專利名稱：太陽能跟蹤裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及光伏技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種太陽能跟蹤裝置。
背景技術(shù)：
太陽相對地球以一天為周期自東向西運轉(zhuǎn)，以一年為周期沿地球的南北回歸線來回循環(huán)運轉(zhuǎn)，隨著能源的緊缺，太陽能越來越多的受到人們的關(guān)注，傳統(tǒng)的太陽能裝置主要采用固定安裝方式，根據(jù)所在地的地理緯度設(shè)定系統(tǒng)的太陽光接收面與水平面成一定角度向正南方向固定安裝，在不同時間段太陽能利用率不同，接收太陽能早晚、春夏處于很大的變化范圍內(nèi)。而現(xiàn)有的太陽能跟蹤系統(tǒng)是步進電機帶動電池板不停調(diào)整轉(zhuǎn)動去找到最大電流值，在找到最大電流值之前的一系列動作都是在浪費系統(tǒng)的電能。

實用新型內(nèi)容針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種對太陽進行實時跟蹤，以提高太陽能利用率的太陽能跟蹤裝置。 太陽能跟蹤裝置，包括作為驅(qū)動的步進電機，與步進電機相連接的單片機，與單片機相連接的編碼系統(tǒng)和若干個光敏器件組成的光信號采集裝置，所述編碼系統(tǒng)中包括至少一編碼器組，編碼器組包括多個編碼器，編碼器的每個輸入端連接著光敏元件，還包括與編碼器組連接的與門器組，所述與門器組還與單片機相連接。 進一步地，所述編碼器組中每個編碼器的第一編碼輸出端均連接到與門器組中的第一與門輸入端，每個編碼器的第二編碼輸出端均連接到與門器組的第二與門輸入端，每個編碼器的第三編碼輸出端連接到與門器組的第三與門輸入端，編碼器組中的第一編碼器的優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端懸空，編碼器組中的第二編碼器的優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端連接到與門組的第四與門輸入端，編碼器組中的第三編碼器的優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端連接到與門組的第五與門輸入端，編碼器組中的第四編碼器的優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端連接到與門組的第四、第五與門的輸入端。 所述光信號采集裝置包括圓弧面的透光體，透光體中設(shè)置有若干個隔板，相鄰兩隔板之間形成一狹縫，各狹縫中設(shè)置有采集光信號的光敏器件，所述隔板形成安裝光敏器件的狹縫，而且當(dāng)光照射到某一狹縫中時，隔板能夠防止光透射到相鄰的狹縫中。所述光信號采集裝置采集光信號后送至編碼系統(tǒng)，編碼系統(tǒng)對該信號進行處理后發(fā)送到單片機，單片機分析計算出太陽光照射到具體的光敏器件上，單片機向步進電機發(fā)送命令，驅(qū)使與步進電機相連接的太陽能電池板轉(zhuǎn)動，使太陽能電池板接收到最大的光照并產(chǎn)生最大的電流。所述的光信號采集裝置時刻受太陽的照射，其中的光敏元件時刻采集著光信號，不會出現(xiàn)采集信號錯誤等問題。在太陽能電池板獲得最大電流之前，步進電機無需帶動太陽能電池板轉(zhuǎn)動，而是通過光信號采集裝置采集最強陽光，發(fā)送到編碼系統(tǒng)中進行編碼后，再由傳送給單片機分析，獲取最大電流值的位置，單片機向步進電機發(fā)送最大電流值的位置信號使太陽能電池板一次轉(zhuǎn)到該位置。[0007] 上述編碼器組包括四個編碼器，第一編碼器的輸入使能端與單片機相連接，第一
編碼輸出使能端與第二編碼器的輸入使能端相連接，第二編碼器的輸出使能端與第三編碼
器的輸入使能端相連接，第三編碼器的輸出使能端與第四編碼器的輸入使能端相連接，第
四編碼器的輸出使能端接地。 所述編碼器為74LS148型優(yōu)先編碼器。 所述狹縫的數(shù)量為32個或者64個或者128個。 本實用新型不需要采用步進電機帶動電池板不停的去調(diào)整轉(zhuǎn)動，尋找最大電流值，而通過光信號采集裝置不間斷的收集最強電流處，并將采集到的光信號轉(zhuǎn)成電信號通過編碼系統(tǒng)編碼再傳送到單片機，單片機發(fā)送信號驅(qū)使步進電機帶動電池板直接旋轉(zhuǎn)到能夠產(chǎn)生最大電流處，因此本實用新型具有高效率、高精度，節(jié)省電能的優(yōu)點。

圖1為本發(fā)明的太陽能跟蹤裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖；[0012] 圖2為光信號采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；[0013] 圖3為圖2的P部放大圖；[0014] 圖4為編碼系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；[0015] 圖5為編碼器真值表示意圖； 附圖中，10為步進電機，11為光信號采集裝置，12為編碼系統(tǒng)，13為單片機，14為透光體，15為隔板，16為狹縫，17為光敏器件，18a為第一編碼器組，18b為第二編碼器組，19a為第一與門器組，19b為第二與門器組，21為第一編碼器，22為第二編碼器，23為第三編碼器，24為第四編碼器，25為第五編碼器，26為第六編碼器，27為第七編碼器，28為第八編碼器，29為第一與門，30為第二與門，31為第三與門，32為第四與門，33為第五與門，34為第六與門，35為第七與門，36為第八與門，37為第九與門，38為第十與門。
具體實施方式參見圖1至圖4所示，太陽能跟蹤裝置，包括作為驅(qū)動的步進電機IO，與步進電機10相連接的單片機13，與單片機13相連接的編碼系統(tǒng)12和若干個光敏器件17組成的光信號采集裝置ll，編碼系統(tǒng)12與光信號采集裝置11之間插入一個高電平VCC，該高電平VCC通過電阻R連接于編碼系統(tǒng)12與光信號采集裝置11之間，光信號采集裝置另一端接地。所述編碼系統(tǒng)12中包括第一編碼器組18a、第二編碼器組18b，每個編碼器組包括四個編碼器，每個編碼器有八個輸入端，八個編碼器共64個輸入端，每個輸入端連接一個光敏器件17，編碼器組中的各編碼器把任意時刻受到光照的光敏器件17轉(zhuǎn)化成低電平輸出，通過單片機13將光敏器件按順序進行編號，因此輸出低電平的端口號即代表光敏器件17的編號。所述編碼系統(tǒng)12還包括與編碼器組連接的與門器組，所述與門器組還與單片機13相連接。單片機13將編碼系統(tǒng)12中輸出的編碼信號，通過計算得出編碼器組中具體輸出低電平的編碼器，計算出受到太陽光照射的光敏元件的具體編號，再向步進電機10發(fā)出轉(zhuǎn)動角數(shù)的命令。 參見圖2、圖3所示，在圖1中，將光信號采集裝置11進行簡化，即簡化為一個光敏器件的形式。而在圖2中的光信號采集裝置采用較為詳細的畫法，光信號采集裝置包括圓弧面的透光體14，透光體14中設(shè)置有若干個隔板15，相鄰兩隔板15之間形成一狹縫16，各狹縫16中設(shè)置有采集光信號的光敏元件17，本實用新型中的光敏元件選擇光敏二極管。每個光敏二極管按順序通過導(dǎo)線連接編碼器組中編碼器的一個引腳，光敏二極管將光照信號傳遞到編碼器組。本實用新型中示出的光信號采集裝置，具有64個狹縫，光敏二極管共為64個，兩個相鄰的狹縫之間的弧度為2. 8125度，單片機對每個光敏二極管進行編號，第一個光敏二極管的編號為O，第二個為1，直至最后一個光敏二極管為63。當(dāng)所有光敏二極管上均沒有光照時，結(jié)點Ei處的電壓為電源VCC的電壓，即為高電平，各個編碼器均有高電平輸入。當(dāng)任何一個光敏二極管上有光照時，該光敏二極管導(dǎo)通，這時結(jié)點Ei的電壓為VCC減去光敏二極管導(dǎo)通的電壓，得到低電平，編碼器中有低電平輸入。 參見圖4所示，本實用新型的編碼系統(tǒng)包括兩個編碼器組，所述編碼器選擇74LS148型優(yōu)先編碼器，第一編碼器組18a中每個編碼器的第一編碼輸出端均連接到第一與門器組19a中的第一與門29輸入端，每個編碼器的第二編碼輸出端均連接到與門器組的第二與門30輸入端，每個編碼器的第三編碼輸出端連接到與門器組的第三與門31輸入端，第一編碼器21的優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端懸空，第二編碼器22的優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端連接到與門組的第四與門32輸入端，第三編碼器23的優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端連接到與門組的第五與門33輸入端，第四編碼器24的優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端連接到與門組的第四與門32、第五與門33的輸入端。所述編碼器組中的第一編碼器21的輸入使能端與單片機13相連接，第一編碼器21輸出使能端與第二編碼器22的輸入使能端相連接，第二編碼器22的輸出使能端與第三編碼器23的輸入使能端相連接，第三編碼器23的輸出使能端與第四編碼器24的輸入使能端相連接，第四編碼器24的輸出使能端接地。 所述第二編碼器組18b中每個編碼器的第一編碼輸出端均連接到第二與門器組19b中的第六與門34輸入端，每個編碼器的第二編碼輸出端均連接到第七與門35輸入端，每個編碼器的第三編碼輸出端連接到第八與門36輸入端，第五編碼器25的優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端懸空，第六編碼器26的優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端連接到第九與門37輸入端，第七編碼器27的優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端連接到第十與門38輸入端，第八編碼器28的優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端連接到第九與門37、第十與門38的輸入端。第五編碼器25的輸入使能端與單片機13相連接，第五編碼器25輸出使能端與第六編碼器26的輸入使能端相連接，第六編碼器26的輸出使能端與第七編碼器27的輸入使能端相連接，第七編碼器27的輸出使能端與第八編碼器28的輸入使能端相連接，第八編碼器28的輸出使能端接地。所述第一與門組19a、第二與門組1%中的每個與門的輸出端與單片機13相連接。 本實施例中，第一與門29與單片機的P1.2端口連接，第二與門30與單片機的P1.3端口連接，第三與門31與單片機的P1.4端口連接，第四與門32與單片機的P1.5端口連接，第五與門33與單片機的Pl. 6端口連接；第六與門34與單片機的Pl. 7端口連接，第七與門35與單片機的P2. 1端口連接，第八與門36與單片機的P2. 2端口連接，第九與門37與單片機的P2.3端口連接，第十與門38與單片機的P2.4端口連接，第一編碼器21的輸出使能端與單片機的Pl. 0連接，第五編碼器25的輸出使能端單片機的Pl. 1連接。[0022] 為了進一步說明本實施例，假如現(xiàn)在的太陽光照在41號狹縫，41號光敏二極管受到光照，即第六編碼器26的X41號引腳(第六編碼器的II引腳)輸入低電平O，根據(jù)圖5所示的真值表第六編碼器的輸出結(jié)果為a2ala0 = 110，而其他編碼器的輸出端都是高電
5平1。因此第二編碼器組18b的輸出結(jié)果為10110，對其其反碼即為01001，轉(zhuǎn)化為十進制數(shù)即為9，因為前面還有一個32位的編碼器組，所以還要加上對編碼加上32，此時經(jīng)單片機計算值為41，確定輸入低電平的編碼器引腳編號即接收太陽光照的光敏二極管。假設(shè)前一時刻的太陽光照射的光敏二極管為39號，而這時太陽光照射在41號光敏二極管上，這時單片機控制步進電機步進旋轉(zhuǎn)2個步進角，使太陽能電池板與太陽正面相對，實現(xiàn)實時追蹤。
權(quán)利要求太陽能跟蹤裝置，包括作為驅(qū)動的步進電機，與步進電機相連接的單片機，與單片機相連接的編碼系統(tǒng)和若干個光敏器件組成的光信號采集裝置，其特征在于所述編碼系統(tǒng)中包括至少一編碼器組，編碼器組包括多個編碼器，編碼器的每個輸入端連接著光敏元件，還包括與編碼器組連接的與門器組，所述與門器組還與單片機相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能跟蹤裝置，其特征在于所述編碼器組中每個編碼器 的第一編碼輸出端均連接到與門器組中的第一與門輸入端，每個編碼器的第二編碼輸出端 均連接到與門器組的第二與門輸入端，每個編碼器的第三編碼輸出端連接到與門器組的第 三與門輸入端，編碼器組中的第一編碼器的優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端懸空，編碼器組中的第二 編碼器的優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端連接到與門組的第四與門輸入端，編碼器組中的第三編碼器 的優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端連接到與門組的第五與門輸入端，編碼器組中的第四編碼器的優(yōu)先 編碼工作標(biāo)志端連接到與門組的第四、第五與門的輸入端。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能跟蹤裝置，其特征在于所述編碼器組包括四個編碼 器，第一編碼器的輸入使能端與單片機相連接，第一編碼輸出使能端與第二編碼器的輸入 使能端相連接，第二編碼器的輸出使能端與第三編碼器的輸入使能端相連接，第三編碼器 的輸出使能端與第四編碼器的輸入使能端相連接，第四編碼器的輸出使能端接地。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能跟蹤裝置，其特征在于所述光信號采集裝置包括圓 弧面的透光體，透光體中設(shè)置有若干個隔板，相鄰兩隔板之間形成一狹縫，各狹縫中設(shè)置有 采集光信號的光敏器件。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能跟蹤裝置，其特征在于所述編碼器為74LS148型優(yōu)先編碼器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能狹縫跟蹤裝置，其特征在于所述狹縫的數(shù)量為32個 或者64個或者128個。
專利摘要本實用新型涉及光伏技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種太陽能跟蹤裝置，包括作為驅(qū)動的步進電機，與步進電機相連接的單片機，與單片機相連接的編碼系統(tǒng)和若干個光敏器件組成的光信號采集裝置，所述編碼系統(tǒng)中包括至少一編碼器組，編碼器組包括多個編碼器，編碼器的每個輸入端連接著光敏元件，還包括與編碼器組連接的與門器組，所述與門器組還與單片機相連接。本實用新型具有高效率、高精度，節(jié)省電能的優(yōu)點。
文檔編號G05D3/10GK201508494SQ200920232269
公開日2010年6月16日 申請日期2009年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月9日
發(fā)明者金明 申請人:常州佳訊光電系統(tǒng)工程有限公司