专利名称：锚泊浮标用太阳能自动跟踪控制器的制作方法
技术领域：
本发明属于太阳能电源技术领域，涉及一种能检测出太阳光方位，使锚泊浮标用太阳能电池板能自动跟踪太阳方位的锚泊浮标用太阳能自动跟踪控制器。
背景技术：
当今，浮标系统在海洋资源开发、环境预报、海上运动、防灾救灾、国防建设和科学 研究等领域发挥着重要作用。按系留方式区分，浮标系统可分为系留式和自由漂移式两种。 这两种系统本身又可分成水面和水下的浮标系统。不论何种浮标系统，浮标电源是浮标系 统的重要部分，浮标电源技术也是浮标技术重点攻关技术之一。目前，浮标系统使用的供 电方式有两种一是只用蓄电池，二是采用太阳能电池+蓄电池。只用蓄电池的供电方式， 蓄电池需要定期换回对其重新充电，这不仅给浮标管理带来较大的工作量，而且需要较大 的维持费用支持。采用太阳能电池+蓄电池的供电方式，晴天白昼利用太阳能电池供电系 统对浮标系统进行供电，并对蓄电池进行充电；夜晚或阴雨天由蓄电池对浮标系统供电，因 此，第二种供电方式克服了第一种供电方式的缺点，也正因此，第二种供电方式在浮标系统 中得到广泛的应用。目前，公知的浮标用太阳电池供电系统中电池板的安装方法有两种一是使用一 块电池板，并采用固定的安装方法；二是把几块太阳能电池板安装在一个棱台的侧板上，而 棱台是固定在浮标上的。浮标在海上，由于受风、浪、流的影响，其方向是不定的。显然，使 用一块固定安装的电池板，电池板会因风、浪、流的影响而偏离最佳的受光角度，并且不能 自动调节使之处于最佳的受光位置。把几块太阳能电池板安装在一个棱台的侧板上，虽然 能保证总有一块、或几块、或部分电池板朝向太阳光，但难以保证这些电池板都位于最佳的 受光角度，并且总有电池板位于阴影面，这大大地降低了太阳能电池板的利用率。陆上用的太阳能自动跟踪控制器在陆上太阳能装置中得到了广泛应用，但陆上用 太阳能装置中的电池板除了跟踪太阳的运动外，没有其它外力使之转动或漂动。而海上浮 标上的太阳能装置中的电池板则不一样，它会因海上风、浪、流的影响而使其采光面漂浮不 定，因而，陆上用太阳能自动跟踪控制器不能用于控制浮标上的太阳能装置中电池板。
发明内容
为了克服现有的浮标用太阳能电池供电系统中太阳能电池板不能自动调节或利 用率低的不足，以及克服陆上用太阳能自动跟踪控制器不能用于控制浮标上的太阳能装置 中电池板的缺点，本发明提供一种锚泊浮标用太阳能自动跟踪控制器，该控制器的输出控 制信号连接至一个驱动太阳能电池板的微型步进电机，使太阳能电池板能跟踪太阳，一旦 电池板因风、浪、流的影响而偏离最佳的受光角度，通过自动调节，整个太阳能电池板能调 节到最佳的受光方位。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种锚泊浮标用太阳能自动跟踪控 制器，包括太阳能传感器、太阳能传感器安装棱台、智能充电模块、微处理器、连接微处理器的按键、A/D转换器、PC机、步进电机驱动器以及DC-DC转换器；所述的太阳能传感器安装 棱台为用板材做成的正十二边形的棱台，棱台侧板的倾 角等于浮标安装地点太阳的高度角，棱台的十二个侧板及上、下端面板的中心处各有一个 通孔；所述的太阳能传感器包括筒体及设置在筒体内的一块横隔板、一个光敏电阻以及 信号放大与转换电路；所述的筒体为前端开口、后端带有端盖的壳体，并且后端盖的中心处 有一个通孔，在筒体的内腔中置有一横隔板，该横隔板上固定光敏电阻和布置信号放大与 转换电路，光敏电阻固定在横隔板的中心处，光敏电阻的检测面在筒体内朝向前端口，并从 前端口受光，光敏电阻的引脚和信号放大与转换电路连接；整个太阳能传感器的输出引脚 经筒体的后端盖中心孔引出筒体外，之后再经其安装棱台下端面板的中心孔引出棱台外；所述的正十二边形棱台各侧板孔内各放置一个太阳能传感器用于检测太阳光的 方位，每个侧板通孔外表孔口处贴装尺寸孔口相同的透光玻璃；所述的太阳光方位传感器 中的光敏电阻的检测面与其安装侧板的平面平行；所述的正十二边形棱台的上端面板的中 心孔内放置一个太阳能传感器用于检测太阳的辐照强度，当太阳的辐照度低于或高于工作 照度时，自动跟踪控制器就输出关机或开机信号，在上端面板的中心孔外表孔口处贴装尺 寸与孔口相同的透光玻璃。所述的太阳能传感器安装棱台固定在锚泊浮标上一个太阳光不被遮挡的水平面 上，其上、下端面与水平面平行；被控制的太阳能电池板安装在锚泊浮标上一个太阳光不被 遮挡的水平面上，其倾角与太阳能传感器安装棱台侧板的倾角等同，都等于浮标安装地点 太阳的高度角；太阳能传感器安装棱台各侧板上的太阳能传感器采集太阳光照强度，其输 出电压信号经A/D转换后送入微处理器，微处理器经过比较后可确定太阳光与当前太阳能 电池板受光面垂直线之间的夹角，微处理器控制步进电机驱动器驱动步进电机使太阳能电 池板转动到最佳受光方位。所述的微处理器的型号为PHILIPS公司推出的ARM7TDMI-S架构的LPC2148，其中 的固件完成电源控制、太阳能传感器信号的采样、太阳光与当前太阳能电池板受光面垂直 线之间夹角的计算、电机驱动；系统设计成完全中断驱动；严谨的串口通讯协议保证了通 讯的可靠性；将固件中的程序分为调试模式和正常工作模式；配合硬件实现了系统的极低 功耗；串口通讯软件采用LabVIEW编写，该通讯软件具有良好的可移植性和人机界面，另外 采用严谨的通讯协议及超时重发机制，用于设置参数，读取数据及调试信息；微处理器自带 实时时钟，其工作模式是整个系统在大部分时间都处于休眠状态，根据设定时间间隔唤醒 系统，实现光照采样及驱动电机转动，完成后，又重新转入休眠状态；控制系统采用太阳能 电池板供电，其光电池将太阳能转换成电能，存储于蓄电池中；在太阳落山后，将整个系统 休眠，以减少功耗，到第二天太阳升起时，才重新将系统唤醒。所述的DC-DC转换器的型号为美国国家半导体公司推出的LM-2596，它不但能提 供稳定的电压和大电流输出，而且具有低功耗特性，且可以开关转换。所述的智能充电模块的智能充电管理芯片的型号为美国德州仪器推出的UC3906。所述的步进电机驱动器采用美国德州仪器生产的微型电机驱动集成电路芯片 L293，结合固件程序，能够精确控制步进电机，形成准闭环控制。所述的A/D转换器的型号为微芯公司推出的MCP3208，具有12位转换精度，且可以通过SPI接口进行转换控制。电路中使用两个MCP3802进行总线式连接，可扩展16路A/D 转换通道。本发明与现有技术相比，具有以下的优点一是把太阳能传感器安装在固定于浮 标上的正十二边形棱台的各侧板孔内，由于正十二边形棱台的对称性，即使浮标因风、浪、 流的影响转动或漂移，总能检测出太阳光与当前太阳能电池板受光面垂直线之间的夹角， 通过控制器的驱动操作，从而使太阳能电池板能自动跟踪太阳光；二是太阳能传感器及其 安装棱台、控制电路的结构简单、成本低，因此，本发明的性价比显然优越于把几块太阳能 电池板安装在一个棱台侧面上的技术。
图1是本发明锚泊浮标用太阳能自动跟踪控制器的结构框图；图2是本发明太阳能传感器安装棱台示意图；
图3是本发明太阳能传感器8的结构的立体示意图；图4是本发明太阳能传感器8的俯视示意图；图5是本发明微处理器接口电路原理图；图6是本发明按键电路原理图；图7是本发明RS232通讯接口电路原理图；图8是本发明步进电机驱动接口电路原理图；图9是本发明DC-DC转换模块电路原理图；图10是本发明智能充电管理电路原理图；图11是本发明微处理器3. 3V电源电路原理图；图12是本发明太阳能传感器电流采样电路原理图；图13是本发明A/D转换电路原理图；图14是本发明JTAG调试接口电路原理图；图15是本发明系统复位电路原理图；图16是本发明系统时钟以及实时时钟电路原理图；图17是本发明主程序流程图；图18是本发明按键功能处理流程图；图19是本发明工作\休眠处理流程图；图20是本发明上位PC机端软件界面。
具体实施例方式以下结合附图给出的实施例对本发明说明如下本锚泊浮标用太阳能自动跟踪控制器包括下述的硬件和软件。本锚泊浮标用太阳能自动跟踪控制器的硬件参见图1，一种锚泊浮标用太阳能自动跟踪控制器，包括微处理器5、按键6、太阳 能传感器安装棱台7、太阳能传感器8、A/D转换器9、步进电机驱动器11、智能充电模块2、 DC-DC转换器4。微处理器5LPC2148是整个系统的核心，它通过串口与PC机10通讯，获取 系统的设置参数和交互信息；微处理器5内部具有实时时钟，通过设置可使微处理器5从休眠状态中唤醒，每次唤醒，太阳能传感器8的输出电压信号经过A/D转换器9转换为数字 信号后输入微处理器5，微处理器5经过比较后可确定太阳光与当前太阳能电池板1受光 面垂直线之间的夹角，微处理器5控制步进电机驱动器11驱动步进电机使太阳能电池板1 转动到最佳受光方位；太阳能电池板1在采光过程中，通过智能充电模块2的充电管理芯片 UC3906对阀控式密封铅酸蓄电池3进行充电；蓄电池3提供系统的整体电源，该电源通过 DC-DC转换器4变换为5V直流稳压电源，5V直流电源为步进电机驱动器11、太阳能传感器 8中信号处理电路供电，同时经过图11中芯片AS1117-3. 3转换为微处理器5所需的3. 3V 工作电压；DC-DC转换器4的型号为LM-2596，其使能控制脚为低电平使能，接入微处理器 5，当微处理器5进入休眠状态时，可以关闭5V直流，转为微处理器5外接纽扣电池供电，此 时系统只需5uA的电流。 本锚泊浮标用太阳能自动跟踪控制器硬件的特点如下1、12路均勻分布在传感 器安装棱台7上的太阳能传感器8将所采集的光照强度经A/D转换器9输入微处理器5， 微处理器5根据最强光照传感器所在的位置以及当前太阳能电池板1所在的位置，可确定 太阳光与当前太阳能电池板1受光面垂直线之间的夹角，使太阳能电池板1进行太阳最佳 光照跟踪。2、系统电源为太阳能电池板1经智能充电模块2向阀控式密封铅酸蓄电池3充 电，所述蓄电池3为12V/7Ah，它经DC-DC转换器4向系统供电。3、微处理器5采用PHILIPS 公司推出的ARM7TDMI-S架构的LPC2148，在固件程序中以响应事件为驱动，保证了程序的 稳定性；精确控制步进电机的步进方式；计算太阳光与当前太阳能电池板1受光面垂直线 之间的夹角；微处理器5自带的实时时钟，可以让系统进入极低功耗的休眠状态，并根据系 统要求进行唤醒；微处理器5通过串口与PC机10连接，通过PC机10端的软件，可以调试、 设置微处理器5的工作参数，该软件在LabVIEW环境下运行；微处理器5系统最终的工作形 式是在脱机状态下运行，即无需与PC机10连接；控制系统的工作模式是整个系统大部分 时间工作在低功耗的休眠状态下，根据设定的时间间隔唤醒系统，唤醒后，根据太阳能电池 板1偏离太阳光的角度对太阳能电池板1进行一次校正，完成之后，又重新进入休眠状态； 当在晚上或者阴雨天气时，系统工作在休眠模式。4、DC_DC转换器4的型号为美国国家半导体公司的LM-2596，它不但能提供稳定的 电压和大电流输出，而且具有低功耗特性，且可以开关转换。5、步进电机驱动器11采用美国德州仪器生产的微型电机驱动集成电路芯片 L293，结合固件程序，能够精确控制步进电机，形成准闭环控制。6、A/D转换电路9采用微芯公司的MCP3802芯片，具有12位转换精度，且可以通 过SPI接口进行转换控制。电路中使用两个MCP3802进行总线式连接，可扩展16路A/D转 换通道。下面对系统硬件各部分进行详细介绍。< 一 >太阳能传感器安装棱台图2是太阳能传感器安装棱台7的示意图，所述的太阳能传感器安装棱台7为用 板材做成的正十二边形的棱台，棱台各侧板7-3的倾角等于浮标安装地点太阳的高度角， 棱台各侧板7-3中心处各有一个通孔7-4，上端面板7-1中心处有一个通孔7-2，下端面板 7-5中心处有一个通孔7-6。〈二〉太阳能传感器
参见图3和图4，所述的太阳能传感器8包括筒体8-4及设置在筒体8_4内的一 块横隔板8-3、一个光敏电阻8-1以及信号放大与转换电路8-2 ；所述的筒体8-4为前端开 口、后端带有端盖的壳体，并且后端盖的中心处有一个通孔，在筒体8-4的内腔中置有一横 隔板8-3，该横隔板8-3上固定光敏电阻8-1和布置信号放大与转换电路8-2，光敏电阻8-1 固定在横隔板8-3的中心处，光敏电阻8-1的检测面在筒体8-4内朝向前端口，并从前端口 受光，光敏电阻8-1的引脚和信号放大与转换电路8-2连接；整个太阳能传感器8的输出引 脚经筒体8-4的后端盖中心孔引出筒体8-4外，之后再经其安装棱台7下端面板7-5的中 心孔7-6引出棱台7外。参见图2，所述的传感器安装棱台7各侧板7-3的通孔7-4内各放置一个太阳能传 感器8用于检测太阳光的方位，每个侧板7-3的通孔7-4外表处贴装尺寸与通孔7-4相同的 透光玻璃；所述的太阳光方位传感器8中的光敏电阻8-1的检测面与其安装侧板7-3的平 面平行；所述的传感器安装棱台7的上端面板7-1的中心孔7-2内放置一个太阳能传感器 8用于检测太阳的辐照强度，当太阳的辐照度低于或高于工作照度时，自动跟踪控制器就输 出关机或开机信号，在上端面板7-1的中心孔7-2外表处贴装尺寸与通孔7-2相同的透光 玻璃。〈三〉微处理器LPC2148接口电路LPC2148是基于一个支持实时仿真和嵌入式跟踪的32/16位ARM7 TDMI-S CPU的 微控制器，并带有32kB SRAM和512kB嵌入的高速Flash存储器。128位宽度的存储器接口 和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟速率下运行。内置了宽范围的串行通信接 口(多个UART、SPI、SSP多个32位定时器、45个高速GPIO 口以及多达9个边沿或电平触 发的外部中断管脚，资源非常丰富。自带的实时时钟使系统在休眠状态下只需一个3V的纽 扣电池就能工作，耗电仅需要5uA。较小的封装和很低的功耗等特点使LPC2148特别适用于 本发明的要求。参见图5，微控制器5采用JTAG接口，可以方便的对程序进行在线调试和烧录，读 写flash中的数据。参见图13，A/D转换器9中，具有SPI接口的A/D转换芯片MCP3802检测12路太 阳能传感器的采光能量，通过SPI通讯输入微处理器5。实时时钟是LPC2148内部自带，只需配置外部晶振电路和纽扣电池，即可工作在 正常模式或者休眠模式下。参见图6，按键1(查找)、按键2(后退)、按键3(记录)、按键4(向右)、按键5(向 左)分别用于人工控制时的“开启一次校正”、“归位”、“记忆状态”、“电机右转”、“电机左 转，，。参见图7， 串口通讯电路用于微处理器5与PC机10进行调试信息及系统状态等通 讯。参见图8，I/O 口 Pl. 16，Pl. 17，Pl. 18，P0. 28，P0. 29，P0. 30 分别接入步进电机驱
动器11的输入引脚。参见图15，系统复位电路采用具有手动复位和电压监视的MAX811进行管理。参见图16，32. 768MHz和11. 059MHz振荡电路分别为实时时钟和系统时钟接口提 供精准的振荡频率。
〈四〉步进电机驱动电路参见图8，步进电机驱动电路11采用L293作为驱动芯片，通过程序进行细分控制，可以精确地控制驱动太阳能电池板1的微型步进电机左转或者右转1. 8度，并且在LPC2148 中采用一中断引脚定位转轴的零点位置。<五>DC_DC转换电路参见图9，在该电路中，当蓄电池3电压超过7V时，LM2596的使能端被拉低，DC-DC 转换器4开始工作，并向系统提供5V电压；若蓄电池3电压小于7V，LM-2596使能端拉高， 转换自动关闭，停止向系统供电。〈六〉智能充电电路参见图10，太阳能电池板1在光照正常时，提供额定18V直流电压和300mA直流电 流，它通过智能充电管理芯片UC3906向阀控式密封铅酸蓄电池3充电；UC3906可以自动管 理铅酸蓄电池3的快充、勻充以及浮充过程，因此可以提高蓄电池3的效率和寿命，达到真 正的免维护使用。铅酸蓄电池3的额定电压为12V，容量为7Ah，浮充电压为13.8V，过充电 压为15V，最大充电电流为250mA。〈七〉太阳能传感器电路参见图12，太阳能传感器8主要是由光敏电阻8-1组成的光照电流采样电路。电 路采用MAX471芯片，将光敏电阻8-1感应光照产生的电流信号，按一定比例转换为电压信 号输出。系统中有13路太阳能传感器8，其中12路均勻分布在安装棱台7侧板7-3的通孔 7-4内为判断太阳的最佳方位提供数据，另一路安装在棱台7上端面板7-1的通孔7-2内， 用于确定环境光照，如晴天还是阴天，也用于辅助实时时钟确定白天或者黑夜。本锚泊浮标用太阳能自动跟踪控制器的软件本锚泊浮标用太阳能自动跟踪控制器的控制软件包括两部分LPC2148中的固件 及上位PC机的通讯软件。< 一 >固件编程本控制系统的固件程序在Windows XP操作系统下，采用ADS1. 2进行编程，语言主 要采用C语言。本控制系统的固件程序流程图如图17、图18和图19所示，首先，系统进行初始化， 中断配置、实时时钟配置、电机转动至零点、串口通讯配置、SPI接口设置，如无按键按下，系 统进入自动操作。实时时钟每隔5分钟进行一次中断，根据光照环境和时间段，判断是否进 行太阳能电池板1的方位校正或者休眠。若进行校正，则执行AD采集，对12路A/D转换值 进行最大值比较，进而计算当前太阳能电池板1偏离最佳光照的相对位置，以输出信号控 制驱动太阳能电池板1步进电机转动，进行太阳能电池板1的方位校正。当有按键按下，“查找”按键使太阳能电池板1进行一次最佳方位的校正；“后退” 按键使驱动太阳能电池板1的步进电机转动至零点，并记录状态参数；“记录”按键使系统 记录当前状态参数；“向左”和“向右”按键使驱动太阳能电池板1的步进电机逆时针或者 顺时针方向转动。当接收到串口数据时，根据串口数据帧的格式，进行命令解释，进入相关处理，如 参数的读写、调试信息等。
〈二〉上位PC机的通讯软件上位PC机10的界面如图20所示，该软件主要用于显示与设定系统的工作参数。 当系统工作在校正方位状态中，LED显示控件为红色；当系统在休眠中，LED显示控件为绿 色；界面中的“系统时间”显示实时时钟的数据，并可通过“时钟图标”设定系统的实时时钟； “自动/手动”用于选择以自动或者手动方式调节步进电机；“当前环境光照电流”用于显 示当前环境光照下的电流大小，单位为mA ；"12路光照码盘”中的“0 11”分别代表棱台 上的12个太阳能传感器，而码盘上的指针总是指向光照最佳的太阳能传感器，即指示了最 佳光照方位。锚泊浮标用太阳能自动跟踪控制器控制锚泊浮标上的电池板跟踪太阳光照的工 作原理如下太 一个太阳光不被遮挡的水平面上，其倾角与太阳能传感器安装棱台7侧板7-3的倾角等 同，都等于浮标安装地点太阳的高度角。太阳能传感器安装棱台7各侧板7-3上的太阳能 传感器8采集太阳光照强度，其输出电压信号经A/D转换器9转换后送入微处理器5，微处 理器5经过比较后可确定太阳光与当前太阳能电池板1受光面垂直线之间的夹角，微处理 器5控制步进电机驱动器11驱动步进电机使太阳能电池板1转动到最佳受光方位。
权利要求
1.一种锚泊浮标用太阳能自动跟踪控制器，包括微处理器、按键、太阳能传感器安装棱 台、太阳能传感器、A/D转换器、步进电机驱动器、智能充电模块、DC-DC转换器；其特征在 于所述的太阳能传感器安装棱台(7)为用板材做成的正十二边形的棱台，棱台各侧 板(7-3)的倾角等于浮标安装地点太阳的高度角，棱台各侧板(7-3)中心处各有一个通 孔(7-4)，上端面板(7-1)中心处有一个通孔(7-2)，下端面板(7-5)中心处有一个通孔 (7-6)；所述的太阳能传感器(8)包括筒体(8-4)及设置在筒体(8-4)内的一块横隔板(8-3)、 一个光敏电阻(8-1)以及信号放大与转换电路(8-2)；所述的筒体(8-4)为前端开口、后端 带有端盖的壳体，并且后端盖的中心处有一个通孔，在筒体(8-4)的内腔中置有一横隔板 (8-3)，该横隔板(8-3)上固定光敏电阻(8-1)和布置信号放大与转换电路(8-2)，光敏电 阻(8-1)固定在横隔板(8-3)的中心处，光敏电阻(8-1)的检测面在筒体(8-4)内朝向前 端口，并从前端口受光，光敏电阻(8-1)的引脚和信号放大与转换电路(8-2)连接；整个太 阳能传感器⑶的输出引脚经筒体(8-4)的后端盖中心孔引出筒体(8-4)夕卜，之后再经其 安装棱台(7)下端面板(7-5)的中心孔(7-6)引出棱台(7)外；所述的传感器安装棱台(7)各侧板(7-3)的通孔(7-4)内各放置一个太阳能传感器 (8)用于检测太阳光的方位，每个侧板(7-3)的通孔(7-4)外表处贴装尺寸与通孔(7-4) 相同的透光玻璃；所述的太阳光方位传感器(8)中的光敏电阻(8-1)的检测面与其安装侧 板(7-3)的平面平行；所述的传感器安装棱台(7)的上端面板(7-1)的中心孔(7-2)内放 置一个太阳能传感器(8)用于检测太阳的辐照强度，当太阳的辐照度低于或高于工作照度 时，自动跟踪控制器就输出关机或开机信号，在上端面板(7-1)的中心孔(7-2)外表处贴装 尺寸与通孔(7-2)相同的透光玻璃。
2.根据权利要求1所述的锚泊浮标用太阳能自动跟踪控制器，其特征在于所述的太 阳能传感器安装棱台(7)固定在锚泊浮标上一个太阳光不被遮挡的水平面上，其上端面 (7-1)和下端面(7-5)与水平面平行；被控制的太阳能电池板(1)安装在锚泊浮标上一个 太阳光不被遮挡的水平面上，其倾角与太阳能传感器安装棱台(7)侧板(7-3)的倾角等同， 都等于浮标安装地点太阳的高度角；太阳能传感器安装棱台(7)各侧板(7-3)上的太阳 能传感器(8)采集太阳光照强度，其输出电压信号经A/D转换器(9)转换后送入微处理器 (5)，微处理器(5)经过比较后可确定太阳光与当前太阳能电池板(1)受光面垂直线之间的 夹角，微处理器(5)控制步进电机驱动器(11)驱动步进电机使太阳能电池板(1)转动到最 佳受光方位。
3.根据权利要求1所述的锚泊浮标用太阳能自动跟踪控制器，其特征在于所述的微处 理器(5)的型号为PHILIPS公司推出的ARM7TDMI-S架构的LPC2148，其中的固件完成电源 控制、太阳能传感器(8)的信号采样、太阳光与当前太阳能电池板(1)受光面垂直线之间夹 角的计算、电机驱动；系统设计成完全中断驱动；严谨的串口通讯协议保证了通讯的可靠 性；将固件中的程序分为调试模式和正常工作模式；配合硬件实现了系统的极低功耗；串 口通讯软件采用LabVIEW编写，该通讯软件具有良好的可移植性和人机界面，另外采用严 谨的通讯协议及超时重发机制，用于设置参数，读取数据及调试信息；微处理器(5)自带实 时时钟，其工作模式是整个系统在大部分时间都处于休眠状态，根据设定时间间隔唤醒系统，实现光照采样及驱动电机转动，完成后，又重新转入休眠状态；控制系统采用太阳能电 池板(1)供电，其光电池将太阳能转换成电能，存储于蓄电池(3)中；在太阳落山后，将整个 系统休眠，以减少功耗，到第二天太阳升起时，才重新将系统唤醒。
4.根据权利要求1所述的锚泊浮标用太阳能自动跟踪控制器，其特征在于所述的 DC-DC转换器(4)的型号为美国国家半导体公司推出的LM-2596，它不但能提供稳定的电压 和大电流输出，而且具有低功耗特性，且可以开关转换。
5.根据权利要求1所述的锚泊浮标用太阳能自动跟踪控制器，其特征在于所述的智能 充电模块的智能充电管理芯片的型号为美国德州仪器推出的UC3906。
6.根据权利要求1所述的锚泊浮标用太阳能自动跟踪控制器，其特征在于所述的步进 电机驱动器(11)采用美国德州仪器生产的微型电机驱动集成电路芯片L293，结合固件程 序，能够精确控制步进电机，形成准闭环控制。
7.根据权利要求1所述的锚泊浮标用太阳能自动跟踪控制器，其特征在于所述的A/D 转换器(9)的型号为微芯公司推出的MCP3208，具有12位转换精度，且可以通过SPI接口进 行转换控制；电路中使用两个MCP3802进行总线式连接，可扩展16路A/D转换通道。
全文摘要
一种锚泊浮标用太阳能自动跟踪控制器，包括传感器及其安装棱台、智能充电模块、微处理器、连接微处理器的按键、A/D转换器、PC机、步进电机驱动器以及DC-DC转换器。传感器安装棱台为正十二边形的棱台，棱台侧板的倾角等于浮标安装处太阳的高度角，棱台的十二个侧板及上、下端面板的中心处各有一个通孔。棱台和被控制的太阳能电池板正确地固定在锚泊浮标上。棱台各侧板孔内传感器采集太阳光照强度，其输出信号经处理后送入微处理器比较，可确定太阳光与当前太阳能电池板受光面之间的相对位置，控制步进电机使太阳能电池板转动到最佳受光方位。棱台上端面板的中心孔内传感器用于检测太阳的辐照强度，根据辐照强度自动跟踪控制器输出关机或开机信号。
文档编号G05D3/00GK102005973SQ201010522649
公开日2011年4月6日 申请日期2010年10月21日 优先权日2010年10月21日
发明者何真, 刘璨, 吴振陆, 愈国燕, 杜健航, 王筱珍, 王贵, 鄢奉林 申请人:广东海洋大学