[实用新型]一种基于单片机的太阳能跟踪控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及跟踪控制系统，特别涉及一种基于单片机的太阳能跟踪控制装置。

背景技术

太阳能热发电按聚光器形式的不同可分为槽式、塔式和碟式三种。碟式发电系统采用碟形抛物面聚光器,将太阳光聚焦到碟的焦点上,在所有聚光器中效率最高。在太阳光的采集过程中,为使聚光器时刻都能够最大效率地采集太阳光，要求聚光器始终与太阳保持一个最佳角度。常见的太阳跟踪控制系统，按照被控制量对控制量是否存在着反馈，可分为闭环、开环控制通过反馈来消除误差，但感光元件在稍长时间段内接收不到太阳光会导致跟踪系统的失效，甚至会引起执行机构的误动作；开环跟踪虽然在任何天气下都可以正常工作，但是在跟踪过程中产生的累积误差自身并不能消除。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本实用新型的目的百余，提供一种基于单片机的太阳能跟踪控制装置，该装置通过主控制器根据日历时钟芯片发送的信息以及反馈电路的反馈信息，实时通过控制步进电机的动作完成对聚光器的控制。其在多种天气下均能够正常工作，能够有效跟踪，且其结构简单，操作方便，便于维护。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下的技术解决方案：

一种基于单片机的太阳能跟踪控制装置，其特征在于，包括主控制器、键盘、LED显示板、键盘显示芯片、反馈电路、日历时钟芯片和驱动电路，其中，键盘、显示器通过键盘显示芯片与主控制器相连接，日历时钟芯片、反馈电路、电机驱动电路分别与主控制器相连接，电机驱动电路与步进电机相连接。

本实用新型还包括如下其他技术特征：

所述主控制器采用AT89CS1RC单片机。

所述日历时钟芯片选用PCF8563T芯片。

所述键盘显示芯片选用ZLG729O。

所述日历时钟芯片和键盘显示芯片与单片机之间均通过IZC总线相连接；IZC总线为芯片间总线，包括串行数据线SDA和串行时钟线SCL。

附图说明

图1为本实用新型的系统示意图。

图2为本实用新型的步进机电驱动电路图。

图3为本实用新型的反馈电路图。

图4为本实用新型的主程序框图。

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步解释说明。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的基于单片机的太阳能跟踪控制装置，包括主控制器、键盘、LED显示板、键盘显示芯片、反馈电路、日历时钟芯片和驱动电路，其中，键盘、显示器通过键盘显示芯片与主控制器相连接，日历时钟芯片、反馈电路、电机驱动电路分别与主控制器相连接，电机驱动电路与步进电机相连接。

所述主控制器用以对太阳角(高度角、方位角)计算，并根据计算所得太阳角和反馈电路的电平信号，控制步进电机的动作来调整聚光器的方位实现跟踪。主控制器采用AT89CS1RC单片机。

所述键盘用以输入阿拉伯数字。键盘包括8个按键。分别是1-8这8个按键。

所述LED显示板用以显示键盘输入的数字。本实施例中选用LED显示板型号为KXD-PH10RGB。

所述日历时钟芯片用以为系统提供准确的时钟。日历时钟芯片选用PCF8563T芯片。

键盘显示芯片用以接收键盘的输入数字并将其显示在LED显示板上。键盘显示芯片选用ZLG729O。

所述日历时钟芯片和键盘显示芯片与单片机之间通过IZC总线相连接。IZC总线全称为芯片间总线，包括串行数据线SDA和串行时钟线SCL。将数据线SDA和串行时钟线SCL通过上拉电阻连接到电源VCC上,将单片机Al89C51RC的引脚T1与SCL时钟线相连，引脚TO与SDA数据线相连,实现单片机在IZC总线上的挂接；将日历时钟芯片和键盘显示芯片上的SDA和SCL针脚均连接到SDA数据线和SCL串行时钟线上。

如图3所示，反馈电路包括四个光敏电阻R_S和四个定值电阻R。四个光敏电阻R_S分别设置在聚光器的东南西北四个方位，并靠近遮光板布置。光敏电阻一端与地面相接,另一端与单片机相连，定值电阻R一端与电源正极相连，另一端与单片机相连。

本系统应用于两个四相步进电机，两个四相步进电机分别对高度角和方位角进行跟踪。从而对聚光器的位置进行控制。驱动电路中接入反向驱动器74LS04，用于增强单片机端口的驱动能力。

本实用新型的工作过程如下：

如图4所示，操作人员调整遮光板与光敏电阻的相对位置，使聚光器正对太阳时，光敏电阻恰处于遮光板的阴影区内,此时光敏电阻阻值最大，相连的单片机端口处于高电平范围内。当太阳偏离聚光器主光轴时，光敏电阻受到太阳光照射阻值减小，回路电流增大，单片机与回路相连端口变为低电平，此时操作人员通过键盘输入需要调整的角度，单片机根据接收到的角度信息控制步进电机运动，从而调整聚光器的位置，使太阳重新回到聚光器的主光轴上。