采用记忆式太阳能跟踪控制器的碟式聚光系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种采用记忆式太阳能跟踪控制器的碟式聚光系统，包括聚光碟、高温保护板、记忆式太阳能跟踪控制器，聚光碟活动连接在立柱的端部，立柱还设有托架，托架设有高温保护板、集热器安装座，高温保护板的中心开有光斑开口，聚光碟与集热器安装座分设于高温保护板的两侧；记忆式太阳能跟踪控制器包括四象限太阳光探测器、检测信号处理电路、带有EEPROM的单片机控制器、跟踪模块；该系统采用记忆式太阳能跟踪控制器，该控制器响应速度快，使用寿命长，使用后的偏差易于修正，结构简单，解决了传统跟踪存在累积误差的问题，跟踪精度得到提高，使得聚光碟的调整能够快速响应，采能效率得到大幅提高。
【专利说明】
采用记忆式太阳能跟踪控制器的碟式聚光系统
技术领域
[0001]本实用新型属于太阳能利用领域，具体来说涉及一种采用记忆式太阳能跟踪控制器的碟式聚光系统。【背景技术】
[0002]聚光碟是太阳能利用的一种常用方式。聚光碟需要解决的一个问题是保持对阳光入射的垂直，这需要通过跟踪控制器来调整聚光碟的方位来达成。但是目前的太阳能聚光碟跟踪控制系统都是光电跟踪与时钟跟踪相结合的方式，而传统太阳能聚光碟跟踪控制系统的时钟跟踪方式随着时间的推移，存在累积误差，影响到聚光碟跟踪的效果，进而影响聚光系统的太阳能利用效率。【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种采用记忆式太阳能跟踪控制器的碟式聚光系统解决现有技术中存在的传统的太阳能聚光碟跟踪控制系统随着时间的推移，存在累积误差， 影响到聚光碟跟踪的效果，进而影响聚光系统的太阳能利用效率的问题。
[0004]本实用新型的技术解决方案是:
[0005]—种采用记忆式太阳能跟踪控制器的碟式聚光系统，包括聚光碟、高温保护板、记忆式太阳能跟踪控制器，聚光碟活动连接在立柱的端部，立柱还设有托架，托架设有高温保护板、集热器安装座，集热器安装座上安装有集热器，高温保护板的中心开有光斑开口，聚光碟与集热器及其安装座分设于高温保护板的两侧;记忆式太阳能跟踪控制器包括四象限太阳光探测器、检测信号处理电路、带有EEPR0M的单片机控制器、跟踪模块，四象限太阳光探测器设于聚光碟上，四象限太阳光探测器通过检测信号处理电路连接带有EEPR0M的单片机控制器，带有EEPR0M的单片机控制器连接有跟踪模块，跟踪模块包括记忆跟踪单元、光电跟踪单元，跟踪模块分别连接有方位角步进电机驱动电路、高度角步进电机驱动电路，方位角步进电机驱动电路连接有用于调节聚光碟的方位角步进电机，高度角步进电机驱动电路连接有用于调节聚光碟的高度角步进电机。
[0006]进一步地，四象限太阳光探测器:获得光强、方位角和高度角检测信号，并将所得检测信号发送给检测信号处理电路；
[0007]检测信号处理电路:将四象限太阳光探测器所得检测信号进行比较处理后，发送给带有EEPR0M的单片机控制器；
[0008]带有EEPR0M的单片机控制器:依据获得检测信号中的光强，实现对记忆跟踪单元与光电跟踪单元的选择，在光强满足设定条件时，选择光电跟踪单元，否则选择记忆跟踪单J L 〇[0009 ] 进一步地，记忆跟踪单元:按照当前时间每间隔时间t从储存器中按序读出记录下来的数据信号，送给方位角步进电机驱动电路和高度角步进电机驱动电路接收处理，驱动方位角步进电机和高度角步进电机运作调整聚光碟朝向。
[0010]进一步地，光电跟踪单元:当太阳光线和跟踪系统光轴之间的偏差超过一定值时， 进行调节实现对太阳的跟踪;每间隔时间t进行记录更新，具体为:统计该时间段内驱动方位角步进电机和高度角步进电机所走的步数并根据时间先后记录下来，计算单片机控制器的EEPR0M扇区的地址，读取所在扇区的数据，修改读出的数据，扇区擦除并重新写入更新后的数据。
[0011]进一步地，四象限太阳光探测器包括两个用于测量方位角和/或光强的跟踪光敏传感器一、两个用于测量高度角和/或光强的跟踪光敏传感器二，跟踪光敏传感器一与跟踪光敏传感器二环绕不透明柱交替间隔设置，跟踪光敏传感器一与跟踪光敏传感器二设于底座上。
[0012]进一步地，相邻的跟踪光敏传感器一与跟踪光敏传感器二间设有不透明的隔板。
[0013]进一步地，检测信号处理电路包括方位角电流信号模块、高度角电流信号模块、光强检测电流信号模块和供电电路模块，方位角电流信号模块包括依次连接的方位角测量电路、方位角比较电路和方位角传送电路，高度角电流信号模块包括依次连接的高度角测量电路、高度角比较电路和高度角传送电路，光强检测电流信号模块包括依次连接的光强测量电路、光强比较电路和光强传送电路;方位角传送电路、高度角传送电路、光强传送电路均连接至检测信号处理电路的信号输出端。
[0014]进一步地，方位角电流信号模块连接跟踪光敏传感器一，高度角电流信号模块连接跟踪光敏传感器二，光强检测电流信号模块连接有跟踪光敏传感器一或跟踪光敏传感器--〇
[0015]本实用新型的有益效果是:该种采用记忆式太阳能跟踪控制器的碟式聚光系统， 采用记忆式太阳能跟踪控制器，该控制器响应速度快，使用寿命长，使用后的偏差易于修正，结构简单，解决了传统跟踪存在累积误差的问题，跟踪精度得到提高，使得聚光碟的调整能够快速响应，米能效率得到大幅提尚。【附图说明】
[0016]图1是本实用新型实施例采用记忆式太阳能跟踪控制器的碟式聚光系统的结构示意图。
[0017]图2是实施例记忆式太阳能聚光碟跟踪控制器的说明框图；
[0018]图3是实施例中四象限太阳光探测器的结构示意图。
[0019]图4是实施例中记忆式太阳能聚光碟跟踪控制的程序流程图。
[0020]图5是实施例中检测信号处理电路的说明框图。[0021 ] 其中:1-立柱，2-聚光碟，3-高温保护板，4-光斑开口，5-集热器安装座，6-四象限太阳光探测器，7-托架；[〇〇22]61-跟踪光敏传感器一，62-跟踪光敏传感器二，63-不透明隔板，64-不透明柱，65-底座。【具体实施方式】
[0023]下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施例。[〇〇24] 实施例
[0025]—种采用记忆式太阳能跟踪控制器的碟式聚光系统，如图1，包括聚光碟2、高温保护板3、记忆式太阳能跟踪控制器，聚光碟2活动连接在立柱1的端部，立柱1还设有托架7,托架7设有高温保护板3、集热器安装座5，集热器安装座5上安装有集热器，高温保护板3的中心开有光斑开口 4，聚光碟2与集热器安装座5分设于高温保护板3的两侧。
[0026]如图2,记忆式太阳能跟踪控制器包括四象限太阳光探测器6、检测信号处理电路、 带有EEPR0M的单片机控制器、跟踪模块，四象限太阳光探测器6设于聚光碟2上，四象限太阳光探测器6通过检测信号处理电路连接带有EEPR0M的单片机控制器，带有EEPR0M的单片机控制器连接有跟踪模块，跟踪模块包括记忆跟踪单元、光电跟踪单元，跟踪模块分别连接有方位角步进电机驱动电路、高度角步进电机驱动电路，方位角步进电机驱动电路连接有用于调节聚光碟2的方位角步进电机，高度角步进电机驱动电路连接有用于调节聚光碟2的高度角步进电机。
[0027]该种采用记忆式太阳能跟踪控制器的碟式聚光系统采用记忆式太阳能聚光碟2跟踪控制器，响应速度快，使用寿命长，使用后的偏差易于修正，结构简单，解决了传统跟踪存在累积误差的问题，跟踪精度得到提尚，使得聚光碟2的调整能够快速响应，米能效率得到大幅提高。该系统，采用的光电跟踪与记忆跟踪相结合的混合跟踪方式，在各种天气状况下能够更加精准的使聚光碟2对准太阳；记忆跟踪解决了时钟跟踪存在累积误差的问题；电路性能稳定，体积小巧，因而该控制器更适用于聚光碟2式太阳能利用，精度高，很大程度上提高了太阳能利用装置的利用效率。[〇〇28]实施例为实现记忆跟踪，选用带EEPR0M的单片机控制器，即带电可擦可编程只读存储器的单片机控制器，在光电跟踪模式下，将每隔时间t内的电机脉冲数储存在扇区地址内，用于记忆跟踪时采用，且跟踪数据能够实时更新，保证采用数据为最新、最优数据，跟踪效果最优，不存在累积误差，大大提高了跟踪精度。[〇〇29]实施例的实现过程如下:
[0030]四象限太阳光探测器6:获得光强、方位角和高度角检测信号，并将所得检测信号发送给检测信号处理电路。
[0031]检测信号处理电路:将四象限太阳光探测器6所得检测信号进行比较处理后，发送给带有EEPR0M的单片机控制器。[〇〇32]带有EEPR0M的单片机控制器:依据获得检测信号中的光强，实现对记忆跟踪单元与光电跟踪单元的选择，在光强满足设定条件时，选择光电跟踪单元，否则选择记忆跟踪单J L 〇
[0033]记忆跟踪单元:按照当前时间每间隔时间t从储存器中按序读出记录下来的数据信号，送给方位角步进电机驱动电路和高度角步进电机驱动电路接收处理，驱动方位角步进电机和高度角步进电机运作调整聚光碟2朝向。
[0034]光电跟踪单元:当太阳光线和跟踪系统光轴之间的偏差超过一定值时，进行调节实现对太阳的跟踪;每间隔时间t进行记录更新，具体为:统计该时间段内驱动方位角步进电机和高度角步进电机所走的步数并根据时间先后记录下来，计算单片机控制器的EEPR0M 扇区的地址，读取所在扇区的数据，修改读出的数据，扇区擦除并重新写入更新后的数据。
[0035]图3是记忆式太阳能聚光碟2跟踪控制器的说明框图。光电跟踪单元的光电跟踪模式下，四象限太阳光探测器6将电流信号传给检测信号处理电路，检测信号处理电路将处理过的信号传送给带有EEPROM的单片机控制器，带有EEPROM的单片机控制器根据相应的光强、方位角和高度角信号向方位角步进电机驱动电路、高度角步进电机驱动电路发送信号， 驱动方位角步进电机和高度角步进电机，以调整太阳能装置的方位朝向。[〇〇36]与此同时，带有EEPROM的单片机控制器每隔时间t不断的读取步进电机的脉冲数， 计算带有EEPROM的单片机控制器的EEPROM扇区的地址写入脉冲数据。在光强不足够时，记忆跟踪单元的记忆跟踪模式开启，按照当前时间每隔时间t从储存器中按序读出之前记录下来的数据信号，送给方位角步进电机驱动电路和高度角步进电机驱动电路接收处理，驱动方位角步进电机和高度角步进电机运作调整装置朝向。
[0037]实施例中，四象限太阳光探测器6包括两个用于测量方位角和/或光强的跟踪光敏传感器一 61、两个用于测量高度角和/或光强的跟踪光敏传感器二62,跟踪光敏传感器一 61 与跟踪光敏传感器二62环绕不透明柱64交替间隔设置。相邻的跟踪光敏传感器一 61与跟踪光敏传感器二62间设有不透明隔板63,都安装在底座65上，能够减少干扰，使得探测器的稳定性得到提高。此外应了解，虽然图1中示出的探测器在聚光碟2正上方，但应了解，只要能达成对入射光的垂直照射，安装位置并不局限。
[0038]图3是实施例采用四象限太阳光探测器6的优选示例。如图3,四象限太阳光探测器 6,四象限太阳光探测器6由呈十字的4个光敏传感器组成。其中，左右相对的两个跟踪光敏传感器一 61用于测量方位角并与方位角电流信号模块相连，上下相对的两个跟踪光敏传感器二62用于测量高度角并与高度角电流信号模块相连，而其中跟踪光敏传感器一 61、跟踪光敏传感器二62都可用于测量光强并与光强检测模块相连。4个光敏传感器之间有不透明隔板63和近似正方不透明柱64进行隔开，并安装在底座65上。
[0039]图4是实施例采用记忆式太阳能跟踪控制器的碟式聚光系统的流程示意图，包括记忆跟踪模式和光电跟踪模式，控制器启动通过四象限探测器检测光强信号，在光强信号满足设定条件时，执行光电跟踪模式，驱动电机调整的同时记录下电机所走步数;在光强信号不满足设定条件时，执行记忆跟踪模式，从带有EEPROM的单片机控制器的EEPROM内读取扇区中的数据，返回给系统，控制电机驱动。
[0040]天气状况良好时，采用光电跟踪单元的光电跟踪模式，四象限太阳光探测器6产生偏差的电信号通过处理电路传送给带有EEPROM的单片机控制器，驱动方位角步进电机和高度角步进电机动作，与其同时进行的，每隔一定时间t统计该时间段内方位角步进电机和高度角步进电机所走的步数并根据时间先后记录下来。[0041 ] 遇到阴天或阳光条件不好时控制器切换记忆跟踪单元的记忆跟踪模式，按照当前时间每隔t从储存器中按序读出之前记录下来的数据来控制方位角步进电机和高度角步进电机工作。
[0042]实施例的采用记忆式太阳能跟踪控制器的碟式聚光系统，以记忆跟踪替代传统的时钟跟踪，能够更精确地对准太阳光，系统响应快，工作稳定性也得到提高，电路性能稳定， 体积小巧。而且在任何天气条件下，都可正常稳定地使聚光碟2跟踪太阳。因而该控制装置更适用于太阳能利用装置，跟踪精度高，不存在累积误差，很大程度上提高了太阳能设备的利用效率。
[0043]该种采用记忆式太阳能跟踪控制器的碟式聚光系统，包括四象限太阳光探测器6 和检测信号处理电路，检测信号处理电路的输出端连接至驱动系统。如图4,检测信号处理电路包括方位角电流信号模块、高度角电流信号模块、光强检测电流信号模块和供电电路模块，方位角电流信号模块包括依次连接的方位角测量电路、方位角比较电路和方位角传送电路，高度角电流信号模块包括依次连接的高度角测量电路、高度角比较电路和高度角传送电路，光强检测电流信号模块包括依次连接的光强测量电路、光强比较电路和光强传送电路，方位角传送电路、高度角传送电路、光强传送电路均连接至检测信号处理电路的信号输出端。
[0044]在各传感器的输出端与各测量电路的输入端之间还串接有发光二极管，电路中接入发光二极管，能够及时判断光敏传感器工作状况。整个传感器电路板可以封装在一个盒子里，只需将光敏传感器电流信号接入电路板即可使用，安装方便，也可以起到防水防晒的效果。整个控制器响应速度快，使用寿命长，结构简单，便于大范围推广。
[0045]上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细的说明，但是本实用新型不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。
【主权项】
1.一种采用记忆式太阳能跟踪控制器的碟式聚光系统，其特征在于:包括聚光碟、高温 保护板、记忆式太阳能跟踪控制器，聚光碟活动连接在立柱的端部，立柱还设有托架，托架 设有高温保护板、集热器安装座，集热器安装座上安装有集热器，高温保护板的中心开有光 斑开口，聚光碟与集热器及其安装座分设于高温保护板的两侧;记忆式太阳能跟踪控制器 包括四象限太阳光探测器、检测信号处理电路、带有EEPROM的单片机控制器、跟踪模块，四 象限太阳光探测器设于聚光碟上，四象限太阳光探测器通过检测信号处理电路连接带有 EEPROM的单片机控制器，带有EEPROM的单片机控制器连接有跟踪模块，跟踪模块包括记忆 跟踪单元、光电跟踪单元，跟踪模块分别连接有方位角步进电机驱动电路、高度角步进电机 驱动电路，方位角步进电机驱动电路连接有用于调节聚光碟的方位角步进电机，高度角步 进电机驱动电路连接有用于调节聚光碟的高度角步进电机。2.如权利要求1所述的采用记忆式太阳能跟踪控制器的碟式聚光系统，其特征在于:四象限太阳光探测器:获得光强、方位角和高度角检测信号，并将所得检测信号发送给检测信号处理电路；检测信号处理电路:将四象限太阳光探测器所得检测信号进行比较处理后，发送给带 有EEPROM的单片机控制器；带有EEPROM的单片机控制器:依据获得检测信号中的光强，实现对记忆跟踪单元与光 电跟踪单元的选择，在光强满足设定条件时，选择光电跟踪单元，否则选择记忆跟踪单元。3.如权利要求1所述的采用记忆式太阳能跟踪控制器的碟式聚光系统，其特征在于:四 象限太阳光探测器包括两个用于测量方位角和/或光强的跟踪光敏传感器一、两个用于测 量高度角和/或光强的跟踪光敏传感器二，跟踪光敏传感器一与跟踪光敏传感器二环绕不 透明柱交替间隔设置，跟踪光敏传感器一与跟踪光敏传感器二设于底座上。4.如权利要求3所述的采用记忆式太阳能跟踪控制器的碟式聚光系统，其特征在于:相 邻的跟踪光敏传感器一与跟踪光敏传感器二间设有不透明的隔板。5.如权利要求1-4任一项所述的采用记忆式太阳能跟踪控制器的碟式聚光系统，其特 征在于:检测信号处理电路包括方位角电流信号模块、高度角电流信号模块、光强检测电流 信号模块和供电电路模块，方位角电流信号模块包括依次连接的方位角测量电路、方位角 比较电路和方位角传送电路，高度角电流信号模块包括依次连接的高度角测量电路、高度 角比较电路和高度角传送电路，光强检测电流信号模块包括依次连接的光强测量电路、光 强比较电路和光强传送电路;方位角传送电路、高度角传送电路、光强传送电路均连接至检 测信号处理电路的信号输出端。6.如权利要求5所述的采用记忆式太阳能跟踪控制器的碟式聚光系统，其特征在于:方 位角电流信号模块连接跟踪光敏传感器一，高度角电流信号模块连接跟踪光敏传感器二， 光强检测电流信号模块连接有跟踪光敏传感器一或跟踪光敏传感器二。
【文档编号】G05D3/12GK205581656SQ201620390560
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】郑健, 朱正林, 吴昊
【申请人】南京工程学院