專利名稱：一種太陽方位角跟蹤控制器及其跟蹤方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能自動(dòng)跟蹤供電系統(tǒng)，尤其是涉及一種太陽方位角跟蹤控制器及其跟蹤方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有太陽能自動(dòng)跟蹤控制器的跟蹤方式可分為光電跟蹤法和定時(shí)跟蹤法兩種。光電跟蹤方式是通過光敏傳感器對(duì)太陽光照射角度的變化進(jìn)行判斷后驅(qū)動(dòng)跟蹤機(jī)構(gòu)對(duì)太陽位置進(jìn)行被動(dòng)跟蹤。其優(yōu)點(diǎn)在于跟蹤精確度高，但抗干擾能力差，容易受散射光的影響，誤動(dòng)作較多，且耗能較大。定時(shí)跟蹤法原理是利用地球每小時(shí)自轉(zhuǎn)15°的規(guī)律，采用實(shí)時(shí)鐘每隔一段時(shí)間調(diào)整一次太陽能電池組件角度對(duì)太陽角度進(jìn)行跟蹤，如中國(guó)專利公開號(hào)2562135，
公開日
2003年7月23日，發(fā)明創(chuàng)造的名稱為《微功耗定時(shí)太陽能跟蹤裝置》，此種跟蹤方式無需傳感器抗干擾能力強(qiáng)誤動(dòng)作少耗能少，但不能根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際太陽運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行調(diào)整和支架的加工和安裝精度，比較難實(shí)現(xiàn)高精度跟蹤。普遍存在跟蹤精度低下或需要人工校正等缺點(diǎn)。以上兩種類型的太陽跟蹤方式各有其優(yōu)缺點(diǎn)，無法完全滿足跟蹤精度高抗干擾能力強(qiáng)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的首要目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種太陽方位角跟蹤控制器，所述跟蹤控制器是基于太陽運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)學(xué)模型及光敏器件實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽方位角進(jìn)行高精度跟蹤。本發(fā)明的另一個(gè)目的還在于提供一種太陽方位角跟蹤控制器的跟蹤方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種太陽方位角跟蹤控制器，所述控制器包括微處理器，用于接收處理GPS模塊、光敏探頭、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和通信電路的數(shù)據(jù)， 還用于計(jì)算太陽位置并驅(qū)動(dòng)跟蹤控制器調(diào)整太陽能組件角度；電源電路，用于通過所述微處理器提供控制器各部分所需要的電源電壓；GPS模塊，用于提供控制器所在地的經(jīng)緯度和時(shí)間信息；光敏探頭，用于為微處理器提供太陽光角度信號(hào)；電機(jī)控制模塊，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)和監(jiān)控；手動(dòng)控制電路，用于實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制電機(jī)的功能；通信電路，用于實(shí)現(xiàn)控制器與外圍的計(jì)算機(jī)或監(jiān)控中心信息交互，對(duì)跟蹤系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控；所述微處理器分別與電源電路、GPS模塊、光敏探頭、電機(jī)控制模塊、手動(dòng)控制電路以及通訊電路相連接。所述電機(jī)控制模塊包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、電機(jī)過流檢測(cè)電路、電機(jī)反饋脈沖檢測(cè)電路。一種太陽方位角跟蹤控制器的跟蹤方法，所述方法包括以下步驟(1)接通電源電路，控制器初始化并開始運(yùn)行；(2)控制器運(yùn)行后，電機(jī)控制模塊對(duì)跟蹤機(jī)構(gòu)的角度進(jìn)行清零復(fù)位；(3)跟蹤機(jī)構(gòu)的角度清零復(fù)位后，判斷電機(jī)是否需要進(jìn)行手動(dòng)控制，如果需要進(jìn)行手動(dòng)控制電機(jī)功能，則根據(jù)按鍵和網(wǎng)絡(luò)通信指令驅(qū)動(dòng)電機(jī)，然后再判斷電機(jī)是否需要進(jìn)行手動(dòng)控制，直到電機(jī)不需要進(jìn)行手動(dòng)控制；如果不需要進(jìn)行手動(dòng)控制電機(jī)功能，則繼續(xù)以下步驟；(4)判斷GPS模塊是否獲得經(jīng)緯度和時(shí)間信息，如果GPS模塊沒有接收到經(jīng)緯度和時(shí)間信息，則通過通信電路輸出GPS模塊故障報(bào)警，進(jìn)入故障維修模式，如果GPS模塊接收到了經(jīng)緯度和時(shí)間信息，則繼續(xù)以下步驟；(5)微處理器根據(jù)接收到的時(shí)間信息通過微處理器計(jì)算太陽角度；(6)判斷是否處于白天，如果不是白天，則重新進(jìn)行步驟(3)，如果是白天，繼續(xù)進(jìn)行以下步驟；(7)判斷跟蹤機(jī)構(gòu)與太陽角度是否有偏差，如果沒有偏差，則重新進(jìn)行步驟(3)， 如果有偏差，則驅(qū)動(dòng)電機(jī)消除偏差；(8)消除跟蹤機(jī)構(gòu)與太陽角度的偏差之后，判斷微處理器是否接收到光敏探頭太陽光角度信號(hào)，如果微處理器沒有接收到信號(hào)，則通過通信電路輸出GPS模塊故障報(bào)警，進(jìn)入故障維修模式，如果微處理器接收到了信號(hào)，則繼續(xù)進(jìn)行以下步驟；(9)再次判斷跟蹤機(jī)構(gòu)與太陽角度是否有偏差，如果沒有偏差，則重新進(jìn)行步驟 (3)，如果有偏差，則驅(qū)動(dòng)電機(jī)消除偏差，消除偏差后再重新進(jìn)行步驟(3)。所述步驟( 微處理器根據(jù)接收到的時(shí)間信息通過微處理器計(jì)算太陽角度，判斷電機(jī)控制模塊是否執(zhí)行自動(dòng)倒雪動(dòng)作功能，如果需要執(zhí)行自動(dòng)倒雪動(dòng)作，則驅(qū)動(dòng)電機(jī)執(zhí)行倒雪動(dòng)作，然后重新進(jìn)行步驟(3)，如果不需要執(zhí)行自動(dòng)倒雪動(dòng)作，繼續(xù)進(jìn)行步驟(6)。所述步驟(7)到步驟(9)中所述的太陽角度包括太陽高度角和太陽方位角。所述步驟(4)和步驟(8)中的進(jìn)入故障維修模式后，判斷故障是否排除，如果沒有排除故障，則重新進(jìn)入故障維修模式進(jìn)行故障排除，如果故障已經(jīng)排除，則解除故障報(bào)警后繼續(xù)重新進(jìn)行步驟(3)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果1、本發(fā)明所述本控制器同時(shí)采用GPS定位受時(shí)和光敏探頭，實(shí)現(xiàn)定時(shí)和光敏兩種
足艮S宗力；2、本發(fā)明所述控制器通過光敏探頭檢測(cè)的太陽光角度信號(hào)對(duì)跟蹤機(jī)構(gòu)角度的精調(diào)，既保證了跟蹤的精度又避免了散射光影響造成的誤跟蹤；3、本發(fā)明所述控制器具有太陽能電池組件自動(dòng)倒雪、手動(dòng)控制、通信功能和遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。


圖1是本發(fā)明一種太陽方位角跟蹤控制器的原理框圖。圖2是本發(fā)明一種太陽方位角跟蹤控制器的跟蹤方法流程示意圖。
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圖3是本發(fā)明實(shí)施例2跟蹤方法流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例1如圖1所示，一種太陽方位角跟蹤控制器的原理框圖，所述控制器包括微處理器，用于接收處理GPS模塊、光敏探頭、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和通信電路的數(shù)據(jù)， 還用于計(jì)算太陽位置并驅(qū)動(dòng)跟蹤控制器調(diào)整太陽能組件角度；電源電路，用于通過所述微處理器提供控制器各部分所需要的電源電壓；GPS模塊，用于提供控制器所在地的經(jīng)緯度和時(shí)間信息；光敏探頭，用于為微處理器提供太陽光角度信號(hào)；電機(jī)控制模塊，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)和監(jiān)控；手動(dòng)控制電路，用于實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制電機(jī)的功能；通信電路，用于實(shí)現(xiàn)控制器與外圍的計(jì)算機(jī)或監(jiān)控中心信息交互，對(duì)跟蹤系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控；所述微處理器分別與電源電路、GPS模塊、光敏探頭、電機(jī)控制模塊、手動(dòng)控制電路以及通訊電路相連接。所述電機(jī)控制模塊包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、電機(jī)過流檢測(cè)電路、電機(jī)反饋脈沖檢測(cè)電路。如圖2所示是一種太陽方位角跟蹤控制器的跟蹤方法流程示意圖，(1)接通電源電路，控制器初始化并開始運(yùn)行；(2)控制器運(yùn)行后，電機(jī)控制模塊對(duì)跟蹤機(jī)構(gòu)的角度進(jìn)行清零復(fù)位；(3)跟蹤機(jī)構(gòu)的角度清零復(fù)位后，判斷電機(jī)是否需要進(jìn)行手動(dòng)控制，如果需要進(jìn)行手動(dòng)控制電機(jī)功能，則根據(jù)按鍵和網(wǎng)絡(luò)通信指令驅(qū)動(dòng)電機(jī)，然后再判斷電機(jī)是否需要進(jìn)行手動(dòng)控制，直到電機(jī)不需要進(jìn)行手動(dòng)控制；如果不需要進(jìn)行手動(dòng)控制電機(jī)功能，則繼續(xù)以下步驟；(4)判斷GPS模塊是否獲得經(jīng)緯度和時(shí)間信息，如果GPS模塊沒有接收到經(jīng)緯度和時(shí)間信息，則通過通信電路輸出GPS模塊故障報(bào)警，進(jìn)入故障維修模式，如果GPS模塊接收到了經(jīng)緯度和時(shí)間信息，則繼續(xù)以下步驟；(5)微處理器根據(jù)接收到的時(shí)間信息通過微處理器計(jì)算太陽角度；(6)判斷是否處于白天，如果不是白天，則重新進(jìn)行步驟(3)，如果是白天，繼續(xù)進(jìn)行以下步驟；(7)判斷跟蹤機(jī)構(gòu)與太陽角度是否有偏差，如果沒有偏差，則重新進(jìn)行步驟(3)， 如果有偏差，則驅(qū)動(dòng)電機(jī)消除偏差；(8)消除跟蹤機(jī)構(gòu)與太陽角度的偏差之后，判斷微處理器是否接收到光敏探頭太陽光角度信號(hào)，如果微處理器沒有接收到信號(hào)，則通過通信電路輸出GPS模塊故障報(bào)警，進(jìn)入故障維修模式，如果微處理器接收到了信號(hào)，則繼續(xù)進(jìn)行以下步驟；(9)再次判斷跟蹤機(jī)構(gòu)與太陽角度是否有偏差，如果沒有偏差，則重新進(jìn)行步驟(3)，如果有偏差，則驅(qū)動(dòng)電機(jī)消除偏差，消除偏差后再重新進(jìn)行步驟(3)。所述步驟(7)到步驟(9)中所述的太陽角度包括太陽高度角和太陽方位角。所述步驟(4)和步驟(8)中的進(jìn)入故障維修模式后，判斷故障是否排除，如果沒有排除故障，則重新進(jìn)入故障維修模式進(jìn)行故障排除，如果故障已經(jīng)排除，則解除故障報(bào)警后繼續(xù)重新進(jìn)行步驟(3)。實(shí)施例2本實(shí)施例是實(shí)施例1的優(yōu)化。當(dāng)太陽方位角跟蹤控制器出現(xiàn)被積雪、樹葉或者其他雜物覆蓋時(shí)，系統(tǒng)需要執(zhí)行倒雪動(dòng)作，此時(shí)，如圖3所示，微處理器根據(jù)接收到的時(shí)間信息通過微處理器計(jì)算太陽角度，判斷電機(jī)控制模塊是否執(zhí)行自動(dòng)倒雪動(dòng)作功能，如果需要執(zhí)行自動(dòng)倒雪動(dòng)作，則驅(qū)動(dòng)電機(jī)執(zhí)行倒雪動(dòng)作，然后重新進(jìn)行步驟(3)，如果不需要執(zhí)行自動(dòng)倒雪動(dòng)作，繼續(xù)進(jìn)行步驟 (6)。其他具體實(shí)施情況與實(shí)施例1相同。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種太陽方位角跟蹤控制器，其特征在于，所述控制器具體包括微處理器，用于接收處理GPS模塊、光敏探頭、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和通信電路的數(shù)據(jù)，還用于計(jì)算太陽位置并驅(qū)動(dòng)跟蹤控制器調(diào)整太陽能組件角度；電源電路，用于通過所述微處理器提供控制器各部分所需要的電源電壓；GPS模塊，用于提供控制器所在地的經(jīng)緯度和時(shí)間信息；光敏探頭，用于為微處理器提供太陽光角度信號(hào)；電機(jī)控制模塊，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)和監(jiān)控；手動(dòng)控制電路，用于實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制電機(jī)的功能；通信電路，用于實(shí)現(xiàn)控制器與外圍的計(jì)算機(jī)或監(jiān)控中心信息交互，對(duì)跟蹤系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控；所述微處理器分別與電源電路、GPS模塊、光敏探頭、電機(jī)控制模塊、手動(dòng)控制電路以及通訊電路相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽方位角跟蹤控制器，其特征在于，所述電機(jī)控制模塊包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、電機(jī)過流檢測(cè)電路、電機(jī)反饋脈沖檢測(cè)電路。
3.一種太陽方位角跟蹤控制器的跟蹤方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟(1)接通電源電路，控制器初始化并開始運(yùn)行；(2)控制器運(yùn)行后，電機(jī)控制模塊對(duì)跟蹤機(jī)構(gòu)的角度進(jìn)行清零復(fù)位；(3)跟蹤機(jī)構(gòu)的角度清零復(fù)位后，判斷電機(jī)是否需要進(jìn)行手動(dòng)控制，如果需要進(jìn)行手動(dòng)控制電機(jī)功能，則根據(jù)按鍵和網(wǎng)絡(luò)通信指令驅(qū)動(dòng)電機(jī)，然后再判斷電機(jī)是否需要進(jìn)行手動(dòng)控制，直到電機(jī)不需要進(jìn)行手動(dòng)控制；如果不需要進(jìn)行手動(dòng)控制電機(jī)功能，則繼續(xù)以下步驟；(4)判斷GPS模塊是否獲得經(jīng)緯度和時(shí)間信息，如果GPS模塊沒有接收到經(jīng)緯度和時(shí)間信息，則通過通信電路輸出GPS模塊故障報(bào)警，進(jìn)入故障維修模式，如果GPS模塊接收到了經(jīng)緯度和時(shí)間信息，則繼續(xù)以下步驟；(5)微處理器根據(jù)接收到的時(shí)間信息通過微處理器計(jì)算太陽角度；(6)判斷是否處于白天，如果不是白天，則重新進(jìn)行步驟(3)，如果是白天，繼續(xù)進(jìn)行以下步驟；(7)判斷跟蹤機(jī)構(gòu)與太陽角度是否有偏差，如果沒有偏差，則重新進(jìn)行步驟(3)，如果有偏差，則驅(qū)動(dòng)電機(jī)消除偏差；(8)消除跟蹤機(jī)構(gòu)與太陽角度的偏差之后，判斷微處理器是否接收到光敏探頭太陽光角度信號(hào)，如果微處理器沒有接收到信號(hào)，則通過通信電路輸出GPS模塊故障報(bào)警，進(jìn)入故障維修模式，如果微處理器接收到了信號(hào)，則繼續(xù)進(jìn)行以下步驟；(9)再次判斷跟蹤機(jī)構(gòu)與太陽角度是否有偏差，如果沒有偏差，則重新進(jìn)行步驟(3)， 如果有偏差，則驅(qū)動(dòng)電機(jī)消除偏差，消除偏差后再重新進(jìn)行步驟(3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種太陽方位角跟蹤控制器的跟蹤方法，其特征在于，所述步驟( 微處理器根據(jù)接收到的時(shí)間信息通過微處理器計(jì)算太陽角度，判斷電機(jī)控制模塊是否執(zhí)行自動(dòng)倒雪動(dòng)作功能，如果需要執(zhí)行自動(dòng)倒雪動(dòng)作，則驅(qū)動(dòng)電機(jī)執(zhí)行倒雪動(dòng)作，然后重新進(jìn)行步驟(3)，如果不需要執(zhí)行自動(dòng)倒雪動(dòng)作，繼續(xù)進(jìn)行步驟(6)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種太陽方位角跟蹤控制器的跟蹤方法，其特征在于，所述步驟(7)到步驟(9)中所述的太陽角度包括太陽高度角和太陽方位角。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種太陽方位角跟蹤控制器的跟蹤方法，其特征在于，所述步驟(4)和步驟(8)中的進(jìn)入故障維修模式后，判斷故障是否排除，如果沒有排除故障，則重新進(jìn)入故障維修模式進(jìn)行故障排除，如果故障已經(jīng)排除，則解除故障報(bào)警后繼續(xù)重新進(jìn)行步驟⑶。
全文摘要
本發(fā)明提供一種太陽方位角跟蹤控制器，該控制器由微處理器、光敏探頭、電源電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、通信電路、GPS模塊以及手動(dòng)控制電路組成，所述微處理器分別與光敏探頭、電源電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、通信電路、GPS模塊以及手動(dòng)控制電路相連接。本發(fā)明還提供一種太陽方位角跟蹤控制器的跟蹤方法，該方法是基于太陽運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)學(xué)模型及光敏器件實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽方位角進(jìn)行高精度跟蹤。
文檔編號(hào)G05D3/00GK102156482SQ201110090300
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月11日
發(fā)明者鄧曉鋒, 鐘一覺, 陳亮, 雷占和 申請(qǐng)人:京信通信技術(shù)(廣州)有限公司