[實用新型]一種基于單片機的太陽能跟蹤控制裝置

有效

• 申請號: 201220669167.3
• 申請日: 2012-12-06
• 公開（公告）號: CN203054611U
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 徐宇;時付偉;孟令智
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12;G05B19/042
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 林兵

技術領域

本實用新型涉及跟蹤控制系統，特別涉及一種基于單片機的太陽能跟蹤控制裝置。

背景技術

太陽能熱發電按聚光器形式的不同可分為槽式、塔式和碟式三種。碟式發電系統采用碟形拋物面聚光器,將太陽光聚焦到碟的焦點上,在所有聚光器中效率最高。在太陽光的采集過程中,為使聚光器時刻都能夠最大效率地采集太陽光，要求聚光器始終與太陽保持一個最佳角度。常見的太陽跟蹤控制系統，按照被控制量對控制量是否存在著反饋，可分為閉環、開環控制通過反饋來消除誤差，但感光元件在稍長時間段內接收不到太陽光會導致跟蹤系統的失效，甚至會引起執行機構的誤動作；開環跟蹤雖然在任何天氣下都可以正常工作，但是在跟蹤過程中產生的累積誤差自身并不能消除。

發明內容

針對上述現有技術存在的缺陷或不足，本實用新型的目的百余，提供一種基于單片機的太陽能跟蹤控制裝置，該裝置通過主控制器根據日歷時鐘芯片發送的信息以及反饋電路的反饋信息，實時通過控制步進電機的動作完成對聚光器的控制。其在多種天氣下均能夠正常工作，能夠有效跟蹤，且其結構簡單，操作方便，便于維護。

為了達到上述目的，本實用新型采用如下的技術解決方案：

一種基于單片機的太陽能跟蹤控制裝置，其特征在于，包括主控制器、鍵盤、LED顯示板、鍵盤顯示芯片、反饋電路、日歷時鐘芯片和驅動電路，其中，鍵盤、顯示器通過鍵盤顯示芯片與主控制器相連接，日歷時鐘芯片、反饋電路、電機驅動電路分別與主控制器相連接，電機驅動電路與步進電機相連接。

本實用新型還包括如下其他技術特征：

所述主控制器采用AT89CS1RC單片機。

所述日歷時鐘芯片選用PCF8563T芯片。

所述鍵盤顯示芯片選用ZLG729O。

所述日歷時鐘芯片和鍵盤顯示芯片與單片機之間均通過IZC總線相連接；IZC總線為芯片間總線，包括串行數據線SDA和串行時鐘線SCL。

附圖說明

圖1為本實用新型的系統示意圖。

圖2為本實用新型的步進機電驅動電路圖。

圖3為本實用新型的反饋電路圖。

圖4為本實用新型的主程序框圖。

以下結合附圖和具體實施方式對本實用新型進一步解釋說明。

具體實施方式

如圖1所示，本實用新型的基于單片機的太陽能跟蹤控制裝置，包括主控制器、鍵盤、LED顯示板、鍵盤顯示芯片、反饋電路、日歷時鐘芯片和驅動電路，其中，鍵盤、顯示器通過鍵盤顯示芯片與主控制器相連接，日歷時鐘芯片、反饋電路、電機驅動電路分別與主控制器相連接，電機驅動電路與步進電機相連接。

所述主控制器用以對太陽角(高度角、方位角)計算，并根據計算所得太陽角和反饋電路的電平信號，控制步進電機的動作來調整聚光器的方位實現跟蹤。主控制器采用AT89CS1RC單片機。

所述鍵盤用以輸入阿拉伯數字。鍵盤包括8個按鍵。分別是1-8這8個按鍵。

所述LED顯示板用以顯示鍵盤輸入的數字。本實施例中選用LED顯示板型號為KXD-PH10RGB。

所述日歷時鐘芯片用以為系統提供準確的時鐘。日歷時鐘芯片選用PCF8563T芯片。

鍵盤顯示芯片用以接收鍵盤的輸入數字并將其顯示在LED顯示板上。鍵盤顯示芯片選用ZLG729O。

所述日歷時鐘芯片和鍵盤顯示芯片與單片機之間通過IZC總線相連接。IZC總線全稱為芯片間總線，包括串行數據線SDA和串行時鐘線SCL。將數據線SDA和串行時鐘線SCL通過上拉電阻連接到電源VCC上,將單片機Al89C51RC的引腳T1與SCL時鐘線相連，引腳TO與SDA數據線相連,實現單片機在IZC總線上的掛接；將日歷時鐘芯片和鍵盤顯示芯片上的SDA和SCL針腳均連接到SDA數據線和SCL串行時鐘線上。

如圖3所示，反饋電路包括四個光敏電阻R_S和四個定值電阻R。四個光敏電阻R_S分別設置在聚光器的東南西北四個方位，并靠近遮光板布置。光敏電阻一端與地面相接,另一端與單片機相連，定值電阻R一端與電源正極相連，另一端與單片機相連。

本系統應用于兩個四相步進電機，兩個四相步進電機分別對高度角和方位角進行跟蹤。從而對聚光器的位置進行控制。驅動電路中接入反向驅動器74LS04，用于增強單片機端口的驅動能力。

本實用新型的工作過程如下：

如圖4所示，操作人員調整遮光板與光敏電阻的相對位置，使聚光器正對太陽時，光敏電阻恰處于遮光板的陰影區內,此時光敏電阻阻值最大，相連的單片機端口處于高電平范圍內。當太陽偏離聚光器主光軸時，光敏電阻受到太陽光照射阻值減小，回路電流增大，單片機與回路相連端口變為低電平，此時操作人員通過鍵盤輸入需要調整的角度，單片機根據接收到的角度信息控制步進電機運動，從而調整聚光器的位置，使太陽重新回到聚光器的主光軸上。