一种太阳能双轴跟踪系统的制作方法_3

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,能够保证本发明的精确运行。
[0050] 所述控制模块包括单片机、跟踪模块和充放电模块,跟踪模块能够根据光照通过 驱动电路控制高度角调整电机调整光伏电池板的高度角,控制方位角调整电机调整光伏电 池板的方位角,能够使光照垂直照射在光伏电池板上,能够对太阳跟踪,提高光伏电池板的 发电量。
[0051 ] 所述跟踪模块包括电机驱动模块和光强检测模块,所述电机驱动模块包括光电 隔离模块、双全桥驱动模块和外部桥路模块,所述电机驱动模块连接高度角调整电机、方位 角调整电机和单片机,双全桥驱动模块选用L298,光电隔离模块采用光电耦合器件能够对 单片机的输出和L298的输出进行隔离,能够防止干扰和噪声,性能更稳定,并且电机驱动 模块也可以对电机进行调速,L298内部的双全桥可以完成对两个电机的双向驱动,外部桥 路是电感负载所必须的,可以提高过流能力。对太阳方位角控制,是通过直流方位角调整电 机Ml控制方向轴实现,L298按其逻辑功能驱动,即可完成电机的正反转。由于L298和单 片机端口通过光电耦合器连接,所以L298端口处的电平和单片机的电平相反。即RD3 = 0, RD4 = 0,RD5 = 1电机正转;RD3 = 0,RD4 = 1,RD5 = 0电机反转;RD3 = 1电机停止。对 太阳高度角控制,是通过直流高度角调整电机M2控制仰俯轴实现,其双向驱动原理和方向 轴驱动相同。即RC0 = 0,RD6 = 0,RD7 = 1电机正转;RC0 = 0,RD6 = 1,RD7 = 0电机反 转;RC0 = 1电机停止。
[0052] 所述光强检测模块与单片机信号连接,所述光强检测模块内设置光敏电阻,光敏 电阻的灵敏度高,能够准确判断太阳的位置,所述光敏电阻固定在光伏电池板上,光强检测 模块能够进行光强比较,判断太阳的位置,能够将光伏电池板上的光敏电阻采集到的信号 传递到单片机,由单片机控制电机驱动模块来调整光伏电池板的角度,能够根据太阳位置 自动调整光伏电池板的朝向。
[0053] 所述光强检测模块的检测电路采用三线制接法,所述检测电路包括5路方位角检 测电路和3路高度角检测电路,由于单片机中A/D采集通道有限,为了使用一个单片机检测 所有参数,又因光强检测电路一共8路,故选用一个单8通道的数据输出选择器CD4501分 时对8路光强检测电路进行选择采集,光强检测模块电路中R35,R36,R37,R38,R39表示方 位角检测的光敏电阻,均匀固定在光伏电池板的长度方向上,其中R37位于光伏电池板的 长度的中间位置;R32,R33,R34为高度角检测的光敏电阻,均匀固定在光伏电池板的宽度 方向上,其中R33位于光伏电池板的宽度的中间位置。所述光强检测电路的8条分路所采 用的元器件相同,其中一条检测电路中,R30,R31为固定的2K电阻,R39为光敏电阻,检测点 连接⑶4501的通道0(X0)。R30起到分压作用,当太阳辐射能增强时,光敏电阻阻值变小, 其端电压减小,检测点电压减小,相应R30两端的电压增加,R31保证了检测电压高于2. 5V, 便于检测。单8通道的数据输出选择器⑶4501BC,有三个二进制控制输入,A,B和C,一个 使能输入/EN。三个二进制控制输入用来选择输入通道0 (X0)到通道7 (X7)与输出通道X 相连。并且CD4501能够对光强检测电路上的信号延时采集,能够减少单片机的使用,能够 在满足光伏电池板的发电量的前提下降低系统的能耗。
[0054] 所述充放电模块包括开关模块和检测单元模块,所述开关模块包括充电模块、电 压检测模块和电源电路模块,所述充电模块内设置M0SFET,所述充电模块连接光伏电池板 和蓄电池,进行充电时,M0SFET形成导电沟道,光伏电池板和蓄电池构成回路,其栅源之间 存在压差,栅源电压等于稳压二极管的电压,即Ues=UDZ1,稳压二极管和电阻R6串联后和三 极管QN2并联然后再与电阻R7串联接到9V电源上,栅源之间存在压差使QN2截止,QN2截 止就得保证其基极和发射极间的电压很小或为零,即QP1截止。当单片机的RC2为高电平, QP1截止,9V电源通过R7、R6和稳压管,稳压管反向击穿,对M0SFET栅源进行稳压使其形成 一定的导电沟道。如果要M0SFET夹断,QP1和QN2工作在饱和区,即单片机的RC2为低电 平,M0SFET栅源电压很小,不能形成导电沟道,处于夹断状态,光伏电池板与蓄电池构不成 回路。只有当电池板电压大于蓄电池端电压时,才能进行充电,为了自动控制,通过电压检 测模块检测光伏电池板与蓄电池的电压,当M0SFET打开时,检测的是光伏电池板的电压, 当M0SFET夹断时,检测的蓄电池的电压,通过单片机分时采集这两个电压,进行比较,当电 池板电压大于蓄电池电压,且蓄电池不过充时,就能打开充电,即使M0SFET工作在横流区, 否则关闭充电,使M0SFET工作在夹断区。
[0055] 所述电压检测模块与单片机信号连接,电压检测模块能够根据M0SFET的打开与 夹断检测光伏电池板的电压与蓄电池的电压并将信号传递到单片机,当光伏电池电压高于 蓄电池,且蓄电池不过充时,充电电路中的MOSFET工作在横流区,光伏电池板对蓄电池充 电并直接给系统供电;在天黑或阴天时,蓄电池给系统供电,能够减少蓄电池的充放电次 数,保证蓄电池的使用寿命。
[0056] 所述电源电路模块的一端同时连接光伏电池板和蓄电池并为太阳能双轴跟踪系 统的运行提供直流稳压电源,所述电源电路模块包括极性保护模块、滤波电路模块和稳压 电路模块。极性保护模块采用二极管限定电流的方向,采用的两个二极管为D1和D2。D1, D2即能保证反接电源不影响电路,又使9V和5V稳定不相互干扰,滤波电路首先要满足电压 要求,电容越大滤波效果越好,源滤波后通过集成稳压块LM7805和LM7809,就可以产生稳 定的5V和9V电源,能够为本发明的运行提供稳定的直流稳压电源,能够保证本发明的正常 运行。
[0057] 所述检测单元模块与单片机信号连接,所述检测单元模块包括保护蓄电池寿命的 容量和电流检测模块、温度检测模块和保护系统运行的极限位置检测模块。容量和电流检 测模块能够对蓄电池的容量进行检测,能够防止蓄电池的过充、过放,能够与开关电路配合 控制蓄电池的充放电,当蓄电池充满时,将信号传递到单片机,单片机控制开关电路停止给 蓄电池充电,对电流的检测是为了检测光伏电池板对蓄电池的充电电流和夜晚或阴雨天时 蓄电池的放电电流,必须保证对蓄电池充电电流决不能大于0. 3倍的额定容量值,放电电 流一般要求在〇. 05~3倍额定容量值,避免因充放电电流过大或过小导致的蓄电池寿命 降低。所述容量和电流检测模块包括充电模块、电压检测模块和电流检测模块,其中充电模 块和电压检测模块与开关模块共用。
[0058] 所述电流检测模块选用电流检测芯片MAX472,MAX472是美双向精密电流传感放 大器,所需的供电电压为3~36V,能跟踪的电流的变化频率可达到130kHz。其将流过10mQ 电阻RT的电流比例运算后通过一个输出电阻转换为电压信号。为满足0~5V的单片机输 入电压,选用了l〇mfi的精密创感电阻,增益电阻选用了 100Q,为了测定〇~5A的电流,确 定输出调压电阻可以稍大于等于5KQ,则输出电压的满量程为2. 5V。
[0059] 所述温度检测模块选用温度检测传感器,温度检测传感器固定在蓄电池的外壁 上,当蓄电池过热时,停止充电,能够保证蓄电池的使用寿命。
[0060] 所述极限位置检测模块能够对光伏电池板的极限位置进行判断,能够对系统进行 复位,能够限制光伏电池板跟踪太阳方位角和高度角的幅度,保证本发明的可靠运行。极限 位置检测模块选用行程开
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