[发明专利]一种任意天气情况下精确跟踪太阳的太阳能自动跟踪装置

权利要求书

1.一种任意天气情况下精确跟踪太阳的太阳能自动跟踪装置，其特征在于：包括底座(6)、转动支架(3)、固定支架(5)、太阳能板(1)、步进电机(8)、舵机(2)、霍尔传感器(4)、光准直传感器(10)、控制电路板(7)和转动装置，所述固定支架(5)设置在所述底座(6)上，所述转动装置设计为双转轴机械结构，所述转动装置包括X转轴(11)和Z转轴(9)，所述X转轴(11)设置在所述转动支架(3)的上端，所述太阳能板(1)安装在所述X转轴(11)上且可随X转轴(11)转动，所述X转轴(11)通过所述舵机(2)控制转动，所述光准直传感器(10)设置在所述X转轴(11)的一端，所述Z转轴(9)设置在所述转动支架(3)的下端，所述Z转轴(9)通过所述步进电机(8)控制转动；所述控制电路板(7)包括主控制系统、光敏测量系统电路、外置EEPROM电路、RTC系统、步进电机(8)驱动电路、控制所述舵机(2)的舵机控制电路、霍尔传感器电路、复位按键SW2、场效应管IRF3205、电源输入接口CON2；所述主控制系统分别与光敏测量系统电路、外置EEPROM电路、RTC系统、步进电机(8)驱动电路、舵机控制电路、霍尔传感器(4)电路、场效应管IRF3205、复位按键SW2、电源输入接口CON2电相连；所述场效应管IRF3205分别与主控制系统、光敏测量系统电路、外置EEPROM电路、步进电机(8)驱动电路、舵机控制电路和霍尔传感器电路、电源输入接口CON2电相连，实现间断式阳光跟随方案，以降低系统的功耗；RTC系统分别与电源输入接口CON2、外置EEPROM电路和主控制系统电连接，用于实时提供时间信息，实现天黑时整个系统进入夜间睡眠模式，天亮时，RTC系统将通过闹钟唤醒整个系统，起到降低系统功耗的作用；外置EEPROM电路分别电连接主控制系统、RTC系统、电源输入接口CON2和场效应管IRF3205，用于存储前一个晴天一天的太阳照射角度与时间对应关系的信息数据，当系统遇到恶劣天气或环境杂光影响而无法稳定跟踪运行时，可以通过参照系统记录的前一个晴天太阳角度信息或者电机角度信息进行无传感器反馈的自我控制，实现通过自主学习装置可在恶劣天气的情况下精确跟踪太阳的方案；复位按键SW2分别与电源输入接口CON2和主控制系统相连，用于对EEPROM中的数据进行初始化；霍尔传感器(4)分别与主控制系统、电源输入接口CON2和场效应管IRF3205相连，实现步进电机(8)零角度校准，以消除步进电机(8)每天积累的丢步累积误差，保证系统的跟随精度。

2.根据权利要求1所述的一种任意天气情况下精确跟踪太阳的太阳能自动跟踪装置，其特征在于：所述光敏测量系统电路包括光准直传感器(10)和测量电路，所述光准直传感器(10)包括底板(14)、外圆筒(13)、成十字型的竖立挡光板(15)和4个光敏电阻(12)，所述竖立挡光板(15)、外圆筒(13)、和4个光敏电阻(12)分别固定在所述底板(14)上，且每个光敏电阻(12)都紧靠挡光板；所述测量电路采用光敏电阻(12)与电阻串联分压的电路，把光敏电阻(12)变化的电阻阻值信号转换成变化的电压信号。

3.根据权利要求1所述的一种任意天气情况下精确跟踪太阳的太阳能自动跟踪装置，其特征在于：所述外置EEPROM电路采用AT24C32型号的EEPROM存储芯片，其存储空间为32Kbit，用于记录晴天时Z轴和X轴电机各时刻的角度值，当系统遇到恶劣天气或环境杂光影响而无法稳定跟踪运行时，则可以通过参照系统记录的前一个晴天一天的太阳角度信息或者装置电机角度信息进行无传感器反馈的自我控制，解决恶劣天气和环境杂光对太阳能自动跟踪装置的影响。

4.根据权利要求1所述的一种任意天气情况下精确跟踪太阳的太阳能自动跟踪装置，其特征在于：所述霍尔传感器(4)包括磁铁和霍尔器件，所述磁体粘在所述转动支架(3)上，所述霍尔器件设置在所述固定支架(5)上，当磁铁随支架转动到霍尔器件上方时会触发其产生霍尔电势差，该电势差信号传回给系统，系统即可判断当前Z转轴(9)已经角度归零并停止步进电机(8)转动。