟8b ;步驟8b，根據高度角控制策略，推算出高度角控制信號模式，然后進入步驟9b ;步驟9b，由微控制器按照步驟8b得出的控制信號模式發(fā)出高度角控制信號，控制信號經信號輸出緩沖器發(fā)給高度角電機控制器，正常情況下，高度角電機將在控制器的驅動下轉動到指定角度，從而將太陽能電池板的高度角調整到目標高度角，然后進入步驟10b ; 步驟10b，作適當延時，回到步驟4b ;步驟11，向指示告警單元發(fā)送方位角調整失敗信息，告警單元據此向外界發(fā)送方位角 調整機構故障聲、光或者無線信號等形式的告警信號；步驟llb，向指示告警單元發(fā)送高度角調整失敗信息，告警單元據此向外界發(fā)送高度角 調整機構故障聲、光或者無線信號等形式的告警信號；步驟12，向指示告警單元發(fā)送姿態(tài)調整成功信息，回到步驟1。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種太陽能電池板自動定向的裝置，該裝置相對現有技術去掉了高成本的GPS組件，采用微控制器根據當地時間和當地經緯度、并結合姿態(tài)傳感器的測量數據，控制步進電機驅動高度軸和方位軸轉動從而控制太陽能電池板的轉動。本發(fā)明還進一步提供了太陽能電池板的自動控制方法。
文檔編號G05D3/10GK101718997SQ200910198900
公開日2010年6月2日 申請日期2009年11月17日 優(yōu)先權日2009年11月17日
發(fā)明者張家瑞, 韋自力 申請人:韋自力;張家瑞