一种太阳能定日镜跟踪系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种太阳能定日镜跟踪系统，包括单片机、串口电路、太阳光检测电路、开关量输入电流和自动跟踪控制电路。本发明系统是以程序控制为主,采用传感器实时监测作为反馈的闭环控制方式,这种控制方式对程序进行了累积误差修正,使之在任何气候条件下都能够得到稳定而可靠的跟踪控制。
【专利说明】一种太阳能定日镜跟踪系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种太阳能发电系统，具体是一种太阳能定日镜跟踪系统。
【背景技术】
[0002]定日镜控制系统控制定日镜在不同时刻使太阳光线全部反射到同一个位置，从而达到定点投射的目的。目前，定镜控制主要采用程序控制或传感器控制，这两种控制方式都属于开环控制，程序控制方式是通过计算太阳运动规律来控制跟踪机构的运动，其存在累积误差的缺陷；传感器控制方式是由传感器实时测出入射太阳光线的方向，以此控制跟踪机构的运动，其存在多云条件下难以找到反射镜面准确限位方向的缺陷。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种以程序控制为主，采用传感器实时监测作为反馈的控制方式的太阳能定日镜跟踪系统，以解决上述【背景技术】中提出的问题。
[0004]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
一种太阳能定日镜跟踪系统，包括单片机、串口电路、太阳光检测电路、开关量输入电流和自动跟踪控制电路，所述单片机分别连接串口电路、太阳光检测电路、电源电路、开关量输入电路、模拟量输入电路、自动跟踪控制电路、限位开关检测电路、指示电路和时钟电路，自动跟踪控制电路和连接光电隔离电路，光电隔离电路另一端通过逆变电路连接步进电机组。
[0005]所述太阳光检测电路包括运放Ul、可变电阻Rl、光敏电阻R8和电容Cl，可变电阻Rl 一端分别连接电源VCC和光敏电阻R8，可变电阻Rl另一端分别连接电阻R2和电阻R4，电阻R2另一端连接电阻R3并接地，电阻R3另一端分别连接光敏电阻R8另一端和电阻R5，电阻R5另一端连接运放Ul引脚2，运放Ul引脚I分别连接电阻R4另一端和可变电阻R6，运放Ul引脚3分别连接可变电阻R6另一端和电阻R7，电阻R7另一端分别连接电容C2、电容C3和单片机，单片机还分别连接二极管Dl负极、电容C3另一端和电源VCC并接地，二极管Dl正极连接二极管D2负极，二极管D2正极连接电容C2另一端并接地。
[0006]作为本发明进一步的方案:所述运放Ul型号为LM741。
[0007]作为本发明进一步的方案:所述单片机为PIC16F877。
[0008]作为本发明进一步的方案:所述串口电路采用RS-485接口组成的半双工网络，与计算机实现双向通信。
[0009]作为本发明再进一步的方案:所述自动跟踪控制电路采用光纤角位移传感器。
[0010]与现有技术相比，本发明的有益效果是:本发明系统是以程序控制为主，采用传感器实时监测作为反馈的闭环控制方式，这种控制方式对程序进行了累积误差修正，使之在任何气候条件下都能够得到稳定而可靠的跟踪控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为一种太阳能定日镜跟踪系统的结构框图；
图2为一种太阳能定日镜跟踪系统中太阳光检测电路的电路图；
图3为一种太阳能定日镜跟踪系统中单片机的主程序流程图。
【具体实施方式】
[0012]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0013]请参阅图1?3，本发明实施例中，一种太阳能定日镜跟踪系统，包括单片机、串口电路、太阳光检测电路、开关量输入电流和自动跟踪控制电路，单片机分别连接串口电路、太阳光检测电路、电源电路、开关量输入电路、模拟量输入电路、自动跟踪控制电路、限位开关检测电路、指示电路和时钟电路，自动跟踪控制电路和连接光电隔离电路，光电隔离电路另一端通过逆变电路连接步进电机组。
[0014]太阳光检测电路包括运放Ul、可变电阻R1、光敏电阻R8和电容Cl，可变电阻Rl —端分别连接电源VCC和光敏电阻R8，可变电阻Rl另一端分别连接电阻R2和电阻R4，电阻R2另一端连接电阻R3并接地，电阻R3另一端分别连接光敏电阻R8另一端和电阻R5，电阻R5另一端连接运放Ul引脚2，运放Ul引脚I分别连接电阻R4另一端和可变电阻R6，运放Ul引脚3分别连接可变电阻R6另一端和电阻R7，电阻R7另一端分别连接电容C2、电容C3和单片机，单片机还分别连接二极管Dl负极、电容C3另一端和电源VCC并接地，二极管Dl正极连接二极管D2负极，二极管D2正极连接电容C2另一端并接地。
[0015]运放Ul型号为LM741。
[0016]单片机为PIC16F877。
[0017]串口电路采用RS-485接口组成的半双工网络，与计算机实现双向通信。
[0018]自动跟踪控制电路采用光纤角位移传感器。
[0019]本发明的工作原理是:计算机根据GPS提供的限位和授时计算出太阳的准确方位，并通过串口电路将该计算结果输送给现场的每一个单片机，串行口电路采用RS-485接口组成的半双工网络，与计算机实现双向通信，计算机根据陈氏跟踪理论计算出自旋角和仰角，通过串行口传输给PIC系列单机，步进电机根据单片机的指令进行相应动作，系统运行中，测试装置可能出现误差，导致系统的位置反馈量出现累积误差，当光敏电阻R8发现这一误差时，将误差量提供给单片机，单片机根据误差进行调整。
[0020]请参阅图2的太阳光检测电路，由光敏电阻R8作为传感器检测太阳光线变化，由此组成惠斯顿电桥，用于控制步进电机的跟踪和停止。为了保证电源转换精度，在电源输入端装有一个0.01 μ F的电容C2。将光敏电阻R8所在桥臂的可变电阻调至100Κ且光敏电阻R8电阻为100Κ时，桥臂两端的电压差为0，在步进电机朝向东方的初始位置，装有一个精密限位开关，当单片机检测到的电压差为O时，如果限位开关为闭合(on)状态，说明此时由黑夜变为白天，定日镜开始自动跟踪太阳；如果限位开关为打开状态(off)，说明此时由白天变为黑夜，步进电机会自动复位到限位开关处。当桥臂两端的电压差不为O时，如果限位开关为on状态，说明此时处于黑夜，步进电机不转动；如果限位开关为off状态，说明此时处于白天，定日镜自动跟踪太阳。
[0021]在跟踪过程中采用光纤角位移传感器测量太阳光的方向，该传感器可以全角度连续测量太阳光的入射方向。太阳光通过隔离器和高隔离度的单模光纤耦合器后输出两束光，其中一束被折射率匹配液吸收，不再返回系统；另一束光通过单模光纤进入传感器的F-P腔。当入射光传至光纤镀膜端面时，一部分光被反射，一部分光进入F-P腔，另有部分光被反射形成信号光。由于信号光与从反射端面反射回的光波来自同一光源，因此形成干涉光。反射光强度(IR)随F-P腔长L而变化，而L的变化由经线位移衰减器衰减后的线位移控制，从而使得IR与角位移成一定函数关系。IR经过光电二极管(PIN)转换、放大及A/D转换后由计算机输出对应数据。
【权利要求】
1.一种太阳能定日镜跟踪系统，包括单片机、串口电路、太阳光检测电路、开关量输入电流和自动跟踪控制电路，其特征在于，所述单片机分别连接串口电路、太阳光检测电路、电源电路、开关量输入电路、模拟量输入电路、自动跟踪控制电路、限位开关检测电路、指示电路和时钟电路，自动跟踪控制电路和连接光电隔离电路，光电隔离电路另一端通过逆变电路连接步进电机组； 所述太阳光检测电路包括运放Ul、可变电阻Rl、光敏电阻R8和电容Cl，可变电阻Rl —端分别连接电源VCC和光敏电阻R8，可变电阻Rl另一端分别连接电阻R2和电阻R4，电阻R2另一端连接电阻R3并接地，电阻R3另一端分别连接光敏电阻R8另一端和电阻R5，电阻R5另一端连接运放Ul引脚2，运放Ul引脚I分别连接电阻R4另一端和可变电阻R6，运放Ul引脚3分别连接可变电阻R6另一端和电阻R7，电阻R7另一端分别连接电容C2、电容C3和单片机，单片机还分别连接二极管Dl负极、电容C3另一端和电源VCC并接地，二极管Dl正极连接二极管D2负极，二极管D2正极连接电容C2另一端并接地。
2.根据权利要求1所述的太阳能定日镜跟踪系统，其特征在于，所述运放Ul型号为LM741o
3.根据权利要求1所述的太阳能定日镜跟踪系统，其特征在于，所述单片机为PIC16F877。
4.根据权利要求1所述的太阳能定日镜跟踪系统，其特征在于，所述串口电路采用RS-485接口组成的半双工网络，与计算机实现双向通信。
5.根据权利要求1所述的太阳能定日镜跟踪系统，其特征在于，所述自动跟踪控制电路采用光纤角位移传感器。
【文档编号】G05D3/12GK104503477SQ201410704655
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】刘尚爱, 潘亚武, 张运器 申请人:刘尚爱