一种基于多源信息融合的太阳能双轴跟踪系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于太阳能光伏发电应用领域，尤其涉及精确跟踪太阳的光伏发电跟踪系统。
【背景技术】
[0002]目前，太阳追踪方式很多，比如视日运动轨迹追踪装置和光电检测追踪装置。视日运动轨迹追踪装置在多云天气下仍可正常工作，但是存在累计误差，并且自身不能消除。时钟式和程序控制式的跟踪装置存在着累计误差且不能自动消除；光电检测追踪装置比较精确，原理简单，容易实现，但是在多云、阴雨天气下不能连续对太阳运动进行跟踪。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对现有技术的缺陷及不足，提出一种基于多源信息融合的太阳能双轴跟系统。
[0004]本发明是通过以下技术方案实现的。
[0005]本发明所述的一种基于多源信息融合的太阳能双轴跟踪系统，包括太阳能电池板、减速电机、光敏传感器、时钟电路、电源模块、单片机控制器。光敏传感器、时钟电路分别连接至单片机控制器，电源模块提供减速电机、光敏传感器、时钟电路、电源模块和单片机控制器所需的电源，单片机控制器连接至减速电机，减速电机连接至太阳能电池板。系统总体结构框图，如图1所示。
[0006]系统启动以后，先由时钟模块读取当地时间并判断是白天还是晚上，如果是白天，然后经过设定的程序计算出太阳高度角和方位角，从而计算出电机需要旋转的角度，再将角度计算成电机转动的时间发出来驱动电机旋转让太阳能电池板大致对准太阳。然后再启用光电跟踪模式，采集当时的光强信息经过单片机处理比较以后，发出驱动信号使电机转动完成修正，使得太阳能电池板更加准确地对着太阳光。实现太阳角度跟踪与光电跟踪模式相结合的跟踪方式。基于光敏传感器对高度角电机、方位角电机控制策略流程图，如图2所示。
[0007]该控制策略的特点是:⑴时刻更新单片机存储器里的高度角和方位角；(2)光电传感器时刻检测太阳能电池板是否与入射光线垂直。
[0008]步骤1:开始；
[0009]步骤2:读取当地的经玮度和当前时刻；
[0010]步骤3:计算出当前时刻对应的太阳高度角，方位角；
[0011]步骤4:当前时刻的高度角，方位角与单片机存储器(Flash)中上一时刻高度角，方位角求差得尚度角差Λ gama，方位角差Λ afa ；
[0012]步骤5:将高度角差Λ gama，方位角差Λ afa转化为相应控制高度角电机和方位角电机的转换度数；
[0013]步骤6:驱动方位角电机，高度角电机到相应的位置；
[0014]步骤7:更新单片机存储器(Flash)里的高度角和方位角；
[0015]步骤8:判断光敏传感器检测当前太阳能电池板是否垂直；
[0016]步骤9:若没有垂直，则通过光敏传感器检测光电偏差，并驱动方位角电机和高度角电机微调，直到达到垂直；
[0017]步骤10:若垂直，则返回。
[0018]太阳能双轴追踪器有一根立轴和一根水平轴，整个太阳能电池板由一根立柱支撑，太阳能电池板既可绕立轴跟踪太阳的方位角，同时绕水平轴跟踪太阳的高度角，它完全无限制地跟踪太阳方位，最大限度地发挥跟踪系统的效能。跟踪系统主要由:组件安装支架、水平轴、水平动力头、电动推杆、立柱、向日跟踪探头、跟踪控制器等组成。
[0019]本发明所述的基于多源信息融合的太阳能双轴跟踪系统的实际操作过程是:
[0020]第一步，将装置放置在平坦开阔的位置方便接收太阳能。
[0021]第二步，将支架大致摆放在正南方向。
[0022]第三步，启动总开关，设置太阳能光电板初始位置面向正东，垂直于地面，系统便可以开始自动工作。
[0023]本系统可以自动监测太阳运行，最大限度减少人力投入，最大程度实现自动化，在系统维护的时候，只需将零件替换后重复以上步骤即可。
[0024]本发明综合了光电检测追踪和视日运动轨迹追踪两种方式的优点，巧妙的将两种追踪方式结合在一起，使得系统更加准确和稳定。本系统操作简单，实用性强，只需短短几步便可以投入运行。尤其适合在移动平台上对太阳进行追踪。
【附图说明】
[0025]图1为本发明系统总体结构框图。
[0026]图2为本发明电机控制策略流程图。
[0027]图3为本发明单片机控制电路。
[0028]图4为本发明驱动电路。
[0029]图5为本发明模数转换电路。
[0030]图6为本发明分频电路。
[0031]图7为本发明系统电源。
[0032]图8为本发明时钟电路。
【具体实施方式】
[0033]本发明将通过以下实施例作进一步说明。
[0034]实施例。
[0035](I)本实施例的单片机控制器为AT89S52。AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。另外，AT89S52可降至OHz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。8位微控制器8K字节在系统可编程 Flash AT89S52 引脚。
[0036]PO 口:P0 口是一个8位漏极开路的双向I/O 口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对PO端口写“I”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，PO 口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，PO不具有内部上拉电阻。在flash编程时，PO 口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。
[0037]Pl 口:P1 口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O P, pi输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对PI端口写“ I”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流(IIL)。此外，P1.0和Pl.1分别作定时器/计数器2的外部计数输入(P1.0/T2)和定时器/计数器2的触发输入(PL 1/T2EX)，具体如下表所示。在flash编程和校验时，Pl 口接收低8位地址字节。引脚号第二功能P1.0T2 (定时器/计数器T2的外部计数输入)，时钟输出P1.1T2EX (定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制)，P1.5MOSI (在系统编程用)，P1.6MISO (在系统编程用)，P1.7SCK (在系统编程用)。
[0038]P2 口:P2 口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O 口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2端口写“ I ”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流(IIL)。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器(例如执行MOVXODPTR)时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送I。
[0039]P3 口:P3 口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O 口，P3输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P3端口写“ I ”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流(IIL)。P 口亦作为AT89S52特殊功能(第二功能)使用。在flash编程和校验时，P3 口也接收一些控制信号。端口引脚第二功能P3.0RXD(串行输入口)，P3.1TXD(串行输出口 )，Ρ3.2ΙΝΤΟ(外中断O)，Ρ3.3INTI (外中断I)，Ρ3.4Τ0(定时/计数