基于北斗导航系统的太阳能自动跟踪系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用我国自主研发的北斗导航系统来实现太阳能自动跟踪目的的系统。它包括北斗导航模块，磁阻传感器，单片机，步进电机，以及太阳能电池板和连接装置。北斗导航模块给出电池板所处的经纬度和时间，磁阻传感器获得电池板在所在平面的相对方位角。将两者所获得的数据传输到单片机内并处理。确定太阳光投射方向，并与磁阻传感器所给出的电池板相对方位进行比较，驱动步进电机转动，实现太阳能电池板时刻垂直于太阳光，获得最大的太阳能利用率。它灵敏度高，不受地域和外部环境的限制，工作稳定可靠。解决了目前市场上其他装置存在的问题，又极大地支持了我国北斗导航系统的推广与应用。特别适用于移动设备领域，如车载太阳能装置。
【专利说明】基于北斗导航系统的太阳能自动跟踪系统
【技术领域】
[0001]本发明属于太阳能应用开发技术、自动跟踪【技术领域】，具体涉及一种基于北斗导航系统的太阳能自动跟踪技术。
【背景技术】
[0002]新能源是二十一世纪世界经济发展中最具决定力的五大【技术领域】之一。太阳能是一种清洁、高效和永不衰竭的新能源。在新实际中，各国政府都将太阳能资源利用作为国家可持续发展战略的重要内容。我国经济正处于快速持续发展阶段，但又面临着有限的化石燃料资源和更高的环境保护要求的严峻挑战。由于旧能源燃料所带来的雾霾等环境污染问题日益严峻，新能源的开发利用日益受到国家的重视。而光伏发电具有安全可靠、无噪声、无污染、制约少、故障率低、维护简便等优点，在我国西部广袤严寒、地形多样和居住分散的现实条件下，有着非常独特的作用。
[0003]太阳能作为一种新型能源具有储量无限、普遍存在、利用清洁、使用经济等优点，但是太阳能又存在着低密度、间歇性、空间分布不断变化的缺点，这就使目前的一系列太阳能设备对太阳能的利用率不高。在国内，大部分太阳能电池板阵列都是固定的，无法保证实时垂直于太阳光接受太阳能，不能有效利用资源，发电效率低。为了提高太阳能电池板光伏发电效率，有的太阳能装置采用了利用光敏电阻确定周围环境的光强大小，来调整电板的角度，实现追踪太阳光。其缺点是使用起来误差高，容易受到其他光源、遮挡物等的影响，使用局限性高，环境条件要求严格，应用范围小。目前市场上急需一种不受外界环境影响，工作稳定可靠且灵敏度高的太阳能自动跟踪系统，本装置利用了具有自主知识产权的北斗导航系统，实现了上述目标。北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统(BDS)，是继美全球定位系统(GPS)和俄GL0NASS之后第三个成熟的卫星导航系统。系统由空间端、地面端和用户端组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务。基于北斗导航系统的太阳能自动跟踪装置，能够精确给出太阳能的方位与时间，结合太阳光随时间和经纬度的变化关系，利用步进电机驱动太阳能电池板时刻垂直接收太阳能光照，它工作成本低，灵敏度高，不受地域的限制和外部条件的影响，稳定可靠。特别适用于移动设备上的太阳能自动跟踪，比如车载太阳能，船载太阳能等。目前市场上还没有以北斗导航系统作为研究对象的太阳能自动跟踪系统，本发明不仅解决了市场上其他装置所存在的易受干扰、工作不稳定、成本高、使用复杂的缺点，又很好地支持了国家北斗卫星导航系统的发展与推广，对未来太阳能自动跟踪系统也有指导作用。
【发明内容】
[0004]为了解决目前市场上太阳能自动跟踪装置所存在的诸如能耗大，稳定性差，对跟踪环境要求高的缺点，设计了基于北斗导航系统的太阳自动能跟踪系统。它利用了我国自主研发的北斗导航系统，是该类导航系统在太阳能跟踪领域的首次应用。以经纬度的位置信息和太阳光的运动轨迹来调整电池板的实时追光，稳定可靠，成本低，灵敏度高，不易受外界环境的影响。
[0005]本发明的技术方案如下:一种基于北斗导航系统的太阳能自动跟踪系统，它包括北斗导航模块，磁阻传感器，单片机，步进电机，以及太阳能电池板和连接装置。北斗模块能够精确地进行定位并给出时间，磁阻传感器能够辨别方位。太阳光在地面垂直投影的运动轨迹与时间和经纬度存在函数关系。装置的位置信息和时间信息全部由北斗导航系统精确给出，方位角由磁阻传感器精确给出，利用太阳光的投影轨迹函数，将北斗导航模块和磁阻传感器的信息进行处理，给出太阳能电池板的最佳偏转角度，并与电池板的方位角进行比较，最后利用步进电机来实现电池板的运动，从而实现电池板时刻朝向太阳光投射的方向，垂直接收太阳能。它灵敏度高，成本低，不受地域和外部环境的限制，工作稳定可靠。特别适用于移动设备领域太阳能的利用。它解决了目前市场上其他装置存在的问题，又极大地支持了我国北斗导航系统的推广与应用。
[0006]本发明提供的一种基于北斗导航系统的太阳能自动跟踪系统的有益效果是:
[0007]1.首次将北斗导航系统应用于太阳能跟踪系统利用，灵敏度高，应用前景广阔，实用价值高。其次，利用北斗卫星所给出的经纬度信息和太阳光运动轨迹相结合，判断电池板的转向，精确度高，而且稳定可靠。
[0008]2.本发明无需检测太阳光强度，不易受到外界环境干扰。相比于利用光敏电阻控制转向时容易受到其他光源、遮挡物和灰尘等影响等相比，本发明稳定可靠，不易受外界环境影响。
[0009]3.它不受地域条件的限制，可实时在各种设备上准确跟踪，最大化的提高了太阳能的利用效率。可广泛应用于汽车、火车、轮船等运输领域，不论装置方位、偏向如何，它都能实现电池板实时正对太阳光。
[0010]4.加入了磁阻传感器来确定装置的自身方向，功耗低，方向判断精确。
[0011]5.单片机和步进电机的结合使用大大降低了能耗，且装置寿命长。
[0012]6.装置体积小，使用轻便，便于安装。特别适用于移动设备领域，比如车载太阳能装置等。使得太阳能自动跟踪系统在移动设备领域的应用成为可能。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]下面结合附图和实施例对发明进一步说明。
[0014]图1是本发明的工作原理框图。
【具体实施方式】:
[0015]参见图1，本发明的一种基于北斗导航系统的太阳能自动跟踪系统，包括北斗导航模块，磁阻传感器，单片机，步进电机，以及太阳能电池板和连接装置。太阳能电池板和步进电机相连，步进电机的转动能带动电池板做相应转动。单片机有两个输入端和一个输出端。其中输入端分别接收北斗导航模块传来的经纬度信息和时间信息以及磁阻传感器传入的电池板相对方位角信息。单片机的输出端与步进电机相连，输出的信号可以控制步进电机转动。单片机内写有太阳光随时间和经纬度的函数关系。
[0016]当装置开启时，北斗导航模块迅速而准确的给出电池板所处的经纬度和时间，并进行实时监测。与此同时，磁阻传感器获得电池板在所在平面的相对方位角。将两者所获得的数据传输到单片机内，并进行运算处理。在单片机内，我们写入了太阳光随时间和位置变化的函数关系。通过这样一个函数关系，单片机可以利用输入的信息准确给出该时刻、该地点太阳光的垂直投射方向，并与磁阻传感器所给出的电池板的相对方位角进行比较，最后以电信号的形式输出，驱动步进电机转动，从而实现太阳能电池板时刻垂直于太阳光，获得最大的太阳能利用率。
【权利要求】
1.一种基于北斗导航系统的太阳能自动跟踪系统，包括北斗导航模块，磁阻传感器，单片机，步进电机，以及太阳能电池板和连接装置，单片机用于接收和处理北斗导航模块所传来的位置信息和时间信息以及磁阻传感器所检测到的装置自身相对方向，然后以电流信号的形式传送给步进电机，步进电机驱动太阳能电池板偏转，实现装置的实时追光，其特征是:装置的位置信息和时间信息全部由北斗导航系统精确给出，方位角由磁阻传感器精确给出，利用太阳光的投影轨迹函数，将北斗导航模块和磁阻传感器的信息进行处理，并给出太阳能电池板的最佳偏转角度，并通过步进电机来实现电池板的运动。
2.根据权利要求1所述的一种基于北斗导航系统的太阳能自动跟踪系统，其特征是:位置信息和时间信息由北斗导航系统确定，北斗导航系统和磁阻传感器结合使用，太阳能电池板的偏转由步进电机实现，信息的运算处理由单片机完成。
【文档编号】G05D3/20GK103872976SQ201410022097
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年1月12日 优先权日:2014年1月12日
【发明者】莫岸, 黄国恒, 沈庆双, 范亚东 申请人:莫岸, 黄国恒, 沈庆双