一种太阳能双轴自动跟踪系统的制作方法

本实用新型属于太阳能跟踪领域，特别是涉及一种太阳能双轴自动跟踪系统。

背景技术：

太阳能作为一种清洁能源，发展前景十分广阔。但是太阳能也存在能量密度低，不易收集，不稳定，随季节气候和天气昼夜变化而变化等的缺点。所以太阳能的利用有着间歇性、光照方向和强度随时间不断变化的问题，由此对太阳能的收集和利用提出了更高的要求。

目前很多太阳能电池阵列基本上都是固定的，无法保证太阳光的垂直入射，不能充分利用太阳能资源，使其光电转化效率低。而提高太阳能利用率的主要方法是采用跟踪系统对太阳进行跟踪，让太阳光的光线随时垂直照射太阳能电池板的动力装置。理论分析，采用跟踪系统可以提高37.7%的能量接受率。

市面上常见的太阳能跟踪器主要有控放式太阳能跟踪器，机械式太阳能跟踪器，光电传感器跟踪器，视日运行轨迹跟踪器。控放式太阳能跟踪器虽然成本低廉，可以不用外接电源，但是该机构只能做成单轴跟踪器。机械式太阳能跟踪器结构简单、便于制造，但是该装置跟踪精度不高，需要人为进行干涉。光电传感器跟踪该种机构易受天气的影响，它无法达到间歇式跟踪的要求。视日运行轨迹跟踪可以全天跟踪，而不需要人为地干预和帮助，但跟踪方式对机构的机械加工水平和仪器的安装和加工精度都有较严格的要求，故成本较高。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提出了一种能随太阳高速实时转动的双轴自动跟踪系统，具有结构简单、价格低廉、灵敏度强、高速实时地随太阳转动而转动。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种太阳能双轴自动跟踪系统，包括：位于前端的太阳能帆板模型、动力系统、反馈系统及控制管理中心，

其中，所述的太阳能帆板模型与反馈系统连接，所述反馈系统与控制管理中心连接，所述控制管理中心与动力系统连接，所述动力系统与太阳能帆板模型连接。

其中，所述太阳能帆板模型包括太阳能帆板和光敏电阻组，所述的光敏电阻组对称分布在太阳能帆板上。

其中，所述光敏电阻组由四个MG45-23型号光敏电阻组成，且四个光敏电阻分别位于太阳能帆板的四条边的中点处。

其中，所述的光敏电阻封装有不透明筒套。

其中，所述控制管理中心包含输入输出接口、微处理器、存储器、驱动模块，所述输入输出接口、存储器分别与微处理器连接，所述输入输出接口通过驱动模块与动力系统连接；

所述动力系统包括X轴步进电机和Y轴步进电机，所述Y轴步进电机与X轴步进电机相连，所述Y轴步进电机与太阳能帆板模型相连，Y轴步进电机与X轴步进电机由两条线路与驱动模块相连。

其中，所述反馈系统包括分压电路和AD采样电路，所述分压电路的一端与太阳能帆板模型连接，所述分压电路的另一端与AD采样电路连接，所述AD采样电路与控制管理中心连接。

其中，所述分压电路由所述光敏电阻、阻值电阻和外接电源串联组成，实现了分压功能，将分压电路中的阻值电阻和光敏电阻间引线到AD采样电路，实现光强量到数字电压量的转变。

其中，每个光敏电阻都对应构造一个分压电路。

其中，所述控制管理中心采用MSP430F6638单片机。

其中，所述AD采样电路采用型号为ADC0809的A/D转换器。

有益效果：

本实用新型能够使得太阳能帆板能随太阳的转动而自行改变帆板正对的方向，既实现了光资源的充分利用，又具有结构简单，价格低廉，灵敏度强，高速实时的特点。进一步地，本实用新型使用了低功耗的MSP430F6638单片机，由光敏电阻感知光线强弱，通过X-Y轴步进电机的驱动，能够使太阳能帆板更精确的对太阳的转到做出反应。

附图说明

图1：为本实用新型提供的一种太阳能双轴自动跟踪系统的结构简图。

图2：为本实用新型的太阳能帆板模型结构图。

图3：为本实用新型的光敏电阻组的结构图。

图4：为本实用新型的反馈系统电路简图。

图5：为本实用新型的步进电机组合结构图。

图6：为本实用新型的控制管理中心结构连接图。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本系统的结构和工作方式：

请见图1，本实用新型所述的一种太阳能双轴自动跟踪系统，包括：位于前端的太阳能帆板模型、动力系统、反馈系统及控制管理中心，

其中，所述的太阳能帆板模型与反馈系统连接，所述反馈系统与控制管理中心连接，所述控制管理中心与动力系统连接，所述动力系统与太阳能帆板模型连接。

其中，所述太阳能帆板模型包括太阳能帆板和光敏电阻组，所述的光敏电阻组对称分布在太阳能帆板上。

其中，所述控制管理中心包含输入输出接口、微处理器、存储器、驱动模块，所述输入输出接口、存储器分别与微处理器连接，所述输入输出接口通过驱动模块与动力系统连接；

所述动力系统包括X轴步进电机和Y轴步进电机，所述Y轴步进电机与X轴步进电机相连，所述Y轴步进电机与太阳能帆板模型相连，Y轴步进电机与X轴步进电机由两条线路与驱动模块相连。请见图5，两个步进电机，选取Y系列三相异步电动机。Y系列三相异步电动机具有效率高，能耗少，体积小等优点。X轴步进电机为步进电机1，Y轴步进电机为步进电机2，实现了太阳能帆板在Y轴上的上下转动，从而实现了太阳能帆板在X和Y轴的转动。

通过前端位于太阳能帆板上的光敏电阻组对光线强弱的感知而变化阻值，经过反馈系统将电压数据送至控制管理中心，控制管理中心对电压数据判断并输出不同个数和不同频率的脉冲，脉冲驱动动力系统中的两个步进电机实现太阳能帆板在X-Y轴的转动。如图2所示，所述光敏电阻组由四个MG45-23型号光敏电阻组成，且四个光敏电阻分别位于太阳能帆板的四条边的中点处。我们这里采用一块矩形形状的太阳能帆板，四个光敏电阻分别位于矩形的四条边的中点。

请见图3，为了使太阳能帆板更精确的对太阳的转到做出反应，在光敏电阻上加装不透明套筒。这样，四个MG45-23型号光敏电阻整体能更精确的对直射光，斜射光，无光情况做出最合理的反应。

其中，如图1所示，所述反馈系统包括分压电路和AD采样电路，所述分压电路的一端与太阳能帆板模型连接，所述分压电路的另一端与AD采样电路连接，所述AD采样电路与控制管理中心连接。作为优选，分压电路和AD采样电路安放在太阳能帆板模型外以减小太阳能帆板模型的重量对动力系统的动力要求。

请见图4，本电路图将光敏电阻、阻值电阻和外接电源串联实现了分压功能，组成分压电路，再将此分压电路与AD采样电路相连实现了模拟量到数字量的转变，为把电压数据传送给控制管理中心做好了准备。

当光照强度增大时，光敏电阻阻值变小，分压电路输出电压变小，经过AD采样电路输出的数字量变小；当光照强度减小时，光敏电阻阻值变大，分压电路输出电压变大，经过AD采样电路输出的数字量变大。

需要说明的是，每个光敏电阻都对应构造一个分压电路。图2中的四个光敏电阻构造四个分压电路，从而对四条线路进行AD转换。

在本方案中，所述AD采样电路采用型号为ADC0809的A/D转换器。ADC0809 是8 位逐次逼近型A/D转换器。它由一个8路模拟开关、一个地址锁存译码器、一个A/D 转换器和一个三态输出锁存器组成，价格便宜，结构简单，又能满足本系统对于AD转化精度和速度的需求。

请见图6，控制管理中心采用了MSP430F6638单片机，它具有灵活的时钟使用模式和丰富的功能模块，除了超低功耗，高速运算能力的特点，它还具有丰富的IO接口，符合本实用新型的应用需求。所述的控制管理中心应具有低功耗的特点，适应于长时间户外工作。

工作过程如下：控制管理中心的输入输出接口中的输入接口接收AD采样模块转换过来的数字电压值，微处理器通过电压差值，控制输入输出接口中的输出接口输出不同个数和不同频率的脉冲。驱动模块用来增大控制管理中心输出接口输出脉冲的电流以满足步进电机的电流需求。存储器存储起始数据和前端太阳能帆板模型传送过来的数据等。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围，因此，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。