[发明专利]一种水上自动跟踪太阳装置

权利要求书

1.一种水上自动跟踪太阳装置,其特征在于：包括环形浮体、固设在环形浮体上的底座和太阳能电池板支架，底座上侧沿周向依次间隔设置有第一电动推杆、第二电动推杆、第三电动推杆、第四电动推杆、第五电动推杆、第六电动推杆、第七电动推杆和第八电动推杆，太阳能电池板支架上设有4个固定座；

太阳能电池板支架上设有4个太阳能电池板，以太阳能电池板支架的中点作为原点，以太阳能电池板支架所在平面作为x轴和y轴所在平面，即，xy平面，建立坐标系oxyz，其中z轴垂直于太阳能电池板支架所在平面，4个太阳能电池板分别位于xy平面上的4个象限内；

第五电动推杆通过一个滑块带动第一电动推杆的底部，第一电动推杆的顶部通过球面副机构连接一个固定座；

第五电动推杆通过一个滑块铰接第一电动推杆的底部，第一电动推杆的顶部通过球面副机构连接一个固定座；

第六电动推杆通过一个滑块铰接第二电动推杆的底部，第二电动推杆的顶部通过球面副机构连接一个固定座；

第七电动推杆通过一个滑块铰接第三电动推杆的底部，第七电动推杆的顶部通过球面副机构连接一个固定座；

第八电动推杆通过一个滑块铰接第四电动推杆的底部，第四电动推杆的顶部通过球面副机构连接一个固定座；

底座上还设有控制盒，控制盒中设有线路板，线路板上设有MCU、步进电机驱动器A、步进电机驱动器B、步进电机驱动器C、步进电机驱动器D、步进电机驱动器A1、步进电机驱动器B1、步进电机驱动器C1、步进电机驱动器D1、LORA模块、太阳追踪传感器、电压采集电路A、电压采集电路B、电压采集电路C和电压采集电路D，步进电机驱动器A、步进电机驱动器B、步进电机驱动器C、步进电机驱动器D、步进电机驱动器A1、步进电机驱动器B1、步进电机驱动器C1、步进电机驱动器D1、LORA模块、太阳追踪传感器、电压采集电路A、电压采集电路B、电压采集电路C和电压采集电路D均与MCU连接；

步进电机驱动器A、步进电机驱动器B、步进电机驱动器C、步进电机驱动器D分别用于驱动第一电动推杆、第二电动推杆、第三电动推杆和第四电动推杆；

步进电机驱动器A1、步进电机驱动器B1、步进电机驱动器C1、步进电机驱动器D1分别用于驱动第五电动推杆、第六电动推杆、第七电动推杆和第八电动推杆；

电压采集电路A、电压采集电路B、电压采集电路C和电压采集电路D分别用于测量位于第一象限的太阳能电池板的电压U1、位于第二象限的太阳能电池板的电压U2、位于第三象限的太阳能电池板的电压U3和位于第四象限的太阳能电池板的电压U4；

步进电机驱动器A在驱动第一电动推杆时，每次控制第一电动推杆运动的位移量为一个固定的预设值d；

步进电机驱动器B在驱动第二电动推杆时，每次控制第二电动推杆运动的位移量为所述固定的预设值d；

步进电机驱动器C在驱动第三电动推杆时，每次控制第三电动推杆运动的位移量为所述固定的预设值d；

步进电机驱动器D在驱动第四电动推杆时，每次控制第四电动推杆运动的位移量为所述固定的预设值d；

步进电机驱动器A1、步进电机驱动器B1、步进电机驱动器C1和步进电机驱动器D1为同步驱动；

采用如下步骤进行追光控制：

步骤S1：MCU通过LORA模块与上位机通信，从上位机获取气象信息，当气象信息中的风速信息在预设范围内时，执行步骤S3；反之执行步骤S2；

步骤S2：进入防风模式，即，第一电动推杆、第二电动推杆、第三电动推杆和第四电动推杆均缩至最小运动量程，使太阳能电池板支架降至最低位置，放置大风将太阳能电池板支架吹倾覆；

定时获取气象信息，执行步骤S1；

步骤S3：进入正常工作模式，即，第一电动推杆、第二电动推杆、第三电动推杆和第四电动推杆分别运动行程d1、行程d2、行程d3和行程d4的距离，达到正常工位，行程d1、行程d2、行程d3和行程d4分别为第一电动推杆、第二电动推杆、第三电动推杆和第四电动推杆的全行程的一半；

步骤S4：MCU通过太阳追踪传感器获取太阳的大概位置，即，太阳在西面或东面，太阳在东面即太阳位于xy平面的第二象限和第三象限，太阳在西面即太阳位于xy平面的第一象限和第四象限；

步骤S5：MCU延迟预定时间后，通过电压采集电路A、电压采集电路B、电压采集电路C和电压采集电路D分别检测位于第一象限的太阳能电池板的输出电压U1、位于第二象限的太阳能电池板的输出电压U2、位于第三象限的太阳能电池板的输出电压U3和位于第四象限的太阳能电池板的输出电压U4；

步骤S6：根据判断U1、U2、U3和U4中的最大值，根据最大值判断太阳的位置偏向哪一个象限，即太阳偏移位置；

设定一个电压阈值ΔU，当U1的电压值大于ΔU时，才判断此时太阳位置偏向于第一象限，如果U1小于ΔU，则判断此时太阳几乎直射在xy平面上；

步骤S7：根据太阳偏移位置，通过控制第一电动推杆、第二电动推杆、第三电动推杆和第四电动推杆，使太阳直射与xy平面，具体步骤如下：

步骤S701：当太阳偏移位置处于第三象限时，控制第一电动推杆向上运动固定增量Δd1，同时，控制第三电动推杆向下运动固定增量Δd3，Δd1＝Δd3，固定增量Δd1和固定增量Δd3的取值均为所述固定的预设值d；

步骤S702：延迟一定时间后，继续测量U1、U2、U3和U4，从而判断太阳偏移位置，并根据步骤S701的方法再次对xy平面进行调节，即，对太阳能电池板支架进行调节；

步骤S703：重复执行步骤S701和步骤S702，直到U1、U2、U3和U4均小于电压阈值ΔU，即太阳直射于xy平面；

步骤S704：当太阳偏移位置处于第一象限时，控制第一电动推杆向下运动固定增量Δd1，同时，控制第三电动推杆向上运动固定增量Δd3，Δd1＝Δd3，固定增量Δd1和固定增量Δd3的取值均为所述固定的预设值d；

步骤S705：延迟一定时间后，继续测量U1、U2、U3和U4，从而判断太阳偏移位置，并根据步骤S704的方法再次对xy平面进行调节，即，对太阳能电池板支架进行调节；

其第一象限和第三象限的调节计算公式如下：

d1+(Δd1)×N；

d3+(Δd3)×N；

其中，N为调节的次数，N取值为正整数；

步骤S706：重复执行步骤S704和步骤S705，直到U1、U2、U3和U4均小于电压阈值ΔU，即太阳直射于xy平面；

步骤S707：当太阳偏移位置处于第二象限时，控制第二电动推杆向下运动固定增量Δd2，同时，控制第四电动推杆向上运动固定增量Δd4，Δd2＝Δd4，固定增量Δd2和固定增量Δd4的取值均为所述固定的预设值d；

步骤S708：延迟一定时间后，继续测量U1、U2、U3和U4，从而判断太阳偏移位置，并根据步骤S707的方法再次对xy平面进行调节，即，对太阳能电池板支架进行调节；

步骤S709：重复执行步骤S707和步骤S708，直到U1、U2、U3和U4均小于电压阈值ΔU，即太阳直射于xy平面；

步骤S710：当太阳偏移位置处于第四象限时，控制第二电动推杆向上运动固定增量Δd2，同时，控制第四电动推杆向下运动固定增量Δd4，Δd2＝Δd4，固定增量Δd2和固定增量Δd4的取值均为所述固定的预设值d；

步骤S711：延迟一定时间后，继续测量U1、U2、U3和U4，从而判断太阳偏移位置，并根据步骤S710的方法再次对xy平面进行调节，即，对太阳能电池板支架进行调节；

步骤S712：重复执行步骤S710和步骤S711，直到U1、U2、U3和U4均小于电压阈值ΔU，即太阳直射于xy平面；

其第二象限和第四象限的调节计算公式如下：

d2+(Δd2)×N；

d4+(Δd4)×N；

其中，N为调节的次数，N取值为正整数。