一种智能太阳能跟踪控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种智能太阳能跟踪控制系统，包括DSP控制器，GPS模块用于采集光伏组件的经纬度数据并传输于DSP控制器；所述DSP控制器接收经纬度数据并结合时间数据发送指令于电机驱动模块，所述电机驱动模块与控制光伏组件转角的减速电机驱动连接；所述光强检测传感器包括设置在光伏组件东边的东光强检测传感器和设置在光伏组件西边的西光强检测传感器；所述东光强检测传感器和西光强检测传感器分别用于采集光伏组件东边的东光照强度数据和光伏组件西边的西光照强度数据并传输于DSP控制器，所述DSP控制器接收东光照强度数据和西光照强度数据并发送指令于电机驱动模块控制减速电机转动将两者数据差控制在阈值内。
【专利说明】
一种智能太阳能跟踪控制系统
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及一种智能太阳能跟踪控制系统。
【背景技术】
[0002]众所周知，在21世纪的今天，在资源日益匮乏，环境污染日益加重的时期，绿色能源持续得到关注。人们正在寻找一种可以替代不可再生能源的新能源，而太阳能是一种取之不尽用之不竭的绿色能源，并且应用也取得一些进展。目前太阳能收集利用主要问题是太阳能发电效率低，其中一个重要原因是传统发电装置太阳能电池板固定，不能使阳光直射电池板，从而降低了发电效率。研究表明，采用跟踪太阳比固定安装太阳能电池板的太阳能接受率提高37.7%。目前主流跟踪装置有双轴跟踪和单轴跟踪两种跟踪方式。单轴跟踪是只跟踪东西方向，南北方向固定，实现东西方向太阳运动跟踪。根据一些理论和试验证明，对于两块完全相同的太阳能平板，与太阳照射方向始终保持垂直的太阳能平板和朝南方向固定的太阳能平板，两种方式最重接受辐射量比值约为3:1。理论分析表明:太阳能平板采用跟踪方式比非跟踪方式能量接受率高37.7%，同样采用跟踪方式，采用双轴跟踪的装置比采用斜单轴跟踪的接受率高4~6%，而双轴跟踪装置比单轴跟踪装置复杂并且成本高，所以实际应用中都采用单轴跟踪系统。通过比较可以发现，采用太阳跟踪装置可使太阳能的接收效率大大提高，从而很大程度的提高了太阳能的利用效率。现有技术急需一种能自动调整太阳能电池板角度，提高太阳能的接收效率的智能太阳能跟踪控制系统。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种能自动调整太阳能电池板角度，提高太阳能的接收效率的智能太阳能跟踪控制系统。
[0004]为实现上述目的，本实用新型的技术方案是提供了一种智能太阳能跟踪控制系统，包括DSP控制器以及与DSP控制器连接的GPS模块、电机驱动模块和光强检测传感器;所述GPS模块用于采集光伏组件的经玮度数据并传输于DSP控制器;所述DSP控制器接收经玮度数据并结合时间数据发送指令于电机驱动模块，所述电机驱动模块与控制光伏组件转角的减速电机驱动连接；
[0005]所述光强检测传感器包括设置在光伏组件东边的东光强检测传感器和设置在光伏组件西边的西光强检测传感器;所述东光强检测传感器和西光强检测传感器分别用于采集光伏组件东边的东光照强度数据和光伏组件西边的西光照强度数据并传输于DSP控制器，所述DSP控制器接收东光照强度数据和西光照强度数据并发送指令于电机驱动模块控制减速电机转动将两者数据差控制在阈值内。通过使用本申请所述的控制系统可以采用视日运动轨迹跟踪和传感器跟踪结合的方式实现全天候、各种天气的实时跟踪;系统工作时，DSP通过GPS模块获得地理经玮度和时间，并计算出跟踪角度，驱动直流减速电机转动，通过光电编码器使电机转动到相应的角度。转动到计算角度后，传感器会检测此时两侧光强是否在阈值内，超过阈值系统会进行调整，直到误差在阈值内，这样实现了误差的最小化;本申请采用的机械结构为斜单轴，除了机械机构简单之外，斜单轴跟踪比固定式跟踪效率提高了30%，跟踪精度在I度以内，可以实现全天候各种天气下的跟踪。
[0006]作为优选的，所述DSP控制器与人机接口模块连接，所述人机接口模块包括键盘和LCD显示器。键盘是跟踪控制系统的输入单元，可以通过按键设置传感器跟踪精度，控制器根据设定阈值决定跟踪的最小误差角。作为控制系统输入模块中的一个，DSP可以对键盘采用扫描的方式处理，但是这样效率低，所以本系统采用外部中断的方式，节省了资源，提高了DSP的效率。系统采用的是LCD12864液晶屏，液晶屏采用5V供电，为节省DSP的I/O 口，液晶屏和处理器之间采用串行通信。只使用了DSP的3个I/O口，便可以显示图像和字符。
[0007]作为优选的，所述DSP控制器与系统保护模块连接，所述系统保护模块包括复位电路和行程开关。这样的设计便于对系统保护和控制。
[0008]作为优选的，所述减速电机上还连接有用于检测减速电机的转速和位置的光电编码器。系统中的光电编码器与减速电机相连，检测到电机的转速和位置。控制器在视日运动轨迹跟踪过程中，追踪角度是通过光电编码器实现，编码器采用高精度400线，转动360度会有1600个计数脉冲被DSP捕获。控制器将编码器的计数脉冲转换为角度，使系统跟踪到计算的角度。
[0009]作为优选的，所述GPS模块设置在光伏组件的太阳能电池板上，所述东光强检测传感器和西光强检测传感器分别设置在太阳能电池板的东西两边，太阳能电池板通过机械传动机构与机架转动连接，所述机械传动机构与减速电机驱动连接。这样的结构可以实行DSP控制减速电机驱动机械传动机构运行，进而实现对太阳能光伏板的角度调节，东光强检测传感器和西光强检测传感器的位置设置利于实现对太阳能电池板上东西反向上不同光照强度的检测，利于实现DSP控制减速电机驱动机械传动机构运行对阈值内的误差调节。
[0010]本实用新型的优点和有益效果在于:通过使用本申请所述的控制系统可以采用视日运动轨迹跟踪和传感器跟踪结合的方式实现全天候、各种天气的实时跟踪;系统工作时，DSP通过GPS模块获得地理经玮度和时间，并计算出跟踪角度，驱动直流减速电机转动，通过光电编码器使电机转动到相应的角度。转动到计算角度后，传感器会检测此时两侧光强是否在阈值内，超过阈值系统会进行调整，直到误差在阈值内，这样实现了误差的最小化;本申请采用的机械结构为斜单轴，除了机械机构简单之外，斜单轴跟踪比固定式跟踪效率提高了30%，跟踪精度在I度以内，可以实现全天候各种天气下的跟踪。
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型结构不意图；
[0012]图2为本实用新型机架结构示意图；
[0013]图3为本实用新型一日角度调节状态示意图；
[0014]图4为本实用新型电子元器件连接框图。
[0015]图中:1、DSP控制器;2、GPS模块;3、电机驱动模块;4、东光强检测传感器;5、西光强检测传感器;6、人机接口模块;7、键盘;8、IXD显示器;9、系统保护模块；10、复位电路；11、行程开关;12、光电编码器;13、减速电机;14、太阳能电池板;15、机械传动机构；16、机架。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和实施例，对本实用新型的【具体实施方式】作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
[0017]如图1-图4所示，一种智能太阳能跟踪控制系统，包括DSP控制器I以及与DSP控制器I连接的GPS模块2、电机驱动模块3和光强检测传感器;所述GPS模块2用于采集光伏组件的经玮度数据并传输于DSP控制器I;所述DSP控制器I接收经玮度数据并结合时间数据发送指令于电机驱动模块3，所述电机驱动模块3与控制光伏组件转角的减速电机13驱动连接；其中整个电机驱动模块3只使用了 DSP的一路增强型HVM输出，既可以控制电机的转速也可以实现电机的正反转。而且在追踪时不需调速，所以只需控制其输出状态即可，这使得控制更加简单。
[0018]所述光强检测传感器包括设置在光伏组件东边的东光强检测传感器4和设置在光伏组件西边的西光强检测传感器5;所述东光强检测传感器4和西光强检测传感器5分别用于采集光伏组件东边的东光照强度数据和光伏组件西边的西光照强度数据并传输于DSP控制器I，所述DSP控制器I接收东光照强度数据和西光照强度数据并发送指令于电机驱动模块3控制减速电机13转动将两者数据差控制在阈值内。东光强检测传感器4和西光强检测传感器5并置。
[0019]所述DSP控制器I与人机接口模块6连接，所述人机接口模块6包括键盘7和IXD显示器8 ο
[0020]所述DSP控制器I与系统保护模块9连接，所述系统保护模块9包括复位电路10和行程开关11。
[0021 ]所述减速电机13上还连接有用于检测减速电机13的转速和位置的光电编码器12。
[0022]所述GPS模块2设置在光伏组件的太阳能电池板14上，所述东光强检测传感器4和西光强检测传感器5分别设置在太阳能电池板14的东西两边，太阳能电池板14通过机械传动机构15与机架16转动连接，所述机械传动机构15与减速电机13驱动连接。
[0023]实施例1
[0024]在使用时，GPS模块2采集光伏组件的经玮度数据并传输于DSP控制器I;所述DSP控制器I接收经玮度数据并结合当时的时间信息，计算出光伏组件中的太阳能电池板14需要保持的角度，然后发送指令于电机驱动模块3，电机驱动模块3与控制光伏组件转角的减速电机13驱动连接，并驱动减速电机13转动至合理的角度位置;光电编码器12与减速电机13相连，检测到电机的转速和位置。控制器在视日运动轨迹跟踪过程中，追踪角度是通过光电编码器12实现，编码器采用高精度400线，转动360度会有1600个计数脉冲被DSP捕获。控制器将编码器的计数脉冲转换为角度，使系统跟踪到计算的角度；
[0025]实施例2
[0026]作为对实施例1的一种优化，东光强检测传感器4和西光强检测传感器5分别采集光伏组件东边的东光照强度数据和光伏组件西边的西光照强度数据并传输于DSP控制器I，所述DSP控制器I接收东光照强度数据和西光照强度数据，将两者进行比对形成数据差，将数据差与阈值比对，如果超出了阈值，DSP控制器I使用实施例1中的控制方法对光伏组件转角进行调节，使得直到误差在阈值内，这样实现了误差的最小化。
[0027]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种智能太阳能跟踪控制系统，其特征在于:包括DSP控制器以及与DSP控制器连接的GPS模块、电机驱动模块和光强检测传感器;所述GPS模块用于采集光伏组件的经玮度数据并传输于DSP控制器;所述DSP控制器接收经玮度数据并结合时间数据发送指令于电机驱动模块，所述电机驱动模块与控制光伏组件转角的减速电机驱动连接； 所述光强检测传感器包括设置在光伏组件东边的东光强检测传感器和设置在光伏组件西边的西光强检测传感器;所述东光强检测传感器和西光强检测传感器分别用于采集光伏组件东边的东光照强度数据和光伏组件西边的西光照强度数据并传输于DSP控制器，所述DSP控制器接收东光照强度数据和西光照强度数据并发送指令于电机驱动模块控制减速电机转动将两者数据差控制在阈值内。2.如权利要求1所述的智能太阳能跟踪控制系统，其特征在于:所述DSP控制器与人机接口模块连接，所述人机接口模块包括键盘和LCD显示器。3.如权利要求2所述的智能太阳能跟踪控制系统，其特征在于:所述DSP控制器与系统保护模块连接，所述系统保护模块包括复位电路和行程开关。4.如权利要求3所述的智能太阳能跟踪控制系统，其特征在于:所述减速电机上还连接有用于检测减速电机的转速和位置的光电编码器。5.如权利要求4所述的智能太阳能跟踪控制系统，其特征在于:所述GPS模块设置在光伏组件的太阳能电池板上，所述东光强检测传感器和西光强检测传感器分别设置在太阳能电池板的东西两边，太阳能电池板通过机械传动机构与机架转动连接，所述机械传动机构与减速电机驱动连接。
【文档编号】G05D3/12GK205540297SQ201620209477
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年3月18日
【发明人】胡震, 沈剑峰
【申请人】江苏振江新能源装备股份有限公司