自动跟踪太阳的太阳能路灯系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型的自动跟踪太阳的太阳能路灯系统涉及电力电子技术和控制系统【技术领域】，是由单片机、太阳能电池、充电电路、蓄电池及节能灯构成，所述的单片机、电机驱动电路、步进电动机、双轴传动机构和太阳能电池依次连接，太阳能电池输出连接充电电路至蓄电池、蓄电池输出连接至升压逆变电路；升压逆变电路输出连接至节能灯。该系统能够自动判断太阳的位置，并使得太阳能电池能够实时对准太阳，提高光能的利用率，使系统在黑暗条件下能够正常发光。安装在水平轴与竖直轴方向上的光敏电阻提供太阳在水平方向上与竖直方向上的位置信息，并将这些信息传递给单片机，单片机根据太阳位置信号控制水平轴与竖直轴方向上的步进电机进行转动，使得太阳能电池板能够实时对准太阳。
【专利说明】自动跟踪太阳的太阳能路灯系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力电子技术和控制系统【技术领域】，尤其涉及一种自动跟踪太阳的太阳能路灯系统，实现了太阳能电池板对太阳位置角度跟踪的控制。
【背景技术】
[0002]目前，世界上的化石能源储量越来越少，人类即将面临化石能源短缺的危机，寻找一种新型的可再生能源迫在眉睫，与此同时，使用传统的化石能源不可避免地会造成环境问题，特别是近年来我国多地雾霾天气越来越严重，全球气候变暖的问题，都是与化石能源的大量使用分不开的。太阳能作为一种新能源形式，取之不尽，用之不竭，而且不会带来环境污染等问题，将成为人类今后重点发展的能源。太阳能路灯的能源来自于太阳能，白天由太阳能电池板将光能转变为电能储存在蓄电池中，夜晚则由蓄电池向节能灯供电，每个路灯就可以构成一个独立的系统，因此不必铺设电缆，给施工和检修带来了极大的方便，同时也降低了投资。传统的太阳能路灯的电池板是固定在路灯的顶部，但是太阳每天东升西落，每个时刻太阳所处的位置都不相同，而固定式的太阳能电池板只能朝着一个方向，这样就造成了光能吸收效率不够高，造成了能源的浪费，由于光能利用率不高，当遇到连续的阴雨天气时，蓄电池中无法储存足够的能量维持系统的正常工作，为此，这里设计了自动跟踪太阳位置的太阳能路灯。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的是设计一种太阳能电池能够自动跟踪太阳位置的太阳能路控制系统，解决了太阳能电池不能移动，采光效率低的问题。
[0004]本实用新型的一种自动跟踪太阳的太阳能路灯系统，是由单片机、太阳能电池、充电电路、蓄电池及节能灯构成，所述的单片机、电机驱动电路、步进电动机、双轴传动机构和太阳能电池依次连接，太阳能电池输出连接充电电路至蓄电池、蓄电池输出连接至升压逆变电路；单片机输出分别连接充电电路和升压逆变电路；升压逆变电路输出连接至节能灯。
[0005]作为本实用新型的进一步改进，升压逆变电路连接了保护电路，单片机连接了光敏电阻。
[0006]本实用新型的一种自动跟踪太阳的太阳能路灯系统，当白天光线较强时，太阳能电池吸收阳光进行发电，并将所发出的电能储存在蓄电池中，发电时，太阳能电池板能够根据太阳的方位自动调节水平和竖直角度，并始终保持太阳能电池板正对着太阳，最大限度地提高光能的利用率，在夜晚或是光线昏暗的阴雨天气，蓄电池通过升压逆变电路为节能灯供电，照亮道路，同时相应的保护电路起到相应的保护作用。
[0007]本实用新型的一种自动跟踪太阳的太阳能路灯系统，在白天利用太阳能发电时，能够自动根据太阳的方位来调整太阳能电池板的角度，尽可能多地吸收光能，这样就可以在蓄电池中储存更多的电能，使得系统处于无光或者是光线较差的条件下工作更长的时间，与此同时太阳能路灯的充电与放电、太阳能电池的角度都由单片机进行控制，且配有相应的保护电路，并通过光敏电阻进行光线信号的检测，由电机带动水平轴与竖直轴的传动机构来实现。另外，本实用新型构思新颖，设计合理，易于实现并推广应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是本实用新型结构框图；
[0009]图2是本实用新型中单片机接口电路图；
[0010]图3是本实用新型数据采集转换电路图；
[0011]图4是本实用新型数步进电机驱动电路图；
[0012]图5是本实用新型升压逆变电路图；
[0013]图6是本实用新型保护电路图。
【具体实施方式】
[0014]本实用新型的自动跟踪太阳的太阳能路灯系统，如图1所示，是由单片机、太阳能电池、充电电路、蓄电池及节能灯构成，所述的单片机、电机驱动电路、步进电动机、双轴传动机构和太阳能电池依次连接，太阳能电池输出连接充电电路至蓄电池、蓄电池输出连接至升压逆变电路；单片机输出分别连接充电电路和升压逆变电路；升压逆变电路输出连接至节能灯。升压逆变电路连接了保护电路，单片机连接了光敏电阻。
[0015]下面针对本实用新型的自动跟踪太阳的太阳能路灯系统中各电路进行说明。
[0016]1、单片机接口电路
[0017]该系统单片机采用AT89C51芯片，如图2所示，除单片机所需最小系统连接引脚夕卜，其中P0.2-P0.4为光敏电阻信号输入引脚，用来接收来自光敏电阻的信号；P0.7引脚与P06引脚分别为水平轴与竖直轴步进电机的选择引脚，P2.0-P2.3为步进电机转过角度的控制引脚，这样就可以控制步进电机在水平轴与竖直轴方向上的角度，使太阳能电池板正对太阳；P3.1-P3.3用来控制升压逆变电路的工作状态，P3.4-P3.5连接保护电路，实现对保护电路的信号传递与控制。
[0018]2、数据采集转换电路
[0019]该系统的信号采集使用三对GL3516型光敏电阻，如图3所示。一对安装在太阳能电池板的水平方向上，用来确定太阳的水平位置，如果这一对光敏电阻阻值相等，那么该太阳能电池板在水平方向上为对准太阳的状态，还有一对光敏电阻安装在太阳能电池板的竖直方向上，同理，这一对是用来调整太阳能电池板在竖直方向上对准太阳的，此外还有一对光敏电阻分别安装在太阳能电池板的正面与背面，目的是当太阳能电池板背对太阳的时候，使太阳能电池能够进行转向，同时当环境光线暗到一定值时，使路灯进行发光，整个过程的控制，都是通过光敏电阻向单片机传递信息，并由单片机控制相应步进电机来实现的。
[0020]3、步进电机驱动电路
[0021]本系统采用两个异步电机驱动芯片L296分别对水平轴与竖直轴的异步电机进行驱动和控制，根据单片机的指令信号，控制相应的水平轴电机与竖直轴电机转过相应的角度，使太阳能电池正对太阳，如图4所示。
[0022]4、升压逆变电路[0023]升压逆变电路主要用来将蓄电池释放的直流电转换成交流电供节能灯使用，电路的主要由AT89C51单片机进行控制，包括稳压芯片L7805，晶体三极管2SC1815，P沟道场效应管2SJ471，N沟道场效应管2SK2956，100UF的极性电容，12MHZ的晶振，30PF的瓷片电容，1K，IOK电阻，12V-220V的升压变压器等构成，如图5所示。
[0024]5、保护电路
[0025]如图6所示，保护电路使用PC817与LM358芯片。LM358的2和3引脚可以放大电源信号，5和6引脚放大输出信号。连接蓄电池一端的电路出现短路等故障时，这时连接单片机的I和7引脚会把信号传递给单片机，在单片机的控制下及时切断电源，与此同时PC817芯片应用在双稳态电路，利用发光二极管实现主电路与控制电路的光电隔离，对电路进行保护。
[0026]在使用时，只需在需要安装路灯的位置，架设路灯杆并将自动跟踪太阳的太阳能路灯系统的节能灯朝向地面，而将太阳能电池板置于路灯杆顶，把系统固定好之后无需铺设电缆，系统便可以正常进行工作，每一个路灯就是一个独立的系统。白天光线充足时，水平轴与竖直轴方向上的光敏电阻就能自动检测出太阳的位置，并把位置信号传递给单片机，单片机控制步进电机的驱动电路，使得水平轴与竖直轴的步进电机旋转适当的角度，实时带动太阳能电池板旋转并使太阳能电池板实时对准太阳，提高了光能的利用率，使得蓄电池可以存储更多的电能，增加路灯夜间或是连续阴雨天气的工作时间。
【权利要求】
1.自动跟踪太阳的太阳能路灯系统，是由单片机、太阳能电池、充电电路、蓄电池及节能灯构成，其特征在于单片机、电机驱动电路、步进电动机、双轴传动机构和太阳能电池依次连接，太阳能电池输出连接充电电路至蓄电池、蓄电池输出连接至升压逆变电路；单片机输出分别连接充电电路和升压逆变电路；升压逆变电路输出连接至节能灯。
2.如权利要求1所述的自动跟踪太阳的太阳能路灯系统，其特征在于升压逆变电路连接了保护电路，单片机连接了光敏电阻。
【文档编号】F21S9/03GK203797548SQ201420226839
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年5月6日 优先权日:2014年5月6日
【发明者】曹雪, 赵子明, 孔德健, 侯士波, 王嫄嫄, 闫琦 申请人:东北石油大学