一种太阳能跟踪加热模拟系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电子器件技术领域，涉及一种太阳能跟踪加热模拟系统。
【背景技术】
[0002]随着太阳能发电产业的蓬勃发展，提高效率进而降低成本是维持该产业进步的动力所在，扮演着重要角色。研宄表明，一年之中辐射到地球表面上的太阳能总量与130万亿吨煤的能量相当，太阳能总储量可以称为当今世界上有潜力开发的最大的能源之一。可以说取之不尽，用之不竭，是真正的绿色可再生资源。但是，由于太阳能的分散性和不稳定性，造成了虽然辐射到地球表面的总量很大，但平均到单位量级时就显得很小的实际问题。为提高太阳能装换效率，提出了基于步进电机驱动云台的模拟太阳能跟踪加热的方案，得到了较好的实验效果
[0003]太阳能是一种取之不尽用之不竭的绿色能源，在当今环境污染问题面临严重挑战的时候，寻求一种既绿色又经济的方式获得能源来缓解这一现状具有很好的研宄价值，而众多绿色能源中，太阳能前景最大，市场最大。
[0004]随着太阳能产业的蓬勃发展，提高效率进而降低成本是维持该产业进步的动力所在，在现代科研中扮演着重要角色。为解决光电转换效率过低这一现实问题，本课题通过实验设计了一套模拟太阳能跟踪加热系统，利用平面反光镜将光线反射至光接收器上，随着光源的移动变换使反射后的光线始终能照射到光接收器上。这样，光接收器上就能得到一个恒定的光照强度，如果增加平面反光镜数量，将不同位置的光聚集到光接收器上，那么光接收器得到的能量就大大增加了。传统的太阳能光伏发电或光热发电采用直接安装电池板等集光器件，将收集到的太阳能转变为电能，这种方式由于光照强度分散与不稳定的影响使得光电转换效率一般较低，而通过太阳能跟踪的方案能更多的收集到太阳能，提高单位面积上光照的强度，从而提高光电转换效率。
[0005]与传统的太阳能光热、光电转换收集相比，模拟太阳能加热系统方案主要存在以下优势:
[0006]①能最大限度的收集更多太阳能辐射量，提高光热、光电转换器的输出功率。
[0007]②能提高光热、光电转换器的日照时数，增加系统工作时间，提高转换效率。
[0008]③成本低廉，使用光敏电阻就能得到精确的跟踪效果，得到理想的实验数据。
[0009]④克服了太阳光的不稳定性和分散性问题，减小了跟踪系统误判的可能。
[0010]⑤避免了固定安装太阳能接收器带来的不灵活性，在能接收到平面反光镜反射的太阳光能量的前提下，安装方式灵活多变。
【实用新型内容】
[0011]本实用新型的目的在于提供一种太阳能跟踪加热模拟系统，解决了传统的太阳能光伏发电或光热发电采用直接安装电池板等集光器件，将收集到的太阳能转变为电能，这种方式由于光照强度分散与不稳定的影响使得光电转换效率一般较低的问题。
[0012]本实用新型所采用的技术方案包括模拟光源，模拟光源照射平面反光镜，平面反光镜将光线反射给光敏电阻模块，光敏电阻模块上搭载8个光敏电阻，8个光敏电阻构成一个方形、分别位于方形的四个顶点和四条边的中点，光敏电阻模块通过信号放大模块连接单片机，放大信号通过单片机自带的AD转换功能将采集到的光信号变为数字信号，单片机连接按键控制模块，通过按键控制模块进行初始化设置，单片机连接显示模块，单片机通过仰角驱动模块连接第一电机，单片机通过水平驱动模块连接第二电机，第一电机和第二电机控制云台运动，平面反光镜安装在云台上；电源模块给上述各模块供电；单片机通过对光敏电阻信号的判断，从而控制第一电机和第二电机的正反转，从而调整云台方向。
[0013]进一步，所述云台两端分别放置了一个霍尔元件，作为白昼标志位。
[0014]进一步，所述单片机型号为STC12C5A60S2 ;所述第一电机和第二电机为步进电机，步进电机使用芯片L298N驱动。
[0015]进一步，所述电源模块使用LM2596集成稳压芯片。
[0016]本实用新型的有益效果是能跟踪的方案能更多的收集到太阳能，提高单位面积上光照的强度，从而提高光电转换效率。
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型太阳能跟踪加热模拟系统结构示意图。
[0018]图中，1.模拟光源，2.平面反光镜，3.光敏电阻模块，4.信号放大模块，5.单片机，6.按键控制模块，7.显示模块，8.仰角驱动模块，9.第一电机，10.水平驱动模块，11.第二电机，12.云台，13.电源模块。
【具体实施方式】
[0019]下面结合【具体实施方式】对本实用新型进行详细说明。
[0020]本实用新型系统如图1所示，包括模拟光源1，模拟光源照射平面反光镜2，平面反光镜2将光线反射给光敏电阻模块3，光敏电阻模块3上搭载8个光敏电阻，8个光敏电阻构成一个方形、分别位于方形的四个顶点和四条边的中点，光敏电阻模块3通过信号放大模块4连接单片机5，放大信号通过单片机5自带的AD转换功能将采集到的光信号变为数字信号，单片机5连接按键控制模块6，通过按键控制模块6进行初始化设置，单片机5连接显示模块7，单片机5通过仰角驱动模块8连接第一电机9，单片机5通过水平驱动模块10连接第二电机11，第一电机9和第二电机11控制云台12运动，平面反光镜2安装在云台12上；电源模块13给上述各模块供电。云台12两端分别放置了一个霍尔元件，作为白昼标志位。
[0021]本实用新型系统中，单片机I型号为STC12C5A60S2。第一电机9和第二电机11为步进电机。步进电机使用芯片L298N驱动。L298N是ST公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。该芯片采用15脚封装，内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器线圈等感性负载；采用标准逻辑电平信号控制；具有两个使能控制端，在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作有一个逻辑电源输入端，使内部逻辑电路部分在低电压下工作；可以外接检测电阻，将变化量反馈给控制电路。主要特点是:工作电压高，最高工作电压可达46V ;输出电流大，瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为2A ;额定功率25W。
[0022]电源模块13使用LM2596集成稳压芯片，将市电经变压、整流后得到可供单片机使用的5V稳定电压。该电源还提供了步进电机、光接收板的供电。考虑到步进电机对单片机控制部分的干扰，将步进电机控制部分与单片机控制部分分别做在不同电路板上，并使用光親隔尚。
[0023]通过判断光敏电阻模块3上光照强度，合理调整步进电机驱动云台12，转动适当的俯仰角和水平偏转角定位反射光线。为保证精确性，本实用新型采用对角线上光敏电阻的差值作为反馈量，这样避免了单方面造成的误判。其计算公式为=An-Alri= Value，其中An, Alri互为对角线上电压的值，value为差值，作为控制量。
[0024]本实用新型利用光敏电阻对光的敏感特性，将8颗光敏电阻分别安装在不同方位角上，通过判断每对对角线上的两颗光敏电阻变化的差值得到光移动方法，该反馈量决定了步进电机驱动云台的动作。判断该差值的正负，如果为正，该电机顺时针转动，否则逆时针转动。其他方位上也类似。
[0025]为了更加理想地模拟太阳能跟踪，分别在电机两端加入了霍尔元件，当最右边的霍尔元件动作时，表示夜晚来临，进入休眠模式，此时，驱动云天强制回到初始位置，等待最左边的霍尔元件动作，即白天来临，开始跟踪寻光。
[0026]本实用新型系统模拟太阳能加热系统，能通过判断光接收器上光照强度，合理调整步进电机驱动云台，转动适当的俯仰角和水平偏转角定位反射光线，最大程度收集更多太阳辐射，为发展成类似太阳能加热系统和太阳能跟踪光伏发电奠定了基础。本设计结构简单、成本低，而且在跟踪过程中能自动记忆和更正不同时间的坐标位置，不必人工干预，特别适合天气变化比较复杂和无人值守的情况，有效地提高了太阳能的利用率、环保、无污染，有一定的推广应用价值。
[0027]本实用新型的优点还在于:
[0028]I)能提高太阳能光电、光热转换效率。
[0029]2)定位精度高。
[0030]3)光敏电阻作为光接收器，成本低。
[0031 ] 4)适用太阳能跟踪加热或太阳能光伏跟踪发电。
[0032]实验表明，该系统的确能很好的将光线经反射定位到光接收器上，达到实验目的，能提高太阳能光电、光热转换效率。
[0033]以上所述仅是对本实用新型的较佳实施方式而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种太阳能跟踪加热模拟系统，其特征在于:包括模拟光源(I)，模拟光源照射平面反光镜(2)，平面反光镜(2)将光线反射给光敏电阻模块(3)，光敏电阻模块(3)上搭载8个光敏电阻，8个光敏电阻构成一个方形、分别位于方形的四个顶点和四条边的中点，光敏电阻模块(3)通过信号放大模块(4)连接单片机(5)，放大信号通过单片机(5)自带的AD转换功能将采集到的光信号变为数字信号，单片机(5)连接按键控制模块￠)，通过按键控制模块(6)进行初始化设置，单片机(5)连接显示模块(7)，单片机(5)通过仰角驱动模块(8)连接第一电机(9)，单片机(5)通过水平驱动模块(10)连接第二电机(11)，第一电机(9)和第二电机(11)控制云台(12)运动，平面反光镜(2)安装在云台(12)上；电源模块(13)给上述各模块供电；单片机(5)通过对光敏电阻信号的判断，从而控制第一电机(9)和第二电机(11)的正反转，从而调整云台(12)方向。2.按照权利要求1所述一种太阳能跟踪加热模拟系统，其特征在于:所述云台(12)两端分别放置了 一个霍尔元件，作为白昼标志位。3.按照权利要求1所述一种太阳能跟踪加热模拟系统，其特征在于:所述单片机(I)型号为STC12C5A60S2 ;所述第一电机(9)和第二电机(11)为步进电机，步进电机使用芯片L298N驱动。4.按照权利要求1所述一种太阳能跟踪加热模拟系统，其特征在于:所述电源模块(13)使用LM2596集成稳压芯片。
【专利摘要】本实用新型公开了一种太阳能跟踪加热模拟系统，模拟光源照射平面反光镜，平面反光镜将光线反射给光敏电阻模块，光敏电阻模块通过信号放大模块连接单片机，单片机连接按键控制模块，通过按键控制模块进行初始化设置，单片机连接显示模块，单片机通过仰角驱动模块连接第一电机，单片机通过水平驱动模块连接第二电机，第一电机和第二电机控制云台运动，平面反光镜安装在云台上；电源模块给上述各模块供电；单片机通过对光敏电阻信号的判断，从而控制第一电机和第二电机的正反转，从而调整云台方向。本实用新型的有益效果是能跟踪的方案能更多的收集到太阳能，提高单位面积上光照的强度，从而提高光电转换效率。
【IPC分类】G05D3/12
【公开号】CN204695114
【申请号】CN201520361923
【发明人】周绍红, 刘应开, 李华福
【申请人】云南师范大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年5月31日