本發(fā)明涉及一種太陽能跟蹤系統(tǒng)，尤其是一種智能型太陽能跟蹤系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人類所面臨的能源問題越來越突出，太陽能作為一種清潔能源，無疑受到各國的普遍重視。如何提高太陽能的利用效率成為研究熱點(diǎn)，太陽跟蹤是提高利用率的一種途徑。

目前太陽跟蹤的方式有多種，主要有光電式和機(jī)械式。前者為被動(dòng)跟蹤，受環(huán)境影響較大，尤其在多云或陰天時(shí)；后者為主動(dòng)式，其原理是通過程序計(jì)算出太陽位置，控制步進(jìn)電機(jī)跟蹤太陽；目前國內(nèi)大多數(shù)采用后者的方式。但這種跟蹤方式會(huì)存在累積誤差，主要原因是采用的太陽位置坐標(biāo)模型不夠精確；由于是開環(huán)控制，機(jī)械結(jié)構(gòu)變形及電機(jī)在執(zhí)行過程中產(chǎn)生的誤差難以消除，跟蹤的精度隨運(yùn)行時(shí)間的增加而降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種智能型太陽能跟蹤系統(tǒng)，提高了跟蹤精度，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)跟蹤。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

智能型太陽能跟蹤裝置主要由微處理器控制單元、光電檢測(cè)單元、液晶顯示模塊、存儲(chǔ)單元和鍵盤及相應(yīng)的外圍電路、手動(dòng)控制單元等組成。

所述微處理器控制單元主要是選用LPC2290微控制器，并通過外部存儲(chǔ)器接口，可將存儲(chǔ)器配置成4組，每組容量高達(dá)16MB，共64MB。

所述光電檢測(cè)單元由一個(gè)四象限光敏二極管探測(cè)器組成。四象限光敏二極管2CU301是在同一芯片上制做4個(gè)二極管單片(它們之間有十字溝槽間隔)。4個(gè)二極管單元相當(dāng)于直角坐標(biāo)系中的4個(gè)象限，每個(gè)象限的二極管有自己的輸出。當(dāng)照射在4個(gè)象限光敏二極管上的光斑圖像位于十字形劃線的中心時(shí)，代表4個(gè)象限的光敏二極管各自的輸出相等，經(jīng)過運(yùn)算放大器對(duì)信號(hào)處理后，輸出為零。當(dāng)光斑產(chǎn)生相對(duì)于十字形劃分線的任何位移時(shí)，都會(huì)使4個(gè)象限光敏二極管的輸出隨之變化，運(yùn)算放大器的輸出也隨之產(chǎn)生相對(duì)位移方向上的正負(fù)變化，從而可以確定物體在2維方向上的位移。為減小環(huán)境光的干擾和提高檢測(cè)單元的敏感度，4象限光敏二極管探測(cè)器可以放置在一個(gè)長方形桶狀內(nèi)，采用透光性比較好的材料為長方形桶做一個(gè)蓋子，以防止由于遮光或覆蓋灰塵而發(fā)出錯(cuò)誤信號(hào)。

所述液晶顯示模塊選用RT12864-M，內(nèi)嵌ST7920中文字型點(diǎn)矩陣LCD驅(qū)動(dòng)/控制器，它可以顯示字母、數(shù)字符號(hào)、中文字型以及自定義圖形。顯示RAM、字符產(chǎn)生器、液晶驅(qū)動(dòng)和控制電路均包含在一個(gè)芯片內(nèi)。

所述存儲(chǔ)模塊是在系統(tǒng)內(nèi)擴(kuò)展了2MB的FLASH存儲(chǔ)器，采用SST39VF160。

太陽能坐標(biāo)模型采用方位-俯仰跟蹤方式，在任意時(shí)刻，地球上任一點(diǎn)的太陽位置與該時(shí)刻太陽赤緯、太陽時(shí)角以及該點(diǎn)的地理緯度有關(guān)，具體公式為

太陽高度角

太陽方位角

式中：h為太陽高度角；Φ為觀測(cè)者所在地理緯度，不論南北，一律取正；δ為太陽赤緯角；t為太陽時(shí)角。在計(jì)算太陽赤緯和太陽時(shí)角時(shí)采用了最新的基準(zhǔn)歷元，考慮了歲差和章動(dòng)的影響，在1950—2050年內(nèi)的計(jì)算誤差不超過0.01°。

本發(fā)明的有益效果是：智能型太陽能跟蹤裝置采用基于32位嵌入式微控制器LPC2290構(gòu)建平臺(tái)，采用以程控跟蹤為主、光電跟蹤為輔的跟蹤方式，提高了跟蹤精度，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)跟蹤，對(duì)于實(shí)現(xiàn)大型太陽能熱發(fā)電具有重要意義。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是太陽能跟蹤系統(tǒng)組成圖。

圖2是檢測(cè)單元電路。

圖3是光敏面形狀。

圖4是LPC2290和RT12864-M連接圖。

圖5是LPC2290和SST39VF160連接圖。

具體實(shí)施方式

在圖1中，智能型太陽能跟蹤裝置主要由微處理器控制單元、光電檢測(cè)單元、液晶顯示模塊、存儲(chǔ)單元和鍵盤及相應(yīng)的外圍電路、手動(dòng)控制單元等組成。

在圖2中，所述光電檢測(cè)單元由一個(gè)四象限光敏二極管探測(cè)器組成。四象限光敏二極管2CU301是在同一芯片上制做4個(gè)二極管單片(它們之間有十字溝槽間隔)。4個(gè)二極管單元相當(dāng)于直角坐標(biāo)系中的4個(gè)象限，每個(gè)象限的二極管有自己的輸出。當(dāng)照射在4個(gè)象限光敏二極管上的光斑圖像位于十字形劃線的中心時(shí)，代表4個(gè)象限的光敏二極管各自的輸出相等，經(jīng)過運(yùn)算放大器對(duì)信號(hào)處理后，輸出為零。當(dāng)光斑產(chǎn)生相對(duì)于十字形劃分線的任何位移時(shí)，都會(huì)使4個(gè)象限光敏二極管的輸出隨之變化，運(yùn)算放大器的輸出也隨之產(chǎn)生相對(duì)位移方向上的正負(fù)變化，從而可以確定物體在2維方向上的位移。

在圖3中，檢測(cè)光斑的4象限運(yùn)動(dòng)電路。其中VD1、VD2正極分別接在CU301的“2”、“3”端，VD3、VD4正極分別接在CU301的“1”、“4”端。這樣X軸、Y軸的輸出信號(hào)即可顯示出光斑是否在中心位置，當(dāng)控制器檢測(cè)到光斑在中心位置上時(shí)即發(fā)出中斷信號(hào)。

在圖4中，液晶顯示模塊選用RT12864-M，內(nèi)嵌ST7920中文字型點(diǎn)矩陣LCD驅(qū)動(dòng)/控制器，它可以顯示字母、數(shù)字符號(hào)、中文字型以及自定義圖形。顯示RAM、字符產(chǎn)生器、液晶驅(qū)動(dòng)和控制電路均包含在一個(gè)芯片內(nèi)。

在圖5中，LPC2290與SST39VF160連接，SST39VF160的片選信號(hào)為CS0，將其配置成Bank0，其訪問的起始地址為0x80000000，即LPC2290的Bank0存儲(chǔ)空間。SST39VF160是16位總線接口，A0腳空置，只使用LPC2290的地址總線A1~A20。