太阳能全景自动跟踪系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种太阳能全景自动跟踪系统，包括单片机、光敏元件装置、传感器、D/A转换电路、放大电路、驱动电路与步进电机，所述光敏元件装置将所检测到的位置信息传输给所述传感器，所述传感器将上述位置信息经所述D/A转换电路转换成电信号并最终传送给所述步进电机，所述光敏元件装置包括基板、遮光板与光敏二极管，所述基板的一侧由所述遮光板分割成三个象限单元，所述光敏二极管包括第一、第二、第三与第四光敏二极管，所述第一、第二与第三光敏二极管分别位于各象限单元内，所述第四光敏二极管位于所述基板的另一侧。本发明的太阳能全景自动跟踪系统结构简单，耗能低，控制精度与灵敏度高，可以全方位地对太阳光进行自动跟踪。
【专利说明】
太阳能全景自动跟踪系统
技术领域
[0001] 本发明涉及太阳能发电技术领域，特别涉及一种太阳能全景自动跟踪系统。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着自然资源的日益紧张以及生活环境的逐渐恶化，寻求一种清洁的新 能源变得越发重要。太阳能作为一种新型清洁能源，由于其在使用过程中的清洁性以及来 源的广泛性等优点而逐渐被世界各国广泛地认同与利用。
[0003] 目前的太阳能电池发电能源利用率只有百分之十几，利用效率极低，造成了能源 的大量浪费，而且在某些特殊地域，由于地理位置的限制，日照时间较短，因此不能很好地 对太阳能进行收集与转化利用，降低了能源的利用率，间接造成了资源的流失与浪费。现有 的太阳能发电技术领域中，对太阳光进行自动跟踪已有一定的研究。但目前的太阳能自动 跟踪系统的灵敏度不高，其制造成本较高等缺点限制了其进一步地应用。
[0004] 基于此，有必要研究出一种具有高灵敏度低制造成本的太阳能自动跟踪系统来解 决上述问题。
【发明内容】
[0005] 基于此，本发明的目的是提供一种灵敏度高且制造成本低的太阳能自动跟踪系 统，以便拓宽其在实际中的应用范围。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种太阳能全景自动跟踪系统，包括单片机、 光敏元件装置、传感器、D/A转换电路、放大电路、驱动电路以及步进电机，所述光敏元件装 置将所检测到的位置信息传输给所述传感器，所述传感器将上述位置信息经所述D/A转换 电路转换成电信号并最终传送给所述步进电机，所述光敏元件装置包括一基板、遮光板以 及光敏二极管，所述基板的一侧由所述遮光板分割成三个象限单元，所述光敏二极管包括 第一光敏二极管、第二光敏二极管、第三光敏二极管以及第四光敏二极管，所述第一光敏二 极管、所述第二光敏二极管以及所述第三光敏二极管分别位于上述象限单元内，所述第四 光敏二极管位于所述基板的另一侧。
[0007] 本发明的太阳能全景自动跟踪系统，灵敏度高，制造成本低，具有较为广泛的实际 应用范围。
[0008] 上述太阳能全景自动跟踪系统，其中，所述基板的形状为圆形或方形，所述基板上 设有太阳能电池板，所述太阳能电池板为单晶硅太阳能电池板。该单晶硅太阳能电池板可 以有效地将太阳能转化成电能以供实际生产生活使用。
[0009] 上述太阳能全景自动跟踪系统，其中，所述太阳能全景自动跟踪系统实现太阳光 跟踪的整体步骤包括：
[0010] 开启所述太阳能自动跟踪系统；
[0011]系统初始化；
[0012]所述光敏元件装置进行光电追踪；
[0013] 所述光敏二极管判断所受到的光强是否一致；
[0014] 所述光敏二极管感应到所受的光强一致时，确认对应的位置信息；所述光敏二极 管感应到所受的光强不一致时，发送电信号控制所述步进电机产生驱动；
[0015] 结束追踪。
[0016] 上述太阳能全景自动跟踪系统，其中，所述光敏元件装置实现太阳光位置追踪的 具体步骤包括：
[0017] 开启所述光敏元件装置；
[0018] 判断所述第一光敏二极管所受的光强是否小于所述第二光敏二极管所受的光强， 若判断结果为"是"，所述步进电机正转，若判断结果为"否"，所述步进电机反转；
[0019] 判断所述第三光敏二极管所受的光强是否小于所述第一光敏二极管以及所述第 二光敏二极管所受的光强，若判断结果为"是"，所述步进电机正转，若判断结果为"否"，所 述步进电机反转；
[0020] 判断所述第四光敏二极管所受的光强是否小于所述第一光敏二极管、所述第二光 敏二极管以及所述第三光敏二极管所受的光强，若判断结果为"是"，所述步进电机正转，若 判断结果为"否"，所述步进电机反转；
[0021] 返回初始位置。
【附图说明】
[0022] 图1为本发明提出的太阳能全景自动跟踪系统的框图；
[0023] 图2为本发明提出的太阳能全景自动跟踪系统运作时的整体流程图；
[0024] 图3为本发明提出的太阳能全景自动跟踪系统中光敏元件装置的结构示意图；
[0025] 图4为本发明提出的太阳能全景自动跟踪系统中光敏元件装置进行太阳光追踪的 流程图；
[0026] 主要符号说明：
【具体实施方式】
[0028]为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中 给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所 描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。 [0029]需要说明的是，当元件被称为"固设于"另一个元件，它可以直接在另一个元件上 或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是"连接"另一个元件，它可以是直接连接 到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语"垂直的"、"水平的"、"左"、 "右"以及类似的表述只是为了说明的目的。
[0030] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的 技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具 体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语"及/或"包括一个或多个相 关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0031] 请参阅图1至图3,图1为本发明提出的一种太阳能全景自动跟踪系统的框图，图2 为本发明提出的太阳能全景自动跟踪系统运作时的整体流程图，图3为本发明提出的太阳 能全景自动跟踪系统中光敏元件装置12的结构示意图，所述太阳能全景自动跟踪系统包括 单片机11、光敏元件装置12、传感器13、D/A转换电路14、放大电路15、驱动电路16以及步进 电机17,所述光敏元件装置12将所检测到的位置信息传输给所述传感器13,所述传感器13 将上述位置信息经所述D/A转换电路14转换成电信号并最终传送给所述步进电机17。
[0032]所述光敏元件装置12包括一基板120、遮光板125以及光敏二极管，所述基板120的 一侧由所述遮光板125分割成三个象限单元，所述光敏二极管包括第一光敏二极管121、第 二光敏二极管122、第三光敏二极管123以及第四光敏二极管124,所述第一光敏二极管121、 第二光敏二极管122以及第三光敏二极管123分别位于上述象限单元内，所述第四光敏二极 管124 (图中未标出)位于所述基板120的另一侧。
[0033]请参阅图2,图2为本发明提出的太阳能全景自动跟踪系统运作时的整体流程图， 所述太阳能全景自动跟踪系统实现太阳光跟踪的整体步骤包括：
[0034]开启所述太阳能自动跟踪系统；
[0035]系统初始化；
[0036]所述光敏元件装置12进行光电追踪；
[0037]所述光敏二极管(包括所述第一光敏二极管121、所述第二光敏二极管122、所述第 三光敏二极管123以及所述第四光敏二极管124)判断所受到的光强是否一致；
[0038]所述光敏二极管(包括所述第一光敏二极管121、所述第二光敏二极管122、所述第 三光敏二极管123以及所述第四光敏二极管124)感应到所受的光强一致时，确认对应的位 置信息;所述光敏二极管(包括所述第一光敏二极管121、所述第二光敏二极管122、所述第 三光敏二极管123以及所述第四光敏二极管124)感应到所受的光强不一致时，发送电信号 控制所述步进电机17产生驱动；
[0039] 结束追踪。
[0040]请参阅图4,图4为本发明提出的太阳能全景自动跟踪系统中光敏元件装置12进行 太阳光追踪的流程图，所述光敏元件装置12实现太阳光位置追踪的具体步骤包括：
[0041 ]开启所述光敏元件装置12;
[0042]判断所述第一光敏二极管121所受的光强是否小于所述第二光敏二极管122所受 的光强，若判断结果为"是"，所述步进电机17正转，若判断结果为"否"，所述步进电机17反 转；
[0043]判断所述第三光敏二极管123所受的光强是否小于所述第一光敏二极管121以及 所述第二光敏二极管122所受的光强，若判断结果为"是"，所述步进电机17正转，若判断结 果为"否"，所述步进电机17反转；
[0044] 判断所述第四光敏二极管124所受的光强是否小于所述第一光敏二极管121、所述 第二光敏二极管122以及所述第三光敏二极管123所受的光强，若判断结果为"是"，所述步 进电机17正转，若判断结果为"否"，所述步进电机17反转；
[0045] 返回初始位置。
[0046] 在本实施例中，所述四个光敏二极管的规格均相同，在使用过程中，将所述第一光 敏二极管121与所述第二光敏二极管122分别放置于所述基板120的东西方向（见图3)，如果 太阳光垂直照射所述基板120时，所述第一光敏二极管121与所述第二光敏二极管122所接 收到的光照强度相同，因此它们所对应的采样电压也完全相等，此时所述步进电机17不发 生转动；当太阳光方向与所述基板120的垂直方向有夹角时，其中一个接收光强较多的光敏 二极管(所述第一光敏二极管121或所述第二光敏二极管122)所对应的电流值越大，此时所 述步进电机17便会发生转动，直至所述第一光敏二极管121与所述第二光敏二极管122的光 照强度相同。
[0047]此外，另外在另一象限单元内放置所述第三光敏二极管123(如图3所示），如果太 阳光与所述基板120垂直，此时所述步进电机17不转动，如果太阳光方向与所述基板120的 垂直方向有夹角，所述步进电机17发生转动，直至所述第一光敏二极管121、所述第二光敏 二极管122以及所述第三光敏二极管123所受到的光照强度相同。此时所述基板120与太阳 光的方向相垂直，所述太阳能电池板126所接收到的太阳光的强度最大，因此该太阳能电池 板126可以将太阳能最大程度地转化为电能进行储存利用。
[0048] 与此同时，另外在所述基板120的背面放置所述第四光敏二极管124,当太阳光线 垂直于所述基板120的背面时，由于所述第四光敏二极管124接受的光照强度大于所述第一 光敏二极管121、所述第二光敏二极管122以及所述第三光敏二极管123所接受的光强，此时 通过程序控制调成所述基板120的方位角，直至转动到所述第一光敏二极管121、所述第二 光敏二极管122以及所述第三光敏二极管123所接受的光强大于所述第四光敏二极管124时 停止，此时该基板120相当于进行了翻转复位，因此在本实施例中，所述第四光敏二极管124 的设置主要是为了实现自动复位功能。
[0049] 以上所述实施例仅表达了本发明的一种优选实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明 的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1. 一种太阳能全景自动跟踪系统，其特征在于，包括单片机、光敏元件装置、传感器、D/ A转换电路、放大电路、驱动电路以及步进电机，所述光敏元件装置将所检测到的位置信息 传输给所述传感器，所述传感器将上述位置信息经所述D/A转换电路转换成电信号并最终 传送给所述步进电机，所述光敏元件装置包括基板、遮光板以及光敏二极管，所述基板的一 侧由所述遮光板分割成三个象限单元，所述光敏二极管包括第一光敏二极管、第二光敏二 极管、第三光敏二极管以及第四光敏二极管，所述第一光敏二极管、所述第二光敏二极管以 及所述第三光敏二极管分别位于上述象限单元内，所述第四光敏二极管位于所述基板的另 一侧。2. 根据权利要求1所述的太阳能全景自动跟踪系统，其特征在于，所述基板的形状为圆 形或方形，所述基板上设有太阳能电池板。3. 根据根据权利要求2所述的太阳能全景自动跟踪系统，其特征在于，所述太阳能电池 板为单晶硅太阳能电池板。4. 根据权利要求1所述的太阳能全景自动跟踪系统，其特征在于，所述太阳能全景自动 跟踪系统实现太阳光跟踪的整体步骤包括： 开启所述太阳能自动跟踪系统； 系统初始化； 所述光敏元件装置进行光电追踪； 所述光敏二极管判断所受到的光强是否一致； 所述光敏二极管感应到所受的光强一致时，确认对应的位置信息；所述光敏二极管感 应到所受的光强不一致时，发送电信号控制所述步进电机产生驱动； 结束追踪。5. 根据权利要求1所述的太阳能全景自动跟踪系统，其特征在于，所述光敏元件装置实 现太阳光位置追踪的具体步骤包括： 开启所述光敏元件装置； 判断所述第一光敏二极管所受的光强是否小于所述第二光敏二极管所受的光强，若判 断结果为"是"，所述步进电机正转，若判断结果为"否"，所述步进电机反转； 判断所述第三光敏二极管所受的光强是否小于所述第一光敏二极管以及所述第二光 敏二极管所受的光强，若判断结果为"是"，所述步进电机正转，若判断结果为"否"，所述步 进电机反转； 判断所述第四光敏二极管所受的光强是否小于所述第一光敏二极管、所述第二光敏二 极管以及所述第三光敏二极管所受的光强，若判断结果为"是"，所述步进电机正转，若判断 结果为"否"，所述步进电机反转； 返回初始位置。
【文档编号】G05D3/20GK105929857SQ201610379677
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年5月31日
【发明人】杨秀英, 邱敏蓉, 邱敏航
【申请人】南昌理工学院