專利名稱：一種太陽能實時跟蹤控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本實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行實時跟蹤和自我調(diào)節(jié)控制的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，已知的太陽能實時跟蹤控制系統(tǒng)主要有兩種光電跟蹤系統(tǒng)和視日運動軌跡跟蹤系統(tǒng)。光電跟蹤的原理是光電傳感器根據(jù)入射光線的強弱變化產(chǎn)生反饋信號并將其傳到計算機，計算機運行程序調(diào)整采光板的角度實現(xiàn)對太陽的跟蹤；光電跟蹤的優(yōu)點是靈敏度高，結(jié)構(gòu)設計較為方便；但缺點是受天氣的影響大，容易出錯。視日運動軌跡跟蹤的原理是根據(jù)太陽的運動軌跡進行跟蹤；其優(yōu)點是避免了光線強弱的影響，能夠全天候?qū)崟r跟蹤；缺點是機構(gòu)一旦出現(xiàn)誤差，不容易被發(fā)現(xiàn)，從而導致跟蹤不準確，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，本實用新型的目的是提供一種既能實現(xiàn)太陽能自動跟蹤的目的，又能對機構(gòu)傳動差錯進行自動調(diào)整的太陽能實時跟蹤控制系統(tǒng)。本實用新型的技術(shù)方案是一種太陽能實時跟蹤控制系統(tǒng)，包括步進電機、采光球和控制電路；所述步進電機通過聯(lián)軸器與蝸桿連接，所述蝸桿與蝸輪組成傳動機構(gòu)，所述蝸輪與上支架固定連接；槽式光電開關固定安裝在底座上，所述槽式光電開關兩側(cè)對稱位置裝有兩行程開關；開關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的槽，并能觸碰到所述兩行程開關；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、步進電機、兩行程開關、槽式光電開關和太陽能電板發(fā)電量檢測裝置相連。進一步，所述兩行程開關對稱的位于槽式光電開關兩側(cè)120度位置。進一步，所述控制電路的控制芯片為單片機。進一步，所述單片機與時鐘芯片連接。進一步，所述控制電路設有信號比較閾值。本實用新型的有益效果是基于視日運動規(guī)律跟蹤且采用光電傳感器跟蹤校正， 不僅實現(xiàn)了全天候跟蹤、提高了跟蹤靈敏度，在太陽光強不足時，適時放棄跟蹤以減少能耗，采用價格便宜的光電開關進行自動調(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)合附圖和實例對本實用新型進一步說明

圖1是本實用新型控制系統(tǒng)的示意圖；[0012]圖2是本實用新型的電路原理圖；圖3是本實用新型的工作流程圖；圖中1.上支架，2.左行程開關，3.槽式光電開關，4.開關觸針，5.蝸桿，6.步進電機，7蝸輪，8.右行程開關，9.單片機，10.采光球，11.時鐘芯片。
具體實施方式
如圖1所示，該太陽能實時控制系統(tǒng)包括步進電機6、采光球10和控制電路；步進電機6通過聯(lián)軸器與蝸桿5連接，蝸桿5與蝸輪7組成傳動機構(gòu)，蝸輪7與上支架1固定連接，此結(jié)構(gòu)用于實現(xiàn)太陽能板支架左右旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)機構(gòu)對太陽的跟蹤。槽式光電開關3固定安裝在底座上，光電開關兩側(cè)對稱位置裝有兩行程開關2、8 ；開關觸針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3的槽，并能觸碰到兩行程開關2、8，步進電機6帶動上支架1運動時，開關觸針4通過槽式光電開關3的槽，可實現(xiàn)使上支架1回歸基準位置的作用；上支架1運動到最左端和最右端時，開關觸針4可分別接觸左行程開關2和右行程開關8，使上支架1停止運動，實現(xiàn)保護機構(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，以實現(xiàn)對太陽光線的實時采集。如圖2所述，控制電路的控制芯片為單片機9，其控制著整個程序的運行。單片機9 通過引腳與時鐘芯片11連接，時鐘芯片11提供單片機9執(zhí)行程序的時間；單片機9的P2.0 腳接步進電機6驅(qū)動電路的2腳，用于控制控制步進電機6轉(zhuǎn)動；單片機9的P2. 1腳接步進電機控制電路的1腳，用于控制步進電機6正反轉(zhuǎn)。槽式光電開關3的電路部分由光耦和放大器組成，其輸出信號接單片機9的P2. 4腳，單片機9通過槽式光電開關3來確定機構(gòu)的基準位置。兩行程開關2、8，分別與單片機9的P2. 2、P2. 3相連，當其被按下時，單片機執(zhí)行相應的程序，達到保護機構(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9的AD腳，以此來判斷某一時段是否具有跟蹤價值。本實施例的系統(tǒng)安裝時，其槽式光電開關3處于正南方位，作為基準位置，兩行程開關2、8分別對稱固定在槽式光電開關3兩側(cè)大約士 120度剛好可使開關觸針4碰到處。系統(tǒng)對太陽方位角進行跟蹤時，首先將一天中太陽在各個時刻的方位角數(shù)據(jù)寫入單片機9程序中，控制機構(gòu)運動到與該時刻太陽方位角對應的位置，使系統(tǒng)實現(xiàn)實時精確跟蹤。如圖3，采光球10采集光強信號通過單片機9將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，單片機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)，兩信號在各個時刻的差值均小于規(guī)定閾值，則系統(tǒng)按照正常情況運行，即上支架1從基準位置開始運動到當前時刻上支架1所對應的位置；然后，步進電機6根據(jù)一天內(nèi)各時刻對應的太陽方位角數(shù)據(jù)運行；在運行過程中，如果采光球10采集的信號低于跟蹤所要求的強度，則單片機9控制系統(tǒng)，使其在30分鐘時間內(nèi)保持原來運動的狀態(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度，則放棄跟蹤運動并停止到基準位置，以節(jié)省能量。同理，下一次的啟動也需要30 分鐘的判斷時間，即采光球10采集的信號強度持續(xù)30分鐘內(nèi)均大于所要求的強度，系統(tǒng)再次啟動跟蹤。若采光球10采集的信號與單片機9采集太陽能電板發(fā)電量信號在某時刻超出閾值范圍，說明機構(gòu)運動出現(xiàn)偏差，則單片機9發(fā)出命令使機構(gòu)回到基準位置然后再運動到該時刻所對應的位置。本實用新型在視日運動軌跡跟蹤的基礎上，增加了對運動軌跡的修正功能，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1.一種太陽能實時跟蹤控制系統(tǒng)，包括步進電機(6)、采光球(10)和控制電路；其特征在于所述步進電機(6)通過聯(lián)軸器與蝸桿(5)連接，所述蝸桿(5)與蝸輪(7)組成傳動機構(gòu)，所述蝸輪(7)與上支架(1)固定連接；槽式光電開關(3)固定安裝在底座上，所述槽式光電開關(3 )兩側(cè)對稱位置裝有兩行程開關；開關觸針(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(3)的槽，并能觸碰到所述兩行程開關；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)、步進電機(6)、兩行程開關、槽式光電開關(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時跟蹤控制系統(tǒng)，其特征在于所述兩行程開關對稱的位于槽式光電開關(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時跟蹤控制系統(tǒng)，其特征在于所述控制電路的控制芯片為單片機(9)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種太陽能實時跟蹤控制系統(tǒng)，其特征在于所述單片機(9) 與時鐘芯片(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時跟蹤控制系統(tǒng)，其特征在于所述控制電路設有信號比較閾值。
專利摘要本實用新型公開一種太陽能實時跟蹤控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括步進電機(6)、采光球(3)和控制電路；槽式光電開關(3)固定安裝在底座上，所述槽式光電開關(3)兩側(cè)對稱位置裝有兩行程開關；開關觸針(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(3)的槽，并能觸碰到所述兩行程開關；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)、步進電機(6)、兩行程開關、槽式光電開關(3)和太陽能電板發(fā)電量檢測裝置相連。該系統(tǒng)不僅實現(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