一种小型太阳能跟踪系统的制作方法

本发明属于自动控制技术领域，具体涉及一种小型太阳能跟踪系统。

背景技术：

能源是人类社会活动的物质基础，但是随着化石燃料使用量的增加，人们却不得不面临资源短缺和环境日益恶化的问题。太阳能作为一种清洁的自然可再生能源，取之不尽，用之不竭。开发和利用太阳能，既不会出现大气的污染，亦不会影响自然界的生态平衡。目前国外通用是太阳能盯梢器，这种装置不便移动或装拆，每次移动完就必须重新核算参数、设定数据和调整各个参数，其原理、电路、技能、设备都很复杂，非专业人士不能够随意操作。而目前国内很多太阳能电池板阵列基本都是固定的，不能充分利用太阳能资源，发电效率低下。最近河北某光伏发电设备有限公司独家研制出了基于gps定位体系的可在移动设备上随时随地精确盯梢太阳的智能太阳能盯梢器，该太阳能盯梢器是国内首家完全不必电脑软件的太阳空间定位盯梢仪，精度高，但是价格昂贵。

据测试，在太阳能电池板阵列中，相同条件下采用自动跟踪系统发电设备要比固定发电设备的发电量提高35%左右。但是在不同的季节、地区以及时间段光照强度总是在不断的变化，所以如何使得太阳能发电板始终自动跟随太阳直射以确保高效率地利用太阳能，是21世纪亟待解决的重要问题，这对太阳能的收集和利用装置提出了更高的要求。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种小型太阳能跟踪系统，解决现有的太阳能跟踪器价格昂贵、不便移动等问题。

实现上述实验目的是由以下技术方案实现：

本发明涉及一种小型太阳能跟踪系统，包括主太阳能跟踪器1、上位机2和多路主太阳能跟踪器3三部分构成，其中主太阳能跟踪器1由单片机最小系统11、步进电机驱动器12、步进电机13、太阳能发电板14、左光照传感器15、中光照传感器16和右光照传感器17组成，左光照传感器15、中光照传感器16、右光照传感器17为数字光照传感器，分别放置在太阳能发电板14中左端位置、中间位置和右端位置，左光照传感器15和右光照传感器17关于中光照传感器16呈中心对称，同一时刻三个传感器会接受到不同强度的太阳光，在运行时间段内左光照传感器15、中光照传感器16、右光照传感器17根据设定时间间隔将检测到的光强信息发送给单片机最小系统11，单片机最小系统11由相应控制算法通过步进电机驱动器12控制步进电机13转动，步进电机13的输出轴与太阳能发电板14连接，进而控制太阳能发电板14跟随太阳直射方向实时转动，上位机2为hmi人机用户界面，主太阳能跟踪器1中的单片机最小系统11通过无线通信的方式与上位机2进行通信，单片机最小系统11将三个光照传感器检测到的太阳强度值发送给上位机2，上位机2再将三个光照传感器检测到的太阳的强度值通过无线通信的方式发送给多路太阳能跟踪器3，多路太阳能跟踪器3为与主太阳能跟踪器1相同的太阳能跟踪器阵列，多路太阳能跟踪器3中的每个太阳能跟踪器同样拥有单片机最小系统、步进电机驱动器、步进电机和太阳能发电板，但是没有三个光照传感器，多路太阳能跟踪器3中的每个太阳能跟踪器的单片机最小系统中的控制算法与主太阳能跟踪器1中的单片机最小系统11中的控制算法相同，从而保证多路太阳能跟踪器3与主太阳能跟踪器1同步转动。

进一步地，步进电机13的控制方式为单步控制，即单片机最小系统11根据控制算法每判断一次，步进电机执行动作转动一个步距角，直至步进电机13带动太阳能发电板14一步一步转动到太阳直射的位置，符合太阳相对地球旋转缓慢旋转的规律；

进一步地，本系统设计采用步进电机13作为控制系统的执行机构，不存在程序跟踪造成的累积误差。

进一步地，单片机最小系统11控制步进电机13单步转动的算法为：假设左光照传感器15检测到的太阳光强为a、中光照传感器16检测到的太阳光强为b、右光照传感器17检测到的太阳光强为c，本设计算法中要求中光照传感器16处时钟要时钟采集到最强到的太能光强值，即如果单片机最小系统11判断出a大于b和c，会控制步进电机驱动器12驱动步进电机13一直向左转动，直至b为最大值且a与c想等，步进电机13停止转动；如果单片机最小系统11判断出c大于b和a，会控制步进电机驱动器12驱动步进电机13一直向右转动，直至b为最大值且a与c相等，步进电机13停止转动；如果单片机最小系统11判断出b大于c和a且c大于a，会控制步进电机驱动器12驱动步进电机13一直向右转动，直至b为最大值且a与c相等，步进电机停止转动；如果单片机最小系统11判断出b大于c和a且a大于c，会控制步进电机驱动器12驱动步进电机13一直向左转动，直至b为最大值且a与c相等，步进电机13停止转动；

本专利的优点是：该种小型的太阳能跟踪系统，采用上位机2对整个系统进行控制，由主太阳能跟踪器1来实时捕捉最强光的位置，并由上位机2来控制多路太阳能跟踪器3与主太阳能跟踪器1保持同步转动，转动到太阳直射的方向。该系统只由主太阳能跟踪器1捕捉光强信息，大大缩小了成本，而且提高了太阳能的发电效率。

附图说明

图1是本发明一种小型太阳能跟踪系统的说明框图；

图2是本发明一种小型太阳能跟踪系统的结构示意图；

图3是本发明一种小型太阳能跟踪系统的主太阳能跟踪器的结构示意图；

图4是本发明一种小型太阳能跟踪系统的三个温度传感器结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本专利进一步说明。

如图1，本专利的一种小型太阳能跟随系统包括主太阳能跟踪器1、上位机2和多路太阳能跟踪器3三部分构成；如图2，主太阳能跟踪器1由单片机最小系统1、左光照传感器15、中光照传感器16、右光照传感器17、步进电机驱动器12、步进电机13和太阳能发电板14组成。

具体工作过程：

本发明的一种小型太阳能跟踪系统，,主太阳能跟踪器1中的左光照传感器15、中光照传感器16、右光照传感器17分别放置在太阳能发电板14中左端位置、中间位置和右端位置，在同一时刻可采集到不同的光强，根据设定的时间间隔将采集的光照强度信息传送到单片机最小系统11，单片机最小系统11根据输入的相应控制算法，通过步进电机驱动器12，从而控制步进电机13单步转动，步进电机13输出轴与太阳能发电板14连接，从而带动太阳能发电板14转向阳光直射的位置，同时主太阳能跟踪器1中的单片机最小系统11通过无线通信的方式将左光照传感器15、中光照传感器16、右光照传感器17检测到的光照强度信息发送到上位机2，上位机2为hmi人机用户界面，主太阳能跟踪器1中的单片机最小系统11通过无线通信的方式与上位机2进行通信，单片机最小系统11将三个光照传感器检测到的太阳强度值发送给上位机2，上位机2再将三个光照传感器检测到的太阳的强度值通过无线通信的方式发送给多路太阳能跟踪器3，多路太阳能跟踪器3为与主太阳能跟踪器1相同的太阳能跟踪器阵列，多路太阳能跟踪器3中的每个太阳能跟踪器同样拥有单片机最小系统、步进电机驱动器、步进电机和太阳能发电板，但是没有三个光照传感器，多路太阳能跟踪器3中的每个太阳能跟踪器的单片机最小系统中的控制算法与主太阳能跟踪器1中的单片机最小系统11中的控制算法相同，从而保证多路太阳能跟踪器3与主太阳能跟踪器1同步转动。

一种小型太阳能跟踪系统中控制步进电机转动的控制算法具体为：左光照传感器15、中光照传感器16、右光照传感器17将所检测到的光照强度信号发送个单片机最小系统11，假设左光照传感器15检测到的太阳光强为a、中光照传感器16检测到的太阳光强为b、右光照传感器17检测到的太阳光强为c，本设计算法中要求中光照传感器16处时钟要时钟采集到最强到的太能光强值，即如果单片机最小系统11判断出a大于b和c，会控制步进电机驱动器12驱动步进电机13一直向左转动，直至b为最大值且a与c相等，步进电机停止转动；如果单片机最小系统11判断出c大于b和a，会控制步进电机驱动器12驱动步进电机13一直向右转动，直至b为最大值且a与c相等，步进电机13停止转动；如果单片机最小系统11判断出b大于c和a且c大于a，会控制步进电机驱动器12驱动步进电机13一直向右转动，直至b为最大值且a与c相等，步进电机13停止转动；如果单片机最小系统11判断出b大于c和a且a大于c，会控制步进电机驱动器12驱动步进电机13一直向左转动，直至b为最大值且a与c相等，步进电机13停止转动；本算法能够使太阳能发电板14一直处于阳光直射的位置，大大提高其发电效率。