[發(fā)明專利]一種基于GPS的雙自由度太陽跟蹤系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210164467.0
• 申請日: 2012-05-22
• 公開（公告）號: CN103425138A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘琴
• 申請（專利權(quán)）人: 潘琴
• 主分類號: G05D3/00
• 分類號: G05D3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種太能跟蹤系統(tǒng)，特別涉及一種雙自由度太陽跟蹤系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來，隨著城市建筑趨向高層化和密集化，僅依靠傳統(tǒng)的采光方式已經(jīng)不能滿足建筑物內(nèi)部的采光要求。尤其是那些較低層建筑、無窗房間和地下室，即使是晴朗天氣，室內(nèi)也昏暗陰沉，這在無形之中增加了人工照明的電能損耗，而且給長期在此環(huán)境中生活與工作的人身心健康帶來不良影響。將太陽光直接導(dǎo)入室內(nèi)進(jìn)行照明的技術(shù)不僅充分利用了太陽光資源，減少了白天電能的浪費，實現(xiàn)了無窗房間和地下室的照明需求，而且提高了室內(nèi)生活品質(zhì)。

目前國內(nèi)外許多學(xué)者對利用太陽光照明進(jìn)行了大量的研究，提出不少利用太陽能的采光方法和設(shè)想。例如：使用平面鏡的一次反射法、棱鏡組多次反射法、衛(wèi)星反射鏡法、導(dǎo)光管法以及光纖導(dǎo)光法。由于光纖導(dǎo)光入室照明相比上述采光方法在施工和設(shè)計上有很大的自由度優(yōu)勢，能方便的把陽光傳送到需要照明的地方，因此一直是西方許多發(fā)達(dá)國家研究的熱點。1979年8月日本的La?Foret工程公司推出了第一臺采集太陽光的照明系統(tǒng)-“向日葵”；1995年前后，美國能源部橡樹嶺國家實驗室發(fā)明了組合太陽光照明系統(tǒng)，即以太陽光照明為主，不足部分用電照明補充。

國內(nèi)外的一些光纖導(dǎo)光室內(nèi)照明系統(tǒng)雖然在不同的方面有各自的優(yōu)點，然而在實際的應(yīng)用過程中或多或少存在著誤差大、靈活性差、非全天候跟蹤、光污染嚴(yán)重等缺點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于GPS的雙自由度太陽跟蹤系統(tǒng)，使得其控制精度高、靈活性強、易操作、耦合率高、成本低、全自動跟蹤，可以實現(xiàn)綠色、環(huán)保、節(jié)能、健康的室內(nèi)照明。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種基于GPS的雙自由度太陽跟蹤系統(tǒng)，包括GPS模塊，所述GPS模塊的信號輸出端與MAX232芯片的信號輸入端相連，所述MAX232芯片的信號輸出端與單片機的信號輸入端相連，所述單片機的信號輸出端與步進(jìn)電機驅(qū)動器的信號輸入端相連，步進(jìn)電機的信號輸出端分別連接有縱向電機、橫向電機的信號輸入端，所述縱向電機、橫向電機的信號輸出端均通過云臺與聚光器相連。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述單片機選用Atmega16單片機。

本發(fā)明工作時，利用GPS接收器每間隔十分鐘輸出一次觀測點的經(jīng)緯度和時間信息，通過MAX232芯片將信息傳輸?shù)紸tmegal16單片機并計算出太陽的高度角和方位角，然后與十分鐘之前測得的結(jié)果相減并將這次測量結(jié)果儲存，根據(jù)兩次差值計算的太陽高度角和方位角偏差確定脈沖的個數(shù)，然后通過步進(jìn)電機驅(qū)動器經(jīng)縱向電機、橫向電機控制云臺，從而轉(zhuǎn)動聚光器始終對準(zhǔn)太陽，從而保證聚光器最大限度的接收陽光，實現(xiàn)實時跟蹤。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明具有控制精度高、靈活性強、易操作、耦合率高、成本低、全自動跟蹤，可以實現(xiàn)綠色、環(huán)保、節(jié)能、健康的室內(nèi)照明，對于我國政府倡導(dǎo)的大力發(fā)展可持續(xù)再生能源技術(shù)和推動綠色照明工程有著積極的意義。本發(fā)明可用于聚光器的控制中。

附圖說明

圖1為本發(fā)明控制原理框圖。

具體實施方式

如圖1所示一種基于GPS的雙自由度太陽跟蹤系統(tǒng)，包括GPS模塊，GPS模塊的信號輸出端與MAX232芯片的信號輸入端相連，MAX232芯片的信號輸出端與Atmega16單片機的信號輸入端相連，Atmega16單片機的信號輸出端與步進(jìn)電機驅(qū)動器的信號輸入端相連，步進(jìn)電機的信號輸出端分別連接有縱向電機、橫向電機的信號輸入端，縱向電機、橫向電機的信號輸出端均通過云臺與聚光器相連。

本發(fā)明工作時，利用GPS接收器每間隔十分鐘輸出一次觀測點的經(jīng)緯度和時間信息，通過MAX232芯片將信息傳輸?shù)紸tmegal16單片機并計算出太陽的高度角和方位角，然后與十分鐘之前測得的結(jié)果相減并將這次測量結(jié)果儲存，根據(jù)兩次差值計算的太陽高度角和方位角偏差確定脈沖的個數(shù)，然后通過步進(jìn)電機驅(qū)動器經(jīng)縱向電機、橫向電機控制云臺，從而轉(zhuǎn)動聚光器始終對準(zhǔn)太陽，從而保證聚光器最大限度的接收陽光，實現(xiàn)實時跟蹤。本發(fā)明通過設(shè)計一套基于GPS的雙自由度太陽跟蹤系統(tǒng)，具有控制精度高、靈活性強、易操作、耦合率高、成本低、全自動跟蹤，可以實現(xiàn)綠色、環(huán)保、節(jié)能、健康的室內(nèi)照明，對于我國政府倡導(dǎo)的大力發(fā)展可持續(xù)再生能源技術(shù)和推動綠色照明工程有著積極的意義。