專利名稱：一種太陽自動(dòng)追蹤系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種太陽自動(dòng)追蹤系統(tǒng)，具體涉及一種驅(qū)動(dòng)太陽能電池板實(shí)時(shí)朝向太陽轉(zhuǎn)動(dòng)的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
太陽能是人類取之不盡用之不竭的可再生能源，具有充分的清潔性、絕對(duì)的安全性、相對(duì)的廣泛性、確實(shí)的長(zhǎng)壽命和免維護(hù)性、資源的充足性以及潛在的經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點(diǎn)，在長(zhǎng)期的能源戰(zhàn)略中成為了首選的可再生能源。由于太陽能照射的能量密度分布小，還受到晝夜、季節(jié)、緯度、海拔和天氣因素的影響具有不穩(wěn)定性和不連續(xù)性。再者太陽能利用裝置效率低和成本高等特點(diǎn)制約著太陽能的利用。太陽自動(dòng)追蹤系統(tǒng)為上述問題提供了解決的技術(shù)途徑，已廣泛運(yùn)用于全自動(dòng)太陽 光度計(jì)和太陽能發(fā)電中。太陽自動(dòng)追蹤系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于太陽灶、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，包括平板或聚光、太陽能聚焦熱水器系統(tǒng)、太陽光導(dǎo)入系統(tǒng)、太陽能制氫、太陽能集能器和太陽光度計(jì)等需要對(duì)太陽進(jìn)行實(shí)時(shí)精確跟蹤的應(yīng)用領(lǐng)域。太陽自動(dòng)追蹤系統(tǒng)根據(jù)工作原理不同主要分為純機(jī)械式追蹤、光電式追蹤和視日運(yùn)動(dòng)軌跡算法追蹤。但是由于純機(jī)械式追蹤系統(tǒng)精度低，并不能實(shí)現(xiàn)時(shí)時(shí)刻刻追蹤太陽；光電式因?yàn)槠湓O(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、精度高而被廣泛運(yùn)用，卻又容易受到天氣的影響；視日運(yùn)動(dòng)軌跡算法追蹤系統(tǒng)因其無需探測(cè)器成本低廉深受歡迎，但是因?yàn)橄到y(tǒng)中的經(jīng)緯度理論值和實(shí)際地理情況存在偏差，往往存在不能精確定位的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種太陽自動(dòng)追蹤系統(tǒng)，該系統(tǒng)追蹤精度高，性能可靠，并且不受天氣的制約。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型一種太陽自動(dòng)追蹤系統(tǒng)，包括光電式追蹤機(jī)構(gòu)和輔助該光電式追蹤機(jī)構(gòu)追蹤太陽方位的視日運(yùn)動(dòng)軌跡算法追蹤模塊，所述光電式追蹤機(jī)構(gòu)包括檢測(cè)太陽方位的四象限探測(cè)器，太陽光通過聚光鏡頭匯聚于所述四象限探測(cè)器，由四象限探測(cè)器檢測(cè)太陽方位并且輸出光電流，所述光電流的電流電壓經(jīng)過信號(hào)調(diào)理模塊轉(zhuǎn)換和放大，再經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊數(shù)字化轉(zhuǎn)換并傳輸給中央處理器，經(jīng)過中央處理器的計(jì)算得出太陽光斑在四象限探測(cè)器上的坐標(biāo)，再對(duì)比視日運(yùn)動(dòng)軌跡算法追蹤模塊所提供的數(shù)據(jù)從而控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)整整個(gè)系統(tǒng)的姿態(tài)追蹤太陽方位。進(jìn)一步，所述中央處理器采用MCU。進(jìn)一步，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括和MCU電連接的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，該電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)有太陽高度角步進(jìn)電機(jī)和太陽方位角步進(jìn)電機(jī)。進(jìn)一步，所述MCU電連接有時(shí)鐘芯片，該時(shí)鐘芯片給MUC提供日期、時(shí)間數(shù)據(jù)供MCU判斷待機(jī)或啟動(dòng)，該時(shí)鐘芯片同時(shí)為視日運(yùn)動(dòng)軌跡算法追蹤模塊提供日期、時(shí)間數(shù)據(jù)。[0011]進(jìn)一步，所述MCU電連接有作為人機(jī)交互接口的顯示模塊和輸入模塊。進(jìn)一步，所述MCU電連接有監(jiān)控平臺(tái)，所述監(jiān)控平臺(tái)采用PC機(jī)。進(jìn)一步，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括安放太陽能電池板的支架，該支架由太陽高度角步進(jìn)電機(jī)和太陽方位角步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)做追蹤太陽方位的轉(zhuǎn)動(dòng)。進(jìn)一步，所述四象限探測(cè)器、信號(hào)調(diào)理模塊、模數(shù) 轉(zhuǎn)換模塊安裝在探測(cè)板背向太陽光的一面，該探測(cè)板的同一面還安裝有電源穩(wěn)壓模塊。進(jìn)一步，所述MCU、時(shí)鐘芯片安裝在控制板上，該控制板同時(shí)安裝有LCD顯示屏、電源模塊、輸入模塊所使用按鍵、地址鎖存器、譯碼器。本實(shí)用新型綜合設(shè)置光電式追蹤機(jī)構(gòu)和視日運(yùn)動(dòng)軌跡算法追蹤模塊，具有以下優(yōu)點(diǎn)，(I)采用光電跟蹤和算法跟蹤相結(jié)合跟蹤精度高；有效日照時(shí)間內(nèi)全程自動(dòng)跟蹤控制；(2)本太陽自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)采用低功耗控制芯片功耗低；(3)適用于各種天氣，由算法和光電強(qiáng)度自動(dòng)識(shí)別天氣狀況，智能控制太陽能設(shè)備的跟蹤模式；(4)抗干擾能力強(qiáng)，由算法消除干擾光源對(duì)跟蹤系統(tǒng)的影響，如閃電，信號(hào)彈等，并且聚光鏡頭經(jīng)過氧化處理提高探測(cè)器對(duì)太陽光源的敏感度；(5) 一天跟S示完成后，自動(dòng)回到初始設(shè)定位直；(6)性能穩(wěn)定可靠，具有錯(cuò)誤識(shí)別，可以自動(dòng)修復(fù)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)功能；(7)具有串口通信接口，支持485通信功能，可以與計(jì)算機(jī)等主機(jī)組成通信網(wǎng)絡(luò)；(8)自動(dòng)監(jiān)控跟蹤器運(yùn)行狀態(tài)，具有自行學(xué)習(xí)能力，達(dá)到全程自動(dòng)可靠控制的要求；(9)輸出具有過流保護(hù)功能，正常工作驅(qū)動(dòng)電流2A，保護(hù)電流為4A，過流0. 3秒鐘啟動(dòng)保護(hù)功能，并且自鎖，排除外部故障后重新斷電啟動(dòng)系統(tǒng)并可自動(dòng)啟動(dòng)跟蹤狀態(tài)；(10)支持多種驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，支持直流有刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)，支持步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，支持交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)；(11)有手動(dòng)控制功能，方便太陽跟蹤系統(tǒng)調(diào)試，維護(hù)。

圖I為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)視圖；圖2為本實(shí)用新型作業(yè)流程圖；圖3為本實(shí)用新型執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)視圖。圖中1.太陽能電池板支架、2.高度角轉(zhuǎn)軸、3.支架、4.方位角轉(zhuǎn)軸、5.方位角步進(jìn)電機(jī)、6.減速器、7.傳動(dòng)齒輪組、8.高度角步進(jìn)電機(jī)、9.減速器、10.傳動(dòng)齒輪組。
具體實(shí)施方式
為更進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型為達(dá)到預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，
以下結(jié)合附圖和較佳實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)、特征以及功效詳細(xì)說明如后。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖I、圖2、圖3所示為本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)實(shí)施例之一，在該實(shí)施例中，本設(shè)計(jì)的太陽自動(dòng)追蹤系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)包括電子電路硬件設(shè)計(jì)、雙軸執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、算法設(shè)計(jì)、控制軟件和監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)等。電子電路部分包括探測(cè)板、控制板和驅(qū)動(dòng)板。雙軸執(zhí)行機(jī)構(gòu)由機(jī)械座、機(jī)械夾、齒輪組和步進(jìn)電機(jī)組成。算法設(shè)計(jì)主要包括視日運(yùn)動(dòng)軌跡算法和日出日落時(shí)間算法?？刂栖浖Ｊ脚袛?，步進(jìn)電機(jī)控制，時(shí)鐘芯片通信程序、模數(shù)轉(zhuǎn)換器控制程序和串口通信程序。監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)包括發(fā)送命令、接受數(shù)據(jù)并且顯示等。本設(shè)計(jì)的太陽自動(dòng)追蹤系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖I所示，將平行的太陽光通過聚光鏡頭中的濾光鏡片和凸透鏡片后相匯于四象限探測(cè)器上，再由四象限探測(cè)器檢測(cè)太陽位置從而輸出光電流，經(jīng)過信號(hào)調(diào)理模塊的轉(zhuǎn)換和放大電流電壓，再經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊傳輸給MCU,經(jīng)過計(jì)算得出太陽光斑在四象限探測(cè)器上的坐標(biāo)，進(jìn)而控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)整整個(gè)系統(tǒng)的姿態(tài)去追蹤太陽方位。本太陽自動(dòng)追蹤系統(tǒng)時(shí)刻將系統(tǒng)工作參數(shù)、工作模式和工作狀態(tài)通過串口傳送給PC機(jī)上的監(jiān)控界面。信號(hào)調(diào)理模塊主要是對(duì)微弱的光電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，然后再放大。模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊主要將放大后的電壓信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化。顯示模塊主要是在系統(tǒng)初始化階段，作為系統(tǒng)的人機(jī)交互接口，根據(jù)系統(tǒng)提示可以設(shè)置系統(tǒng)的經(jīng)度、緯度、日期和時(shí)間，并且可以實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的工作模式和工作狀態(tài)等信息。輸入模塊就是輸入系統(tǒng)所需 的工作參數(shù)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊是接受MCU的控制信號(hào)，根據(jù)控制信息輸出驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)所需的電流。硬件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的太陽自動(dòng)追蹤系統(tǒng)硬件部分包括聚光鏡頭、探測(cè)板、控制板和驅(qū)動(dòng)板。聚光鏡頭上安裝了濾光鏡片和凸透鏡片，目的是將平行太陽光濾除一部分后經(jīng)凸透鏡片相聚于凸透鏡片的焦點(diǎn)，即四象限探測(cè)器的中心。探測(cè)板包括四象限探測(cè)器、放大器即信息調(diào)理模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊和電源穩(wěn)壓模塊。四象限探測(cè)器根據(jù)四個(gè)象限上光強(qiáng)的不同輸出光電流，放大器將光電流進(jìn)行電流到電壓轉(zhuǎn)化并且放大，數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊將放大后的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為MCU能夠計(jì)算和處理的數(shù)字化信號(hào)，電壓穩(wěn)壓模塊起保護(hù)四象限探測(cè)器以免光電流過大燒壞?？刂瓢灏∕CU、時(shí)鐘芯片、IXD、獨(dú)立式按鍵、地址鎖存器、3-8譯碼器、與門以及非門?？刂瓢褰邮軄碜蕴綔y(cè)板的太陽光位置信息，經(jīng)過計(jì)算后輸出控制信息驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。MCU是整個(gè)系統(tǒng)的控制和計(jì)算核心。時(shí)鐘芯片為系統(tǒng)實(shí)時(shí)提供時(shí)間、日期數(shù)據(jù)。LCD顯示系統(tǒng)的工作模式和工作參數(shù)，其中工作參數(shù)包括當(dāng)?shù)氐慕?jīng)度和緯度，日期和時(shí)間。獨(dú)立式按鍵是初始化系統(tǒng)時(shí)輸入工作參數(shù)。驅(qū)動(dòng)板主要接受控制板的控制信息之后驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，進(jìn)而調(diào)整系統(tǒng)的姿態(tài)。聚光鏡頭設(shè)計(jì)聚光鏡頭由鏡頭、鏡筒和鏡座三部分組成。鏡座是由直徑3_的螺栓固定在探測(cè)板上。鏡筒是由鏡座內(nèi)壁的螺紋固定，使用螺紋可以調(diào)整透過凸透鏡片的太陽光線在四象限探測(cè)器上形成太陽光斑的直徑大小。凸透鏡鏡片由鏡筒內(nèi)壁的凹槽固定。濾光片是由鏡筒和鏡頭夾緊而固定。探測(cè)板設(shè)計(jì)系統(tǒng)探測(cè)板上安裝有四象限探測(cè)器模塊、信息調(diào)理模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和電源穩(wěn)壓模塊。四象限探測(cè)器型為號(hào)QP50-6，感光面圓直徑是7. 8mm，面積是50mm2。該探測(cè)器具有象限間隙小、分流阻抗高、暗電流小和高分辨率的特點(diǎn)。信息調(diào)理模塊選擇0PA4131，是TI公司的多用途差分運(yùn)算放大器的一種。[0043]模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊選擇AD7366，是AD公司的同步采樣的四通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器。電源穩(wěn)壓模塊選擇0PA131，是TI公司的多用途差分運(yùn)算放大器的一種。該模塊功能主要是對(duì)輸入電流進(jìn)行限制，防止太陽光強(qiáng)太大引起光電流過大而燒壞四象限探測(cè)器，同時(shí)也限制了四象限探測(cè)器的電壓，防止因?yàn)殡妷哼^高而擊穿四象限探測(cè)器。探測(cè)板是系統(tǒng)光電追蹤數(shù)據(jù)的來源，因?yàn)樗苯記Q定了系統(tǒng)的檢測(cè)精度。由于探測(cè)板需要安裝在太陽能電池板上，所以探測(cè)板設(shè)計(jì)的面積應(yīng)該盡量小。并且考慮到在太陽光強(qiáng)的直接照射下，溫度必然升高，以及安裝聚光鏡頭的需要，所以探測(cè)板上的元器件全部帖裝在探測(cè)板的反面，這樣有利于提高系統(tǒng)精度、便于安裝和維護(hù)。控制板設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制板上安裝有MCU、IXD、獨(dú)立式按鍵、時(shí)鐘芯片、串口 RS232芯片、電源模塊、地址鎖存器和譯碼器等?？刂瓢迨钦麄€(gè)系統(tǒng)的控制核心，主要是運(yùn)行視日運(yùn)動(dòng)軌跡算法、日出日落算法和接受檢測(cè)信號(hào)并發(fā)出控制步進(jìn)電機(jī)的指令等。由于系統(tǒng)初始化是在控制板上進(jìn)行的，所以安裝了 4個(gè)按鍵的鍵盤和IXD顯示屏，并且有與PC機(jī)通信的串口擴(kuò)展和時(shí)鐘芯片，還設(shè)置有連接探測(cè)板和連接驅(qū)動(dòng)板的接口。LCD顯示的是該系統(tǒng)所在的地理經(jīng)緯度，經(jīng)緯度數(shù)值可通過按鍵調(diào)整。驅(qū)動(dòng)板設(shè)計(jì)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)板采用經(jīng)典的L297+L298，最大驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)2A。L297+L298是驅(qū)動(dòng)兩相雙極性和四相單極性步進(jìn)電機(jī)的經(jīng)典電路設(shè)計(jì)，它的最大特點(diǎn)是外圍元件簡(jiǎn)單和工作穩(wěn)定性好。本系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)部分專門為輸入部分設(shè)置了緩沖隔離，在一定程度上可防止或減輕倒灌電流對(duì)系統(tǒng)的MCU造成損害。本系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)部分步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器設(shè)有工作狀態(tài)指示燈，在系統(tǒng)控制失靈時(shí)可幫助判斷步進(jìn)電機(jī)或上位機(jī)軟件工作是否正常。驅(qū)動(dòng)板以電路簡(jiǎn)捷，工作可靠為原則。軟件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的軟件主程序流程圖如圖2所示，軟件是分模塊設(shè)計(jì)的，其中包括以下幾個(gè)模塊 初始化過程，主要初始化系統(tǒng)的工作參數(shù)包括當(dāng)?shù)氐慕?jīng)度、緯度、日期和時(shí)
間。并且初始化時(shí)鐘芯片的時(shí)間，然后經(jīng)過日出日落時(shí)間算法計(jì)算出今天的日落時(shí)間和明天日出時(shí)間，將這兩個(gè)時(shí)間作為時(shí)鐘芯片的報(bào)警時(shí)間保存到時(shí)鐘芯片相對(duì)應(yīng)的RAM中。串口通信傳送系統(tǒng)工作參數(shù)和日出日落時(shí)間到監(jiān)控界面并顯示。 系統(tǒng)工作模式判斷，是指系統(tǒng)根據(jù)工作時(shí)間比如白天和黑夜不同，環(huán)境比如
晴天和陰雨天氣等不同，系統(tǒng)會(huì)選擇相應(yīng)的進(jìn)入不同的工作模式，并且會(huì)根據(jù)時(shí)間和環(huán)境的變化而變化的。 系統(tǒng)進(jìn)入視日運(yùn)動(dòng)軌跡模式，根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)度、緯度和時(shí)鐘芯片的日期、時(shí)間，通過計(jì)算當(dāng)積日、太陽日角、時(shí)差、太陽時(shí)角、太陽赤緯角，最后計(jì)算出太陽高度角和方位角。再由單片機(jī)控制高度角電機(jī)和方位角電機(jī)調(diào)整太陽能電池板姿態(tài)。 系統(tǒng)進(jìn)入四象限探測(cè)器追蹤模式后，四象限探測(cè)器實(shí)時(shí)檢測(cè)太陽光強(qiáng)在四個(gè)
象限的強(qiáng)度從而輸出光電流，經(jīng)放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換后，由MCU經(jīng)過計(jì)算控制高度角電機(jī)和方位角電機(jī)調(diào)整太陽能電池板姿態(tài)。 系統(tǒng)確認(rèn)為夜晚時(shí)，設(shè)置單片機(jī)處于待機(jī)模式。系統(tǒng)處于待機(jī)模式下，CPU停
止工作，以最小的耗電供應(yīng)狀態(tài)即“餓電流”供應(yīng)狀態(tài)。只有當(dāng)時(shí)鐘芯片喚醒單片機(jī)，系統(tǒng)才重新開始處于正常的追蹤太陽的工作模式。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是太陽自動(dòng)追蹤系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響到系統(tǒng)的精 度。根據(jù)太陽自動(dòng)追蹤系統(tǒng)本身的要求，設(shè)計(jì)雙軸執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須滿足以下條件執(zhí)行機(jī)構(gòu)的方位角跟蹤范圍必須達(dá)到-180° +180° ;高度角跟蹤范圍必須達(dá)到0° 90° ;平均跟蹤精度應(yīng)小于-1° +1° ;并且防止極限位置的鎖死；采用合理機(jī)構(gòu)，降低系統(tǒng)的工作能耗；在滿足以上要求的同時(shí)，盡量簡(jiǎn)化加工工藝和加工成本。本系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)如圖3所示，它是太陽高度角-方位角追蹤方式的機(jī)械裝置。其中，太陽能電池板安裝在太陽能電池板支架I上，對(duì)太陽方位角的追蹤是由方位角轉(zhuǎn)軸4旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)的，對(duì)太陽高度角的追蹤是由高度角轉(zhuǎn)軸2旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)的。配合方位角轉(zhuǎn)軸4安裝有方位角步進(jìn)電機(jī)5和減速器6，以及傳動(dòng)齒輪組7，配合高度角轉(zhuǎn)軸2安裝有高度角步進(jìn)電機(jī)8和減速器9,以及傳動(dòng)齒輪組10。這種追蹤系統(tǒng)的特點(diǎn)是追蹤精度聞，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，成本適中，并且機(jī)械支承結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)比較容易。監(jiān)控界面設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的監(jiān)控界面是基于上位機(jī)PC機(jī)與下位機(jī)即系統(tǒng)的MCU通過串口 R232協(xié)議進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，并且在PC機(jī)端根據(jù)傳送的數(shù)據(jù)分流后顯示和保存。上位機(jī)和下位機(jī)分工明確。下位機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集和控制現(xiàn)場(chǎng)的動(dòng)力裝置即步進(jìn)電機(jī)，并且接受上位機(jī)發(fā)送的命令，比如停止、開始和工作模式設(shè)置等。上位機(jī)接受下位機(jī)發(fā)送工作參數(shù)、工作模式、工作狀態(tài)等信息參數(shù)并保存。監(jiān)控界面還包括設(shè)計(jì)友好的人機(jī)交互界面等。監(jiān)控界面上設(shè)置有字符顯示，顯示了系統(tǒng)的經(jīng)度、緯度、日期和時(shí)間。監(jiān)控界面的儀表顯示的是當(dāng)前下位機(jī)MCU的太陽高度角和方位角，并且有精確的數(shù)字顯示。監(jiān)控界面還顯示了下位機(jī)系統(tǒng)的工作模式的提示，如程序控制模式，并且顯示當(dāng)前高度角和方位角度的正反轉(zhuǎn)情況和當(dāng)前步進(jìn)電機(jī)的狀態(tài)角。監(jiān)控界面還顯示了今日日落時(shí)間和明日日出時(shí)間。上面所述只是為了說明本實(shí)用新型，應(yīng)該理解為本實(shí)用新型并不局限于以上實(shí)施例，符合本實(shí)用新型思想的各種變通形式均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種太陽自動(dòng)追蹤系統(tǒng)，其特征在于，包括光電式追蹤機(jī)構(gòu)和輔助該光電式追蹤機(jī)構(gòu)追蹤太陽方位的視日運(yùn)動(dòng)軌跡算法追蹤模塊，所述光電式追蹤機(jī)構(gòu)包括檢測(cè)太陽方位的四象限探測(cè)器，太陽光通過聚光鏡頭匯聚于所述四象限探測(cè)器，由四象限探測(cè)器檢測(cè)太陽方位并且輸出光電流，所述光電流的電流電壓經(jīng)過信號(hào)調(diào)理模塊轉(zhuǎn)換和放大，再經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊數(shù)字化轉(zhuǎn)換并傳輸給中央處理器，經(jīng)過中央處理器的計(jì)算得出太陽光斑在四象限探測(cè)器上的坐標(biāo)，再對(duì)比視日運(yùn)動(dòng)軌跡算法追蹤模塊所提供的數(shù)據(jù)從而控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)整整個(gè)系統(tǒng)的姿態(tài)追蹤太陽方位。
2.如權(quán)利要求I所述的追蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述中央處理器采用MCU。
3.如權(quán)利要求2所述的追蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括和MCU電連接的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，該電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)有太陽高度角步進(jìn)電機(jī)和太陽方位角步進(jìn)電機(jī)。
4.如權(quán)利要求2所述的追蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述MCU電連接有時(shí)鐘芯片，該時(shí)鐘芯片給MUC提供日期、時(shí)間數(shù)據(jù)供MCU判斷待機(jī)或啟動(dòng)，該時(shí)鐘芯片同時(shí)為視日運(yùn)動(dòng)軌跡算法追蹤模塊提供日期、時(shí)間數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求2所述的追蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述MCU電連接有作為人機(jī)交互接口的顯不模塊和輸入模塊。
6.如權(quán)利要求2所述的追蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述MCU電連接有監(jiān)控平臺(tái)，所述監(jiān)控平臺(tái)采用PC機(jī)。
7.如權(quán)利要求3所述的追蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括安放太陽能電池板的支架，該支架由太陽高度角步進(jìn)電機(jī)和太陽方位角步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)做追蹤太陽方位的轉(zhuǎn)動(dòng)。
8.如權(quán)利要求I所述的追蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述四象限探測(cè)器、信號(hào)調(diào)理模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊安裝在探測(cè)板背向太陽光的一面，該探測(cè)板的同一面還安裝有電源穩(wěn)壓模塊。
9.如權(quán)利要求4所述的追蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述MCU、時(shí)鐘芯片安裝在控制板上，該控制板同時(shí)安裝有LCD顯示屏、電源模塊、輸入模塊所使用按鍵、地址鎖存器、譯碼器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種太陽自動(dòng)追蹤系統(tǒng)，包括光電式追蹤機(jī)構(gòu)和輔助該光電式追蹤機(jī)構(gòu)追蹤太陽方位的視日運(yùn)動(dòng)軌跡算法追蹤模塊，所述光電式追蹤機(jī)構(gòu)包括檢測(cè)太陽方位的四象限探測(cè)器，太陽光通過聚光鏡頭匯聚于所述四象限探測(cè)器，由四象限探測(cè)器檢測(cè)太陽方位并且輸出光電流，所述光電流的電流電壓經(jīng)過信號(hào)調(diào)理模塊轉(zhuǎn)換和放大，再經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊數(shù)字化轉(zhuǎn)換并傳輸給中央處理器，經(jīng)過中央處理器的計(jì)算得出太陽光斑在四象限探測(cè)器上的坐標(biāo)，再對(duì)比視日運(yùn)動(dòng)軌跡算法追蹤模塊所提供的數(shù)據(jù)從而控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)整整個(gè)系統(tǒng)的姿態(tài)追蹤太陽方位。
文檔編號(hào)G05D3/12GK202548648SQ20122017012
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月20日
發(fā)明者余濤, 寧開放, 李家國(guó), 陳繼平, 顧行發(fā), 高海亮 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所