一种自动跟踪光伏支架系统的控制器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种自动跟踪光伏支架系统的控制器，包括富勒烯碳分子结构式光照检测球，光照检测球的表面沿棱线下凹形成多个多面体蜂窝槽采光单元，每个多面体蜂窝槽采光单元的底面中心固定有多个光敏电阻，表面设有透光盖板，光照检测球的下方固定有支撑杆，支撑杆正对光照检测球的中心且底部固定有箱体，箱体内部安装实时检测控制装置，光敏电阻的输出经过信号线引到实时检测控制装置，箱体正侧面上安装有实时检测显示器，其中一个侧面上安装信号传输接口和光伏组件输入接口，光伏组件输入接口连接光伏电源，信号传输接口通过485通信将控制信号发送到光伏支架系统。该控制器的成本低、灵敏度高，且使光伏支架系统的定位精度高。
【专利说明】一种自动跟踪光伏支架系统的控制器
【技术领域】
[0001]本实用新型属于光电一体化【技术领域】，涉及应用于光伏发电系统的光照角度与强度的监测仪器，尤其涉及一种自动跟踪光伏支架系统的控制器。
【背景技术】
[0002]太阳能光伏发电利用太阳光照射到光伏电池组件上，然后通过光电效应产生电能输出，光照越强发出的电能越多，因此调整光伏组件使其保持与太阳光有最佳入射角度，从而获得最大发电量是非常重要的。自动跟踪光伏支架系统的控制器是用于较精确地测量太阳光照角度与强度的系统，可以用于跟踪太阳的方位。
[0003]太阳每天早上从东方升起，中午升至天空最高点，傍晚再从西方落下，周而复始。其运动轨迹不仅每天随时间变化而且一年四季节中每日变化轨迹也不相同，既太阳对地球上不同地点其入射角和方位角是每天都在变化之中的。众所周知，太阳光只有直射在光伏组件上获得的光照能量才最大，为了使光伏阵列能够在不同的季节、不同的日照时间均能与太阳保持一个最佳的角度和位置，以提高太阳辐射能量的采集率，因此需要光照角度监测仪，依此可确定太阳光方向参数，光伏阵列的跟踪系统就能调整其朝向和方位角正对太阳入射光线以获取最大光辐射量，提高发电效率。使用自动跟踪光伏支架系统的控制器精确地控制光伏阵列朝向，可以使光辐照能量收集率提高30%以上。
[0004]但是，目前的自动跟踪光伏支架系统的控制器普通存在价格高、灵敏度低等问题。并且，现有的自动跟踪光伏支架系统使得对光伏支架系统的定位精度较低。
[0005]因此，目前迫切需要一种价格低、灵敏度高，且使光伏支架系统的定位精度高的自动跟踪光伏支架系统的控制器。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种应用于光伏发电领域，通过实时检测确定光照方向，智能控制光伏阵列的朝向从而提高对太阳能的利用率的自动跟踪光伏支架系统的控制器。
[0007]为此，本实用新型提供如下技术方案:一种自动跟踪光伏支架系统的控制器，包括富勒烯碳分子结构式光照检测球，所述光照检测球的表面沿棱线下凹形成多个多面体蜂窝槽采光单元，每个所述多面体蜂窝槽采光单元的底面中心固定有多个光敏电阻，每个所述多面体蜂窝槽采光单元的表面设有透光盖板，所述光照检测球的下方固定有支撑杆，所述支撑杆正对所述光照检测球的中心，所述支撑杆的底部固定有箱体，所述箱体的内部安装有实时检测控制装置，所述光敏电阻的输出经过信号线沿所述支撑杆引到所述实时检测控制装置，所述箱体的正侧面上安装有实时检测显示器，其中一个侧面上安装有信号传输接口和光伏组件输入接口，所述光伏组件输入接口连接所述箱体外侧的光伏电源，所述信号传输接口通过485通信将控制信号发送到其所控制的光伏支架系统。
[0008]进一步地,其中，所述光敏电阻的材料是硫化镉、硫化硒、硫化招、硫化铅或硫化铋；所述透光盖板的材料为钢化玻璃或有机玻璃；所述支撑杆为空心锥形钢管，所述信号线通过所述支撑杆内部引到所述实时检测控制装置。
[0009]更进一步地，其中，所述光伏电源由光伏组件、光伏组件支架、光伏跟踪控制器和储能蓄电池组成。
[0010]再进一步地，其中，所述箱体底部安装有地脚螺栓。
[0011]另一方面，其中，所述实时检测控制装置由检测电路和AT89S52单片机最小系统组成，所述检测电路包括多信号巡回检测电路、信号调理与采集保持电路和AD转换电路，该实时检测控制装置的工作电源由所述光伏电源提供。
[0012]进一步地，其中，所述的多信号巡回检测电路由多个8通道模拟多路选择器74HC405U3线-8线译码器74LS138和锁存器74LS373构成。
[0013]更进一步地，其中，所述信号调理与采样保持电路分为信号调理部分和信号采样保持部分，所述信号调理部分包括放大电路和旁路滤波电路，所述信号采样保持部分采用采样保持芯片LF398。
[0014]本实用新型所述的自动跟踪光伏支架系统的控制器采用便宜耐用的光敏电阻、芯片和器件，从而使得检测系统的成本低，灵敏度高；并且可以随着光敏电阻的个数的增加，即采样点个数的增加提高光照方向定位精度，因此可以根据实际的需要确定系统的方案。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型的自动跟踪光伏支架系统的控制器的示意图。
[0016]图2是本实用新型中使用的富勒烯碳分子结构式检测球的示意图。
[0017]图3是由本实用新型的自动跟踪光伏支架系统的控制器控制的自动跟踪光伏支架系统的示意图。
[0018]图4是本实用新型的控制器中的实时检测控制装置的模块框图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图详细描述本实用新型的【具体实施方式】，【具体实施方式】的内容不作为对本实用新型的保护内容的限制。
[0020]本实用新型涉及一种自动跟踪光伏支架系统的控制器，该控制器的成本低、灵敏度高，且使光伏支架系统的定位精度高。
[0021]图1示出了本实用新型的自动跟踪光伏支架系统的控制器的示意图。如图1所示，本实用新型的自动跟踪光伏支架系统的控制器包括富勒烯碳分子结构式光照检测球I。所述光照检测球I的表面沿棱线下凹形成多个多面体蜂窝槽采光单元2。每个所述多面体蜂窝槽采光单元2的底面中心固定有多个光敏电阻3。且每个所述多面体蜂窝槽采光单元2的表面设有透光盖板4。
[0022]如图2所示，在本实用新型中，所述富勒烯碳分子结构式可以是富勒烯碳分子C60
式、C70式，......，C2n式(2η > 32)，面数越多精度越高。通过采用富勒烯碳分子结构式检测球，可以在不同方位布置光敏电阻，从而有助于从多个不同方位检测太阳光，进而便于更好地确定最强太阳光的方位和角度。
[0023]继续参考图1，所述光照检测球I的下方固定有支撑杆5。所述支撑杆5正对所述光照检测球I的中心。在所述支撑杆5的底部固定有箱体7。所述箱体7的内部安装有实时检测控制装置。所述光敏电阻3的输出经过信号线6沿所述支撑杆5引到所述实时检测控制装置。所述箱体7的正侧面上安装有实时检测显示器10，其中一个侧面上安装有信号传输接口 8和光伏组件输入接口 9。所述光伏组件输入接口 9与所述实时检测控制装置相连并连接所述箱体7外侧的光伏电源12，以通过所述光伏电源12给所述实时检测控制装置提供电力。所述信号传输接口 8与所述实时检测控制装置相连并通过485通信将控制信号发送到其所控制的光伏支架系统。
[0024]该控制器利用光敏电阻3检测光照强度，通过光电变换由所述实时检测控制装置自动计算、确定太阳光照的角度与强度，并通过运算后确定跟踪光伏支架系统的最佳调整位置，然后通过485通信发送控制信号至图3所示的光伏支架系统13，控制所述光伏支架系统13的步进电机运动，并由所述步进电机调节光伏支架系统13的电动拉杆14来实现光伏组件倾角始终处于最佳，并将实时监测结果显示在显示器10上。
[0025]在本实用新型中，优选地，所述光敏电阻3的材料是硫化镉、硫化硒、硫化铝、硫化铅或硫化铋。这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性，从而使得检测系统成本低，灵敏度高。所述透光盖板4的材料为钢化玻璃或有机玻璃，其透光性强，便于获得太阳光的角度和方位。所述支撑杆5为空心锥形钢管，所述信号线6通过所述支撑杆5内部引到所述实时检测控制装置，便于将所述光敏电阻3获得光电信号传输至所述实时检测控制装置。
[0026]同时，在本实用新型中，所述光伏电源12由光伏组件、光伏组件支架、光伏跟踪控制器和储能蓄电池组成。该光伏电源12用于给所述实时检测控制装置和显示器10供电。采用光伏电源12，使得整个装置不需要额外的电源，仅仅依靠太阳光即可工作，节约能源。
[0027]此外，优选地，所述箱体7底部安装有地脚螺栓11。通过安装所述地脚螺栓11，可以调整控制器的水平度，从而有助于在非平整地面上也能够准确地获得最强太阳光的角度和方位。
[0028]图4示出了本实用新型的控制器中的实时检测控制装置的模块框图。如图4所示，所述实时检测控制装置由检测电路15和AT89S52单片机最小系统16组成。所述检测电路16包括多信号巡回检测电路17、信号调理与采集保持电路18和AD转换电路19。该实时检测控制装置的工作电源由所述光伏电源12提供。其中，所述的多信号巡回检测电路17由多个8通道模拟多路选择器74HC4051、3线-8线译码器74LS138和锁存器74LS373构成。所述8通道模拟多路选择器74HC4051的个数根据所采用的富勒烯碳分子结构式光照检测球I的结构而定。通常情况下，所述8通道模拟多路选择器74HC4051的个数为2n/8取整，其中，2n是富勒烯碳分子结构式光照检测球的富勒烯碳分子结构式的碳分子的个数。所述信号调理与采样保持电路18分为信号调理部分和信号采样保持部分。所述信号调理部分包括放大电路和旁路滤波电路。所述放大电路采用集成运算放大器，例如运算放大器LM324 ;所述旁通滤波电路采用常用的旁通滤波器。所述信号采样保持部分采用采样保持芯片 LF398。
[0029]同时，在本实用新型中，所述AD转换电路19采用常用的A/D转换器，例如8位A/D转换器ADC0809。
[0030]下面以采用C60式光照检测球的控制器为例说明本实用新型的控制器的工作过程。
[0031]该C60式光照检测球I是32面蜂窝状多面体(其直径应大于500_)，支撑杆5与32面体的最低面垂直连接且中心线通过多面体中心，另一端垂直固定在箱体7上，每个蜂窝槽采光单元2的中心安装有性能参数相同的光敏电阻3，每个光敏电阻3都有相应的定位球坐标，通过支撑杆5可将光敏电阻3的球坐标值换算到箱体7上的X-Y-Z坐标系。
[0032]利用不同方向的光敏电阻3在某一个方向的太阳光照射下其电阻值不同的特点，将不同的光照强度转换为不同的电压信号，通过信号的调理采样与转换及运算计算出定位球面上最大电压值方位，其对应的坐标值即为太阳光照的方位。C60式有31个采样点，根据太阳光照方位将调整精度需要设置方位角变换和计算精度，将采样数据输入实现实时跟踪输出。
[0033]本实用新型中的实时检测控制装置能够在AT89852单片机最小系统16的控制下依次将所有的光敏电阻3的采样结果转换为电压信号，当太阳光照射到光照检测球上时，迎光面的光敏电阻3的电压值最小，光照越弱的地方的光敏电阻的阻值越大，单片机通过PO 口将要读取的电压的信号传给74LS373锁存，Q0-Q2输出地址信号由74LS138译码转换为4个输出信号Y0-Y3，分别控制4个74HC4051的片选信号，当Q2-Q0的信号为001时，Y3-Y0输出1101，则U7被选中。Q6-Q4选择74HC4051中的Y7-Y0引脚的导通，若为011则Y3被选中，此时DlO与滑动变阻器串联，输出量为Z。
[0034]所述信号调理与采样保持电路18分为信号调理部分和信号采样保持部分。调理部分包括放大电路和旁路滤波电路，其中放大电路为集成运算放大器，其采用运算放大器LM324将输入电压放大2倍再接入一倒相器成为正电压输出；采样保持部分采用专用采样保持芯片LF398，其输出端接AD转换电路19的模拟电压输入信号ΙΝ0。
[0035]所述AD转换电路19为8位A/D转换器ADC0809。利用8位A/D转换器ADC0809将模拟量转换为数字量，由单片机的ALE 口输出的脉冲经D触发器74HC74将脉冲二分频，提供给ADC0809作为工作脉冲信号。单片机最小系统由AT89S52芯片和外围电路组成，是本仪器的控制、计算与管理的中心。
[0036]【具体实施方式】的内容是为了便于本领域技术人员理解和使用本实用新型而描述的，并不构成对本实用新型保护内容的限定。本领域技术人员在阅读了本实用新型的内容之后，可以对本实用新型进行合适的修改。本实用新型的保护内容以权利要求的内容为准。在不脱离权利要求的实质内容和保护范围的情况下，对本实用新型进行的各种修改、变更和替换等都在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种自动跟踪光伏支架系统的控制器，包括富勒烯碳分子结构式光照检测球(1)，所述光照检测球(I)的表面沿棱线下凹形成多个多面体蜂窝槽采光单元(2)，每个所述多面体蜂窝槽采光单元(2)的底面中心固定有多个光敏电阻(3)，每个所述多面体蜂窝槽采光单元(2)的表面设有透光盖板(4)，所述光照检测球(I)的下方固定有支撑杆(5)，所述支撑杆(5)正对所述光照检测球(I)的中心，所述支撑杆(5)的底部固定有箱体(7)，所述箱体(7)的内部安装有实时检测控制装置，所述光敏电阻(3)的输出经过信号线(6)沿所述支撑杆(5)引到所述实时检测控制装置，所述箱体(7)的正侧面上安装有实时检测显示器(10)，其中一个侧面上安装有信号传输接口(8)和光伏组件输入接口(9)，所述光伏组件输入接口(9)连接所述箱体(7)外侧的光伏电源(12)，所述信号传输接口(8)通过485通信将控制信号发送到其所控制的光伏支架系统。
2.如权利要求1所述的自动跟踪光伏支架系统的控制器，其中，所述光敏电阻(3)的材料是硫化镉、硫化硒、硫化铝、硫化铅或硫化铋；所述透光盖板(4)的材料为钢化玻璃或有机玻璃；所述支撑杆(5)为空心锥形钢管，所述信号线(6)通过所述支撑杆(5)内部引到所述实时检测控制装置。
3.如权利要求2所述的自动跟踪光伏支架系统的控制器，其中，所述光伏电源(12)由光伏组件、光伏组件支架、光伏跟踪控制器和储能蓄电池组成。
4.如权利要求1所述的自动跟踪光伏支架系统的控制器，其中，所述箱体(7)底部安装有地脚螺栓(11)。
5.如权利要求1所述的自动跟踪光伏支架系统的控制器，其中，所述实时检测控制装置由检测电路(15)和AT89S52单片机最小系统(16)组成，所述检测电路(16)包括多信号巡回检测电路(17)、信号调理与采集保持电路(18)和AD转换电路(19)，该实时检测控制装置的工作电源由所述光伏电源(12)提供。
6.如权利要求5所述的自动跟踪光伏支架系统的控制器，其中，所述的多信号巡回检测电路(17)由多个8通道模拟多路选择器74HC4051、3线-8线译码器74LS138和锁存器74LS373 构成。
7.如权利要求6所述的自动跟踪光伏支架系统的控制器，其中，所述信号调理与采样保持电路(18)分为信号调理部分和信号采样保持部分，所述信号调理部分包括放大电路和旁路滤波电路，所述信号采样保持部分采用采样保持芯片LF398。
【文档编号】H02S20/32GK204119131SQ201420607345
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月21日 优先权日:2014年10月21日
【发明者】冯士芬, 郑周, 高红波 申请人:合肥聚能新能源科技有限公司