专利名称：一种太阳方位角跟踪控制器及其跟踪方法
技术领域：
本发明涉及太阳能自动跟踪供电系统，尤其是涉及一种太阳方位角跟踪控制器及其跟踪方法。
背景技术：
现有太阳能自动跟踪控制器的跟踪方式可分为光电跟踪法和定时跟踪法两种。光电跟踪方式是通过光敏传感器对太阳光照射角度的变化进行判断后驱动跟踪机构对太阳位置进行被动跟踪。其优点在于跟踪精确度高，但抗干扰能力差，容易受散射光的影响，误动作较多，且耗能较大。定时跟踪法原理是利用地球每小时自转15°的规律，采用实时钟每隔一段时间调整一次太阳能电池组件角度对太阳角度进行跟踪，如中国专利公开号2562135，
公开日
2003年7月23日，发明创造的名称为《微功耗定时太阳能跟踪装置》，此种跟踪方式无需传感器抗干扰能力强误动作少耗能少，但不能根据当地实际太阳运动规律进行调整和支架的加工和安装精度，比较难实现高精度跟踪。普遍存在跟踪精度低下或需要人工校正等缺点。以上两种类型的太阳跟踪方式各有其优缺点，无法完全满足跟踪精度高抗干扰能力强的要求。
发明内容
本发明的首要目的在于克服上述现有技术的缺点与不足，提供一种太阳方位角跟踪控制器，所述跟踪控制器是基于太阳运动轨迹数学模型及光敏器件实现对太阳方位角进行高精度跟踪。本发明的另一个目的还在于提供一种太阳方位角跟踪控制器的跟踪方法。为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案一种太阳方位角跟踪控制器，所述控制器包括微处理器，用于接收处理GPS模块、光敏探头、电机驱动模块和通信电路的数据， 还用于计算太阳位置并驱动跟踪控制器调整太阳能组件角度；电源电路，用于通过所述微处理器提供控制器各部分所需要的电源电压；GPS模块，用于提供控制器所在地的经纬度和时间信息；光敏探头，用于为微处理器提供太阳光角度信号；电机控制模块，用于实现对电机的驱动和监控；手动控制电路，用于实现手动控制电机的功能；通信电路，用于实现控制器与外围的计算机或监控中心信息交互，对跟踪系统进行远程监控；所述微处理器分别与电源电路、GPS模块、光敏探头、电机控制模块、手动控制电路以及通讯电路相连接。所述电机控制模块包括电机驱动电路、电机过流检测电路、电机反馈脉冲检测电路。一种太阳方位角跟踪控制器的跟踪方法，所述方法包括以下步骤(1)接通电源电路，控制器初始化并开始运行；(2)控制器运行后，电机控制模块对跟踪机构的角度进行清零复位；(3)跟踪机构的角度清零复位后，判断电机是否需要进行手动控制，如果需要进行手动控制电机功能，则根据按键和网络通信指令驱动电机，然后再判断电机是否需要进行手动控制，直到电机不需要进行手动控制；如果不需要进行手动控制电机功能，则继续以下步骤；(4)判断GPS模块是否获得经纬度和时间信息，如果GPS模块没有接收到经纬度和时间信息，则通过通信电路输出GPS模块故障报警，进入故障维修模式，如果GPS模块接收到了经纬度和时间信息，则继续以下步骤；(5)微处理器根据接收到的时间信息通过微处理器计算太阳角度；(6)判断是否处于白天，如果不是白天，则重新进行步骤(3)，如果是白天，继续进行以下步骤；(7)判断跟踪机构与太阳角度是否有偏差，如果没有偏差，则重新进行步骤(3)， 如果有偏差，则驱动电机消除偏差；(8)消除跟踪机构与太阳角度的偏差之后，判断微处理器是否接收到光敏探头太阳光角度信号，如果微处理器没有接收到信号，则通过通信电路输出GPS模块故障报警，进入故障维修模式，如果微处理器接收到了信号，则继续进行以下步骤；(9)再次判断跟踪机构与太阳角度是否有偏差，如果没有偏差，则重新进行步骤 (3)，如果有偏差，则驱动电机消除偏差，消除偏差后再重新进行步骤(3)。所述步骤( 微处理器根据接收到的时间信息通过微处理器计算太阳角度，判断电机控制模块是否执行自动倒雪动作功能，如果需要执行自动倒雪动作，则驱动电机执行倒雪动作，然后重新进行步骤(3)，如果不需要执行自动倒雪动作，继续进行步骤(6)。所述步骤(7)到步骤(9)中所述的太阳角度包括太阳高度角和太阳方位角。所述步骤(4)和步骤(8)中的进入故障维修模式后，判断故障是否排除，如果没有排除故障，则重新进入故障维修模式进行故障排除，如果故障已经排除，则解除故障报警后继续重新进行步骤(3)。与现有技术相比，本发明具有以下优点和效果1、本发明所述本控制器同时采用GPS定位受时和光敏探头，实现定时和光敏两种
足艮S宗力；2、本发明所述控制器通过光敏探头检测的太阳光角度信号对跟踪机构角度的精调，既保证了跟踪的精度又避免了散射光影响造成的误跟踪；3、本发明所述控制器具有太阳能电池组件自动倒雪、手动控制、通信功能和远程监控功能。
图1是本发明一种太阳方位角跟踪控制器的原理框图。图2是本发明一种太阳方位角跟踪控制器的跟踪方法流程示意图。
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图3是本发明实施例2跟踪方法流程示意图。
具体实施例方式下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。实施例1如图1所示，一种太阳方位角跟踪控制器的原理框图，所述控制器包括微处理器，用于接收处理GPS模块、光敏探头、电机驱动模块和通信电路的数据， 还用于计算太阳位置并驱动跟踪控制器调整太阳能组件角度；电源电路，用于通过所述微处理器提供控制器各部分所需要的电源电压；GPS模块，用于提供控制器所在地的经纬度和时间信息；光敏探头，用于为微处理器提供太阳光角度信号；电机控制模块，用于实现对电机的驱动和监控；手动控制电路，用于实现手动控制电机的功能；通信电路，用于实现控制器与外围的计算机或监控中心信息交互，对跟踪系统进行远程监控；所述微处理器分别与电源电路、GPS模块、光敏探头、电机控制模块、手动控制电路以及通讯电路相连接。所述电机控制模块包括电机驱动电路、电机过流检测电路、电机反馈脉冲检测电路。如图2所示是一种太阳方位角跟踪控制器的跟踪方法流程示意图，(1)接通电源电路，控制器初始化并开始运行；(2)控制器运行后，电机控制模块对跟踪机构的角度进行清零复位；(3)跟踪机构的角度清零复位后，判断电机是否需要进行手动控制，如果需要进行手动控制电机功能，则根据按键和网络通信指令驱动电机，然后再判断电机是否需要进行手动控制，直到电机不需要进行手动控制；如果不需要进行手动控制电机功能，则继续以下步骤；(4)判断GPS模块是否获得经纬度和时间信息，如果GPS模块没有接收到经纬度和时间信息，则通过通信电路输出GPS模块故障报警，进入故障维修模式，如果GPS模块接收到了经纬度和时间信息，则继续以下步骤；(5)微处理器根据接收到的时间信息通过微处理器计算太阳角度；(6)判断是否处于白天，如果不是白天，则重新进行步骤(3)，如果是白天，继续进行以下步骤；(7)判断跟踪机构与太阳角度是否有偏差，如果没有偏差，则重新进行步骤(3)， 如果有偏差，则驱动电机消除偏差；(8)消除跟踪机构与太阳角度的偏差之后，判断微处理器是否接收到光敏探头太阳光角度信号，如果微处理器没有接收到信号，则通过通信电路输出GPS模块故障报警，进入故障维修模式，如果微处理器接收到了信号，则继续进行以下步骤；(9)再次判断跟踪机构与太阳角度是否有偏差，如果没有偏差，则重新进行步骤(3)，如果有偏差，则驱动电机消除偏差，消除偏差后再重新进行步骤(3)。所述步骤(7)到步骤(9)中所述的太阳角度包括太阳高度角和太阳方位角。所述步骤(4)和步骤(8)中的进入故障维修模式后，判断故障是否排除，如果没有排除故障，则重新进入故障维修模式进行故障排除，如果故障已经排除，则解除故障报警后继续重新进行步骤(3)。实施例2本实施例是实施例1的优化。当太阳方位角跟踪控制器出现被积雪、树叶或者其他杂物覆盖时，系统需要执行倒雪动作，此时，如图3所示，微处理器根据接收到的时间信息通过微处理器计算太阳角度，判断电机控制模块是否执行自动倒雪动作功能，如果需要执行自动倒雪动作，则驱动电机执行倒雪动作，然后重新进行步骤(3)，如果不需要执行自动倒雪动作，继续进行步骤 (6)。其他具体实施情况与实施例1相同。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种太阳方位角跟踪控制器，其特征在于，所述控制器具体包括微处理器，用于接收处理GPS模块、光敏探头、电机驱动模块和通信电路的数据，还用于计算太阳位置并驱动跟踪控制器调整太阳能组件角度；电源电路，用于通过所述微处理器提供控制器各部分所需要的电源电压；GPS模块，用于提供控制器所在地的经纬度和时间信息；光敏探头，用于为微处理器提供太阳光角度信号；电机控制模块，用于实现对电机的驱动和监控；手动控制电路，用于实现手动控制电机的功能；通信电路，用于实现控制器与外围的计算机或监控中心信息交互，对跟踪系统进行远程监控；所述微处理器分别与电源电路、GPS模块、光敏探头、电机控制模块、手动控制电路以及通讯电路相连接。
2.根据权利要求1所述的一种太阳方位角跟踪控制器，其特征在于，所述电机控制模块包括电机驱动电路、电机过流检测电路、电机反馈脉冲检测电路。
3.一种太阳方位角跟踪控制器的跟踪方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤(1)接通电源电路，控制器初始化并开始运行；(2)控制器运行后，电机控制模块对跟踪机构的角度进行清零复位；(3)跟踪机构的角度清零复位后，判断电机是否需要进行手动控制，如果需要进行手动控制电机功能，则根据按键和网络通信指令驱动电机，然后再判断电机是否需要进行手动控制，直到电机不需要进行手动控制；如果不需要进行手动控制电机功能，则继续以下步骤；(4)判断GPS模块是否获得经纬度和时间信息，如果GPS模块没有接收到经纬度和时间信息，则通过通信电路输出GPS模块故障报警，进入故障维修模式，如果GPS模块接收到了经纬度和时间信息，则继续以下步骤；(5)微处理器根据接收到的时间信息通过微处理器计算太阳角度；(6)判断是否处于白天，如果不是白天，则重新进行步骤(3)，如果是白天，继续进行以下步骤；(7)判断跟踪机构与太阳角度是否有偏差，如果没有偏差，则重新进行步骤(3)，如果有偏差，则驱动电机消除偏差；(8)消除跟踪机构与太阳角度的偏差之后，判断微处理器是否接收到光敏探头太阳光角度信号，如果微处理器没有接收到信号，则通过通信电路输出GPS模块故障报警，进入故障维修模式，如果微处理器接收到了信号，则继续进行以下步骤；(9)再次判断跟踪机构与太阳角度是否有偏差，如果没有偏差，则重新进行步骤(3)， 如果有偏差，则驱动电机消除偏差，消除偏差后再重新进行步骤(3)。
4.根据权利要求3所述的一种太阳方位角跟踪控制器的跟踪方法，其特征在于，所述步骤( 微处理器根据接收到的时间信息通过微处理器计算太阳角度，判断电机控制模块是否执行自动倒雪动作功能，如果需要执行自动倒雪动作，则驱动电机执行倒雪动作，然后重新进行步骤(3)，如果不需要执行自动倒雪动作，继续进行步骤(6)。
5.根据权利要求3所述的一种太阳方位角跟踪控制器的跟踪方法，其特征在于，所述步骤(7)到步骤(9)中所述的太阳角度包括太阳高度角和太阳方位角。
6.根据权利要求3所述的一种太阳方位角跟踪控制器的跟踪方法，其特征在于，所述步骤(4)和步骤(8)中的进入故障维修模式后，判断故障是否排除，如果没有排除故障，则重新进入故障维修模式进行故障排除，如果故障已经排除，则解除故障报警后继续重新进行步骤⑶。
全文摘要
本发明提供一种太阳方位角跟踪控制器，该控制器由微处理器、光敏探头、电源电路、电机驱动模块、通信电路、GPS模块以及手动控制电路组成，所述微处理器分别与光敏探头、电源电路、电机驱动模块、通信电路、GPS模块以及手动控制电路相连接。本发明还提供一种太阳方位角跟踪控制器的跟踪方法，该方法是基于太阳运动轨迹数学模型及光敏器件实现对太阳方位角进行高精度跟踪。
文档编号G05D3/00GK102156482SQ201110090300
公开日2011年8月17日 申请日期2011年4月11日 优先权日2011年4月11日
发明者邓晓锋, 钟一觉, 陈亮, 雷占和 申请人:京信通信技术(广州)有限公司