專利名稱：太陽能跟蹤器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種太陽能跟蹤器，具體地說，涉及一種通過檢測整個太陽能面板的光電轉(zhuǎn)換效果調(diào)整太陽能面板位置的太陽能跟蹤器。
背景技術(shù)：
由于全球能源緊缺，促使人們?nèi)ふ倚碌奶娲茉?。在當前開發(fā)可在生資源中，太陽能是一種取之不盡用之不竭的清潔能源，不受地域的限制，有陽光的地方就可以利用。目前，太陽能設備均采用太陽能面板(光伏面板)將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，該面板固定安放，且具有一定的傾斜度。由于地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的影響，固定安放的太陽能面板不能根據(jù)光線的變化而相應的改變其角度，利用率較低。為了優(yōu)化太陽能面板對太陽能的利用率，需要將太陽能面板安裝在移動結(jié)構(gòu)上，該移動結(jié)構(gòu)可以根據(jù)太陽光線的強弱不斷的將太陽能面板垂直于太陽定位。現(xiàn)有的跟蹤器均利用光電探頭檢測光線的變換來實現(xiàn)太陽能面板的移動， 不能真實反映太陽能面板的光電轉(zhuǎn)換效果，精度差，光電轉(zhuǎn)換效率不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對太陽能跟蹤器存在的上述不足，提供了一種安裝方便、エ作穩(wěn)定可靠、承載能力強、光電轉(zhuǎn)換率高的新型太陽能跟蹤器。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種太陽能跟蹤器，該跟蹤器包括機械部分和控制部分，機械部分包括支撐殼體和設置在支撐殼體內(nèi)部的水平移動裝置，控制部分設置在支撐殼體內(nèi)底部，控制部分包括取樣電路、模擬放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機信號處理系統(tǒng)和步進電機驅(qū)動電路，取樣電路與太陽能面板連接，并對太陽能面板的即時充電電流取樣，獲得模擬電流信號，此信號通過模擬放大電路放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號存儲至單片機信號處理系統(tǒng)，單片機信號處理系統(tǒng)通過步進電機驅(qū)動電路與水平移動裝置連接，并控制水平移動裝置工作。優(yōu)選的是，水平移動裝置包括水平轉(zhuǎn)動軸、水平步進電機和帶制動電磁鐵的減速箱，水平轉(zhuǎn)動軸的一端與太陽能面板連接，另一端通過減速箱與水平步進電機連接，水平步進電機與步進電機驅(qū)動電路連接。優(yōu)選的是，支撐殼體內(nèi)還設置有豎直移動裝置，該豎直移動裝置與步進電機驅(qū)動電路連接，單片機信號處理系統(tǒng)通過步進電機驅(qū)動電路控制豎直移動裝置工作。優(yōu)選的是，豎直移動裝置包括殼體，殼體與水平轉(zhuǎn)動軸連接，殼體內(nèi)部設置有豎直轉(zhuǎn)動軸、豎直步進電機和帶制動電磁鐵的減速箱，豎直轉(zhuǎn)動軸的一端與太陽能面板連接，另一端通過減速箱與豎直步進電機連接，豎直步進電機與步進電機驅(qū)動電路連接。優(yōu)選的是，支撐殼體內(nèi)在豎直移動裝置的轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動的上、下兩邊最大位置處設置有限位開關。優(yōu)選的是，控制部分還設置有環(huán)境監(jiān)測電路，該環(huán)境監(jiān)測電路與單片機信號處理系統(tǒng)連接。
優(yōu)選的是，環(huán)境監(jiān)測電路與兩只反向安放在支撐殼體上的光電ニ極管連接。優(yōu)選的是，單片機信號處理系統(tǒng)的單片機采用AT80C2051系統(tǒng)。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明控制部分采用取樣電路對太陽能面板的即時充電電流進行檢測，即檢測整個太陽能面板的光電轉(zhuǎn)換效果，能夠真實反映太陽能面板的光電轉(zhuǎn)換效果，并通過不斷檢測和判斷，使太陽能面板始終處于最佳的光電轉(zhuǎn)換狀態(tài)，不需要探頭，能自動需找強光位置，調(diào)節(jié)精度高，同時也避免了電機的無效轉(zhuǎn)動；機械部分采用減速箱和步進電機進行轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動平穩(wěn)可靠，安裝使用方便，支撐殼體和轉(zhuǎn)動軸也是太陽能面板的承載部分，承載能力強。


附圖I為本發(fā)明具體實施方式
控制部分的電路原理圖。
附圖2為本發(fā)明具體實施方式
一的機械部分結(jié)構(gòu)示意圖。附圖3為本發(fā)明具體實施方式
ニ的機械部分結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進ー步說明。
具體實施方式
一如圖1、2所示，ー種單軸太陽能跟蹤器，該跟蹤器包括機械部分和控制部分1，機械部分包括支撐殼體2和設置在支撐殼體2內(nèi)部的水平移動裝置，控制部分I設置在支撐殼體2內(nèi)底部，控制部分包括取樣電路、模擬放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機信號處理系統(tǒng)和步進電機驅(qū)動電路，單片機信號處理系統(tǒng)的單片機采用AT80C2051系統(tǒng)。取樣電路與太陽能面板連接，并對太陽能面板的即時充電電流取樣，獲得模擬電流信號，此信號通過模擬放大電路放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號存儲至單片機信號處理系統(tǒng)，單片機信號處理系統(tǒng)通過步進電機驅(qū)動電路與水平移動裝置連接，并控制水平移動裝置工作。上述水平移動裝置包括水平轉(zhuǎn)動軸3、水平步進電機4和帶制動電磁鐵的減速箱5，水平轉(zhuǎn)動軸I的一端與太陽能面板連接，另一端通過減速箱5與水平步進電機4連接，水平步進電機4與步進電機驅(qū)動電路連接?？刂撇糠诌€設置有環(huán)境監(jiān)測電路，該環(huán)境監(jiān)測電路與單片機信號處理系統(tǒng)連接。環(huán)境監(jiān)測電路與兩只反向安放在支撐殼體2上的光電ニ極管連接。工作過程開啟太陽能跟蹤器，開機時取樣電路將太陽能面板的即時充電電流取樣，得到ー個能反映太陽能板光電轉(zhuǎn)換效果的電流信號A，此信號經(jīng)模擬放大電路放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成ー個數(shù)字信號送入單片機內(nèi)部的寄存器儲存，延時60S后單片機發(fā)出ー個指令使步進電機轉(zhuǎn)動ー個步進角度，然后停止。再次取樣讀取充電電流數(shù)據(jù)B和上次儲存的數(shù)據(jù)相比較，若A < B，則單片機再發(fā)出ー個前進的指令，使太陽能板再前進ー個角度，同時把數(shù)據(jù)B存到單片機延時200ms再次讀取數(shù)據(jù)C再比較，若B < C，則繼續(xù)重復上述過程，直到新的取樣數(shù)據(jù)和上一次的數(shù)據(jù)相等進入待機狀態(tài)；若B < A，和上述過程相同只是按相反的方向轉(zhuǎn)動，直到讀取的新的數(shù)據(jù)和上一次儲存的數(shù)據(jù)相等進入待機狀態(tài)。也就是說，開機后太陽能面板向著光線強的方向轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)到最強的位置即停止，進入待機狀態(tài)。進入待機狀態(tài)后，單片機每隔360S發(fā)出ー個轉(zhuǎn)動信號讓太陽能板轉(zhuǎn)動ー個步進単位I. 5°，然后讀取數(shù)據(jù)并和上一次存儲的數(shù)據(jù)相比較，若新讀取的數(shù)據(jù)大于儲存的數(shù)據(jù)單片機發(fā)出一個正轉(zhuǎn)的指令正轉(zhuǎn)ー個角度并再次讀取-比較-儲存，直到讀取的新數(shù)據(jù)和前一次儲存的數(shù)據(jù)相等。若讀取的數(shù)據(jù)小于儲存數(shù)據(jù)，則單片機發(fā)出一個反轉(zhuǎn)的指令反轉(zhuǎn)ー個角度并再次讀取-比較-儲存，直到讀取的新數(shù)據(jù)和前一次儲存的數(shù)據(jù)相等。調(diào)整單片機讀取和比較的時間間隔可以改變控制的靈敏度。由于本系統(tǒng)是靠檢測太陽能面板發(fā)電的效果即充電電流的大小來控制轉(zhuǎn)動的，因此，更能真實的反映太陽能板的工作狀態(tài)，同時也避免了電機的無效轉(zhuǎn)動。環(huán)境監(jiān)測工作過程當外部環(huán)境是陰天或者晚上黑天時，反向安放的兩只光電ニ極管都檢測到無光，環(huán)境檢測電路給單片機的2腳和3腳都送入一個高電平1，此種狀態(tài)跟蹤器不工作，進入休眠狀態(tài)。當兩只光電ニ極管受光照不一樣時，即兩只光電ニ極管輸出電平一高ー低時，說明天氣正常。此時單片機控制太陽能面板在一定范圍內(nèi)搜尋太陽，在搜尋轉(zhuǎn)動過程中，當轉(zhuǎn)到太陽能面板接近太陽照射時，太陽能面板即可產(chǎn)生12V以上的電壓，此電壓經(jīng)中斷生成電路給單片機的6腳(P3. 2)送入ー個中斷信號，使太陽能面板停止搜尋轉(zhuǎn)動，進入正常的工作狀態(tài)即待機狀態(tài)(同上)。如果在搜尋過程中沒有中斷信號產(chǎn)生，說明 是陰天天氣，搜尋轉(zhuǎn)動一段時間以后進入休眠狀態(tài)。只要當單片機P3.0和P3. I ロ的電平出現(xiàn)一高ー低時，系統(tǒng)再次進入搜尋狀態(tài)。水平步進電機毎次轉(zhuǎn)動之前P3. 7腳都要先輸出ー個信號讓制動電磁鐵停止制動，轉(zhuǎn)動完成再吸合制動。
具體實施方式
ニ 如圖1、3所示，ー種雙軸太陽能跟蹤器，該跟蹤器包括機械部分和控制部分1，機械部分包括支撐殼體2，支撐殼體2內(nèi)部設置有水平移動裝置和豎直移動裝置，控制部分I設置在支撐殼體2內(nèi)底部，控制部分I包括取樣電路、模擬放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機信號處理系統(tǒng)和步進電機驅(qū)動電路，單片機信號處理系統(tǒng)的單片機采用AT80C2051系統(tǒng)。取樣電路與太陽能面板連接，并對太陽能面板的即時充電電流取樣，獲得模擬電流信號，此信號通過模擬放大電路放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號存儲至單片機信號處理系統(tǒng)，單片機信號處理系統(tǒng)通過步進電機驅(qū)動電路分別與水平移動裝置和豎直移動裝置連接，并控制水平移動裝置和豎直移動裝置工作。上述水平移動裝置包括水平轉(zhuǎn)動軸3、水平步進電機4和帶制動電磁鐵的減速箱5，水平轉(zhuǎn)動軸3的一端與太陽能面板連接，另一端通過減速箱5與水平步進電機4連接，水平步進電機4與步進電機驅(qū)動電路連接。上述豎直移動裝置包括殼體6，殼體6與水平轉(zhuǎn)動軸3連接，殼體6內(nèi)部設置有豎直轉(zhuǎn)動軸7、豎直步進電機8和帶制動電磁鐵的減速箱9，豎直轉(zhuǎn)動軸7的一端與太陽能面板連接，另一端通過減速箱9與豎直步進電機8連接,豎直步進電機8與步進電機驅(qū)動電路連接。殼體6內(nèi)在豎直轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動的上、下兩邊最大位置處設置有限位開關?？刂撇糠诌€設置有環(huán)境監(jiān)測電路，該環(huán)境監(jiān)測電路與單片機信號處理系統(tǒng)連接。環(huán)境監(jiān)測電路與兩只反向安放在支撐殼體2上的光電ニ極管連接。其工作過程和環(huán)境監(jiān)測工作過程同具體實施方式
一。但水平轉(zhuǎn)動裝置和豎直轉(zhuǎn)動裝置的控制是分時進行的，即水平控制一段時間再豎直控制一段時間。水平步進電機的控制信號在單片機的Pl. 4、Pl. 5、Pl. 6、Pl. 7腳輸出，豎直步進電機的控制信號在單片機的Pl. O、Pl. I、Pl. 2、Pl. 3腳輸出，它們的工作時間為水平控制120分鐘，豎直控制24分鐘，即Pl. 4-P1. 7輸出120分鐘，Pl. 4-P1. 7工作24分鐘，這樣依次循環(huán)。
權(quán)利要求
1.一種太陽能跟蹤器，該跟蹤器包括機械部分和控制部分，其特征在于機械部分包括支撐殼體和設置在支撐殼體內(nèi)部的水平移動裝置，控制部分設置在支撐殼體內(nèi)底部，控制部分包括取樣電路、模擬放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機信號處理系統(tǒng)和步進電機驅(qū)動電路，取樣電路與太陽能面板連接，并對太陽能面板的即時充電電流取樣，獲得模擬電流信號，此信號通過模擬放大電路放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字電流信號存儲至單片機信號處理系統(tǒng)，單片機信號處理系統(tǒng)通過步進電機驅(qū)動電路與水平移動裝置連接，并控制水平移動裝置工作。
2.如權(quán)利要求I所述的太陽能跟蹤器，其特征在于水平移動裝置包括水平轉(zhuǎn)動軸、水平步進電機和帶制動電磁鐵的減速箱，水平轉(zhuǎn)動軸的一端與太陽能面板連接，另一端通過減速箱與水平步進電機連接，水平步進電機與步進電機驅(qū)動電路連接。
3.如權(quán)利要求2所述的太陽能跟蹤器，其特征在于支撐殼體內(nèi)還設置有豎直移動裝置，該豎直移動裝置與步進電機驅(qū)動電路連接，單片機信號處理系統(tǒng)通過步進電機驅(qū)動電路控制豎直移動裝置工作。
4.如權(quán)利要求3所述的太陽能跟蹤器，其特征在于豎直移動裝置包括殼體，殼體與水平轉(zhuǎn)動軸連接，殼體內(nèi)部設置有豎直轉(zhuǎn)動軸、豎直步進電機和帶制動電磁鐵的減速箱，豎直轉(zhuǎn)動軸的一端與太陽能面板連接，另一端通過減速箱與豎直步進電機連接，豎直步進電機與步進電機驅(qū)動電路連接。
5.如權(quán)利要求4所述的太陽能跟蹤器，其特征在于殼體內(nèi)在豎直移動裝置的轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動的上、下兩邊最大位置處設置有限位開關。
6.如權(quán)利要求I所述的太陽能跟蹤器，其特征在于控制部分還設置有環(huán)境監(jiān)測電路，該環(huán)境監(jiān)測電路與單片機信號處理系統(tǒng)連接。
7.如權(quán)利要求6所述的太陽能跟蹤器，其特征在于環(huán)境監(jiān)測電路與兩只反向安放在支撐殼體上的光電ニ極管連接。
8.如權(quán)利要求I至7任意一項所述的太陽能跟蹤器，其特征在于單片機信號處理系統(tǒng)的單片機采用AT80C2051系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種太陽能跟蹤器，包括機械部分和控制部分，機械部分包括支撐殼體和設置在支撐殼體內(nèi)的水平移動裝置，控制部分設置在支撐殼體內(nèi)底部，控制部分包括取樣電路、模擬放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機信號處理系統(tǒng)和步進電機驅(qū)動電路，取樣電路與太陽能面板連接，對太陽能面板的即時充電電流取樣，獲得模擬電流信號，此信號通過模擬放大電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號存儲至單片機信號處理系統(tǒng)，單片機信號處理系統(tǒng)通過步進電機驅(qū)動電路與水平移動裝置連接，控制水平移動裝置工作。本發(fā)明采用取樣電路對太陽能面板的即時充電電流進行檢測，真實反映太陽能面板的光電轉(zhuǎn)換效果，使太陽能面板始終處于最佳的光電轉(zhuǎn)換狀態(tài)，調(diào)節(jié)精度高。
文檔編號G05D3/12GK102866711SQ20121032206
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月4日
發(fā)明者趙君, 宮正基, 趙爾東 申請人:青島萊斯菲爾科工貿(mào)有限公司