关作为执行元器件，行程开关功能表如表1所示。
[0061]
[0062] 表1行程开关功能表
[0063] 本发明的单片机为控制器，高度角调整电机、方位角调整电机和电机驱动模块为 执行机构，光伏电池板为被控对象，各检测单元为反馈元件，它们组成了闭环控制系统，具 有抗干扰能力强的特点。
[0064] 所述人机接口模块，能够便于人机交流，所述人机接口模块与单片机信号连接，所 述人机接口模块包括手动调节按键模块、数码管显示模块、设定查看按键模块、指示灯模 块和报警模块，能够通过人机接口模块方便简洁的查看或设置本发明的运行状态。
[0065] 所述手动调节按键模块采用独立键盘电路结构，能够对太阳能跟踪系统更加灵活 的控制，能够使系统进入完全手控的模式。当无按键按下时，连接到单片机端口的为高电平 ("1"），有按键按下时，对应单片机端口变成低电平（"0"）。其中S1，S2，S3，S4为手动调 节电机的按钮，按键状态与功能表如表2所示。
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[0067] 表2按键状态与功能表
[0068] 所述数码管显示模块采用静态显示，选用具有8位串行输入移位并行输出带有锁 存功能的芯片SL74HC595,和单片机间采用串行通信SPI模式。单片机连续发送两位数据 时，DS1接受到第二位数据，DS2接受到第一位数据，能够显示系统的运行状态。
[0069] 所述设定查看按键模块设置一个设定按键S10和一个查看按键S9,与指示灯模块 相配合能够查看系统的运行状态，指示灯模块根据系统的工作状态，分别设置工作状态、充 电状态、放电状态和故障状态指示灯，系统状态的查看和设定如表3所示。
[0070]
[0071] 表3系统状态的查看和设定
[0072] 注：表中" 1"高电平，"0"为低电平，是按键和指示灯对应单片机端口的状态。 [0073] 所述报警模块采用声音报警，当蓄电池过充、过放、过温或到达极限位置时，能产 生报警指示，便于维护人员及时发现并进行维护。报警电路由处在饱和或截止工作状态的 三极管T7和蜂鸣器JP2组成，用单片机的RB3 口控制。当RB3为持续高低平时，蜂鸣器持 续响，当RB3为低电平时，蜂鸣器不响，当RB3高低变化时，蜂鸣器能发生一定频率的声音。
[0074] 本发明在使用时，需要将控制主程序、A/D采集子程序、定时器子程序和电机控制 子程序等录入单片机中，控制主程序流程图如附图14所示，A/D采集子程序流程图如附图 15所示，定时器子程序流程图如附图16所示，电机控制子程序流程图如附图17所示。
[0075] A/D采集完成对光强的实时检测，将采集的信号反馈单片机，作为电机控制的依 据。因为单片机内部只有一个A/D转换模块，对于检测点选择是必要的。选择检测点通过控 制单8通道的数据输出选择器⑶4501BC完成。一次A/D检测是对八个光敏电阻检测。A/D 采样延时是为了等待完成对A/D采用电容充电，是A/D采集的必要过程。
[0076] 因为地球大约每20分钟转5度，所以为了减少损耗和避免误差，没有必要连续对 电机控制，利用定时采用定时方式使两次测量控制过程隔开，能够降低系统能耗，是非常必 要的。另一方面，通过定时调制PWM波也可以实现对电机的调速。
[0077] 电机控制子程序运行过程中，先进行方位角调整后，再进行高度角调整，键判断的 目的是为了手动调节和极限位置判断，当太阳处在东北方向时，如果基座东西布置，哪么电 池板将处于正东方向；如果光伏电池板转动到正西方向时，为了系统天亮时电池板处在 正东方向，则触到西边行程开关时，光伏电池板自动回到朝向东方停止，完成一天的跟踪任 务。
[0078] 注：附图14中X轴电机为方位角调整电机，Y轴电机为高度角调整电机。
[0079] 附图17中R37为检测太阳方位角的五个光敏电阻中处于中间的光敏电阻，其最小 是指在这五个光敏电阻中最小；
[0080] R33为检测太阳高度角的三个光敏电阻中处于中间的光敏电阻，其最小是指在这 三个光敏电阻中最小；
[0081] 电机X为方位角调整电机，电机Y为高度角调整电机。
【主权项】
1. 一种太阳能双轴跟踪系统，包括跟踪机架（I)、光伏电池板（2)、蓄电池（3)、高度角 调整电机（4)、方位角调整电机（5)和控制模块（6)，其特征是：所述控制模块（6)包括单片 机、跟踪模块和充放电模块，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，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，所述光敏电阻固定在光伏电池板上，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MOSFET，所述充电模块连接光伏电池板和蓄电池，所述电压检测模块与单片机 信号连接，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，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。2. 根据权利要求1所述的一种太阳能双轴跟踪系统，其特征是：所述光强检测模块内 设置数据输出选择器⑶4501，所述⑶4501与单片机信号连接，所述⑶4501对光强检测电路 进行选择米集。3. 根据权利要求1所述的一种太阳能双轴跟踪系统，其特征是：所述控制模块上设置 人机接口模块，所述人机接口模块与单片机信号连接，所述人机接口模块包括手动调节按 键模块、数码管显示模块、设定查看按键模块、指示灯模块和报警模块。4. 根据权利要求1所述的一种太阳能双轴跟踪系统，其特征是：所述方位角调整电机 (5)固定在跟踪机架（1)上，所述跟踪机架（1)上设置方位轴（7)，所述方位轴（7)与跟踪 机架（1)转动连接，所述方位角调整电机（5)与方位轴（7)通过齿轮传动连接，所述方位轴 (7)上设置支撑座（8)，所述高度角调整电机⑷固定在支撑座⑶上，所述支撑座⑶上 设置俯仰轴（9)，所述俯仰轴（9)与支撑座（8)转动连接，所述高度角调整电机（4)与俯仰 轴（9)通过蜗轮蜗杆传动连接，所述方位轴（7)上设置支撑架（10)，所述光伏电池板（2)与 支撑架（10)螺纹连接。
【专利摘要】本发明公开了一种太阳能双轴跟踪系统，主要涉及太阳能技术领域。包括跟踪机架、光伏电池板、蓄电池、高度角调整电机、方位角调整电机和控制模块，所述控制模块包括单片机、跟踪模块和充放电模块，所述跟踪模块包括电机驱动模块和光强检测模块，所述充放电模块包括开关模块和检测单元模块，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。本发明的有益效果在于：它能够完成对太阳的跟踪，提高发电量，能够减少蓄电池的充放电次数，能够避免蓄电池的过充、过放问题，能够保证蓄电池的使用寿命，能够降低跟踪系统的电能损耗。
【IPC分类】H02S20/32
【公开号】CN105071760
【申请号】CN201510567704
【发明人】李晓, 刘磊, 刘启博, 韩寿星, 李景诗, 李卞文, 韩绍燕, 刘春才, 金峰, 曲秀娥
【申请人】国网山东夏津县供电公司
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年9月8日