[实用新型]一种基于FPGA的太阳光实时跟踪装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能采集装置，尤其涉及一种基于FPGA的太阳光实时跟踪装置。

背景技术

进入二十一世纪以来，绿色和可持续发展已经成了整个世界都关注的问题，用有限的资源做到可持续发展，已经成为人类文明发展的重要障碍，而这其中能源问题就显得尤为突出。在我国能源问题同样突出，能源需求及能源供应的矛盾越来越明显。而太阳能作为一种新型的绿色可再生能源，具有储量大、利用经济、清洁环保等优点。因此，太阳能很可能成为未来一段时间的主导能源，代替原有的诸如煤炭、石油、天然气等化石燃料，打破其在能源结构中的垄断。

人类利用太阳能主要在光电转换、光化转换、光热转换及光存储技术等；而现阶段，太阳能光电转换是太阳能应用主要方向，如太阳能庭院灯、用户发电系统、独立供电系统等发电系统已经广泛应用人们生活的各个角落。此外在通信、农业、工业、交通等诸多领域，太阳能几乎无处不在。与此同时，如何提高太阳能利用效率已经成为太阳能应用领域的首要问题。

现今，欧洲各国以及日本、美国等国家政府推广实施光能发电工程计划，大力普及太阳能住宅区，在住宅的屋顶上装太阳能电池板以及发电设备。同时，欧美各国科研机构也在设计更为优秀的太阳光跟踪装置，如美国亚利桑那大学推出了利用控制电机的新型太阳能跟踪装置，这类装置采用铝型材料，结构简单，体积轻巧，很大程度上提高了跟踪器的应用技术；此 外，近些年来，我国在太阳能技术上也取得飞速发展。其中，我国研制了太阳光单轴液压自动跟踪装置，ZTK型高精度全自动太阳跟踪控制系统等。但现在的这些普遍存在着价格高，使用不方便；太阳能设备太阳光利用效率低；现存动态跟踪太阳光系统抗干扰能力差，不能精确跟踪太阳光而降低太阳光利用，不适宜于复杂环境中实用；维护成本高；运行故障率高等缺点。

实用新型内容

为解决上述问题本实用新型提供了一种基于FPGA的太阳光实时跟踪装置，能精确跟踪太阳光，提高了太阳光利用效率；抗干扰能力强，能适应复杂环境，维护成本低，运行故障率低。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种基于FPGA的太阳光实时跟踪装置，包括太阳光定位系统、执行机构和电源模块，所述太阳光定位系统通过信号调理电路与FPGA主控系统连接；所述FPGA主控系统分别连接执行机构和计算机终端管理系统；所述太阳光定位系统、执行机构和计算机终端管理系统均与电源模块连接；所述FPGA主控系统包括FPGA主控芯片，所述FPGA主控芯片分别与晶振、JTAG下载接口、FLASH芯片、SDRAM芯片、E2PROM芯片、USB接口和显示接口连接；所述信号调理电路包括滤除坏境中的杂波以及系统自身的热噪声影响因素的滤波电路、运算放大电路和二值化电路拓扑结构，所述滤波电路包括低通巴尔沃斯滤波器与高通切比雪夫滤波器；所述计算机终端管理系统包括无线通信模块和上位机，计算机终端管理系统通过无线通信模块与计算机终端连接；所述太阳光定位系统包括透过阳光 的透明罩，所述透明罩位于平台上，所述平台中部为凸透镜，所述平台的凸透镜外周设有若干光电二极管，所述凸透镜下部为镜筒，所述镜筒底部设置有四象限光电探测器；所述执行机构包括通过多重齿轮进行减速调节的机械传动机构，所述机械传动机构上设置有控制太阳能电池板的水平方向的减速步进电机一、控制太阳能电池板的竖直方向的减速步进电机二和太阳能电池板。

进一步的改进，所述FPGA主控芯片为Cyclone IV系列的EP4CE15F17C8芯片；所述晶振为50MHz有源晶振；所述FLASH芯片由AM29LV320并行FLASH芯片和M25P64串行FLASH芯片集合而成；所述SDRAM芯片为IS61LV25616的SDRAM芯片；所述E2PROM芯片为24L04的E2PROM芯片；所述USB接口为CH376支持USB主机模式与USB从机模式的USB接口。

进一步的改进，所述光电二极管为4个，且相邻光电二极管之间的距离相等。

进一步的改进，所述上位机中安装有通过GUI工具设计的可视化良好、操作简洁的运行控制界面。

本实用新型的特点以及有益效果：适合需要实时自动跟踪太阳光照的场合，使太阳能设备与太阳光保持最大的接触面，能实现太阳能设备保持最高的工作效率，同时，抗干扰能力强，对于突发事件的响应速度更快，具有安装简单，运行稳定，效率高，成本低，易于维护等特点。系统不仅适用于规模较大的太阳能发电，也适合于家庭太阳能热水器等利用太阳能设 备。

附图说明

图1实施例的一种基于FPGA的太阳光实时跟踪方法结构示意图。