[发明专利]一种基于GPS的双自由度太阳跟踪系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种太能跟踪系统，特别涉及一种双自由度太阳跟踪系统。

背景技术

近年来，随着城市建筑趋向高层化和密集化，仅依靠传统的采光方式已经不能满足建筑物内部的采光要求。尤其是那些较低层建筑、无窗房间和地下室，即使是晴朗天气，室内也昏暗阴沉，这在无形之中增加了人工照明的电能损耗，而且给长期在此环境中生活与工作的人身心健康带来不良影响。将太阳光直接导入室内进行照明的技术不仅充分利用了太阳光资源，减少了白天电能的浪费，实现了无窗房间和地下室的照明需求，而且提高了室内生活品质。

目前国内外许多学者对利用太阳光照明进行了大量的研究，提出不少利用太阳能的采光方法和设想。例如：使用平面镜的一次反射法、棱镜组多次反射法、卫星反射镜法、导光管法以及光纤导光法。由于光纤导光入室照明相比上述采光方法在施工和设计上有很大的自由度优势，能方便的把阳光传送到需要照明的地方，因此一直是西方许多发达国家研究的热点。1979年8月日本的La Foret工程公司推出了第一台采集太阳光的照明系统-“向日葵”；1995年前后，美国能源部橡树岭国家实验室发明了组合太阳光照明系统，即以太阳光照明为主，不足部分用电照明补充。

国内外的一些光纤导光室内照明系统虽然在不同的方面有各自的优点，然而在实际的应用过程中或多或少存在着误差大、灵活性差、非全天候跟踪、光污染严重等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于GPS的双自由度太阳跟踪系统，使得其控制精度高、灵活性强、易操作、耦合率高、成本低、全自动跟踪，可以实现绿色、环保、节能、健康的室内照明。

本发明的目的是这样实现的：一种基于GPS的双自由度太阳跟踪系统，包括GPS模块，所述GPS模块的信号输出端与MAX232芯片的信号输入端相连，所述MAX232芯片的信号输出端与单片机的信号输入端相连，所述单片机的信号输出端与步进电机驱动器的信号输入端相连，步进电机的信号输出端分别连接有纵向电机、横向电机的信号输入端，所述纵向电机、横向电机的信号输出端均通过云台与聚光器相连。

作为本发明的进一步改进，所述单片机选用Atmega16单片机。

本发明工作时，利用GPS接收器每间隔十分钟输出一次观测点的经纬度和时间信息，通过MAX232芯片将信息传输到Atmegal16单片机并计算出太阳的高度角和方位角，然后与十分钟之前测得的结果相减并将这次测量结果储存，根据两次差值计算的太阳高度角和方位角偏差确定脉冲的个数，然后通过步进电机驱动器经纵向电机、横向电机控制云台，从而转动聚光器始终对准太阳，从而保证聚光器最大限度的接收阳光，实现实时跟踪。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明具有控制精度高、灵活性强、易操作、耦合率高、成本低、全自动跟踪，可以实现绿色、环保、节能、健康的室内照明，对于我国政府倡导的大力发展可持续再生能源技术和推动绿色照明工程有着积极的意义。本发明可用于聚光器的控制中。

附图说明

图1为本发明控制原理框图。

具体实施方式

如图1所示一种基于GPS的双自由度太阳跟踪系统，包括GPS模块，GPS模块的信号输出端与MAX232芯片的信号输入端相连，MAX232芯片的信号输出端与Atmega16单片机的信号输入端相连，Atmega16单片机的信号输出端与步进电机驱动器的信号输入端相连，步进电机的信号输出端分别连接有纵向电机、横向电机的信号输入端，纵向电机、横向电机的信号输出端均通过云台与聚光器相连。

本发明工作时，利用GPS接收器每间隔十分钟输出一次观测点的经纬度和时间信息，通过MAX232芯片将信息传输到Atmegal16单片机并计算出太阳的高度角和方位角，然后与十分钟之前测得的结果相减并将这次测量结果储存，根据两次差值计算的太阳高度角和方位角偏差确定脉冲的个数，然后通过步进电机驱动器经纵向电机、横向电机控制云台，从而转动聚光器始终对准太阳，从而保证聚光器最大限度的接收阳光，实现实时跟踪。本发明通过设计一套基于GPS的双自由度太阳跟踪系统，具有控制精度高、灵活性强、易操作、耦合率高、成本低、全自动跟踪，可以实现绿色、环保、节能、健康的室内照明，对于我国政府倡导的大力发展可持续再生能源技术和推动绿色照明工程有着积极的意义。