一種基于fpga的太陽光實(shí)時(shí)跟蹤裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種太陽能采集裝置，尤其涉及一種基于FPGA的太陽光實(shí)時(shí)跟蹤裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，綠色和可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成了整個(gè)世界都關(guān)注的問題，用有限的資源做到可持續(xù)發(fā)展，已經(jīng)成為人類文明發(fā)展的重要障礙，而這其中能源問題就顯得尤為突出。在我國(guó)能源問題同樣突出，能源需求及能源供應(yīng)的矛盾越來越明顯。而太陽能作為一種新型的綠色可再生能源，具有儲(chǔ)量大、利用經(jīng)濟(jì)、清潔環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。因此，太陽能很可能成為未來一段時(shí)間的主導(dǎo)能源，代替原有的諸如煤炭、石油、天然氣等化石燃料，打破其在能源結(jié)構(gòu)中的壟斷。
[0003]人類利用太陽能主要在光電轉(zhuǎn)換、光化轉(zhuǎn)換、光熱轉(zhuǎn)換及光存儲(chǔ)技術(shù)等；而現(xiàn)階段，太陽能光電轉(zhuǎn)換是太陽能應(yīng)用主要方向，如太陽能庭院燈、用戶發(fā)電系統(tǒng)、獨(dú)立供電系統(tǒng)等發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用人們生活的各個(gè)角落。此外在通信、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、交通等諸多領(lǐng)域，太陽能幾乎無處不在。與此同時(shí)，如何提高太陽能利用效率已經(jīng)成為太陽能應(yīng)用領(lǐng)域的首要問題。
[0004]現(xiàn)今，歐洲各國(guó)以及日本、美國(guó)等國(guó)家政府推廣實(shí)施光能發(fā)電工程計(jì)劃，大力普及太陽能住宅區(qū)，在住宅的屋頂上裝太陽能電池板以及發(fā)電設(shè)備。同時(shí)，歐美各國(guó)科研機(jī)構(gòu)也在設(shè)計(jì)更為優(yōu)秀的太陽光跟蹤裝置，如美國(guó)亞利桑那大學(xué)推出了利用控制電機(jī)的新型太陽能跟蹤裝置，這類裝置采用鋁型材料，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積輕巧，很大程度上提高了跟蹤器的應(yīng)用技術(shù)；此外，近些年來，我國(guó)在太陽能技術(shù)上也取得飛速發(fā)展。其中，我國(guó)研制了太陽光單軸液壓自動(dòng)跟蹤裝置，ZTK型高精度全自動(dòng)太陽跟蹤控制系統(tǒng)等。但現(xiàn)在的這些普遍存在著價(jià)格高，使用不方便；太陽能設(shè)備太陽光利用效率低；現(xiàn)存動(dòng)態(tài)跟蹤太陽光系統(tǒng)抗干擾能力差，不能精確跟蹤太陽光而降低太陽光利用，不適宜于復(fù)雜環(huán)境中實(shí)用；維護(hù)成本尚；運(yùn)彳丁故障率尚等缺點(diǎn)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為解決上述問題本實(shí)用新型提供了一種基于FPGA的太陽光實(shí)時(shí)跟蹤裝置，能精確跟蹤太陽光，提高了太陽光利用效率；抗干擾能力強(qiáng)，能適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境，維護(hù)成本低，運(yùn)行故障率低。
[0006]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0007]一種基于FPGA的太陽光實(shí)時(shí)跟蹤裝置，包括太陽光定位系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電源模塊，所述太陽光定位系統(tǒng)通過信號(hào)調(diào)理電路與FPGA主控系統(tǒng)連接；所述FPGA主控系統(tǒng)分別連接執(zhí)行機(jī)構(gòu)和計(jì)算機(jī)終端管理系統(tǒng)；所述太陽光定位系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和計(jì)算機(jī)終端管理系統(tǒng)均與電源模塊連接；所述FPGA主控系統(tǒng)包括FPGA主控芯片，所述FPGA主控芯片分別與晶振、JTAG下載接口、FLASH芯片、SDRAM芯片、E2PR0M芯片、USB接口和顯示接口連接；所述信號(hào)調(diào)理電路包括濾除壞境中的雜波以及系統(tǒng)自身的熱噪聲影響因素的濾波電路、運(yùn)算放大電路和二值化電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所述濾波電路包括低通巴爾沃斯濾波器與高通切比雪夫?yàn)V波器；所述計(jì)算機(jī)終端管理系統(tǒng)包括無線通信模塊和上位機(jī)，計(jì)算機(jī)終端管理系統(tǒng)通過無線通信模塊與計(jì)算機(jī)終端連接；所述太陽光定位系統(tǒng)包括透過陽光的透明罩，所述透明罩位于平臺(tái)上，所述平臺(tái)中部為凸透鏡，所述平臺(tái)的凸透鏡外周設(shè)有若干光電二極管，所述凸透鏡下部為鏡筒，所述鏡筒底部設(shè)置有四象限光電探測(cè)器；所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括通過多重齒輪進(jìn)行減速調(diào)節(jié)的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上設(shè)置有控制太陽能電池板的水平方向的減速步進(jìn)電機(jī)一、控制太陽能電池板的豎直方向的減速步進(jìn)電機(jī)二和太陽能電池板。
[0008]進(jìn)一步的改進(jìn)，所述FPGA主控芯片為Cyclone IV系列的EP4CE15F17C8芯片；所述晶振為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芯片為IS61LV25616的SDRAM芯片；所述E2PR0M芯片為24L04的E2PR0M芯片；所述USB接口為CH376支持USB主機(jī)模式與USB從機(jī)模式的USB接
□ O
[0009]進(jìn)一步的改進(jìn)，所述光電二極管為4個(gè)，且相鄰光電二極管之間的距離相等。
[0010]進(jìn)一步的改進(jìn)，所述上位機(jī)中安裝有通過⑶I工具設(shè)計(jì)的可視化良好、操作簡(jiǎn)潔的運(yùn)行控制界面。
[0011]本實(shí)用新型的特點(diǎn)以及有益效果:適合需要實(shí)時(shí)自動(dòng)跟蹤太陽光照的場(chǎng)合，使太陽能設(shè)備與太陽光保持最大的接觸面，能實(shí)現(xiàn)太陽能設(shè)備保持最高的工作效率，同時(shí)，抗干擾能力強(qiáng)，對(duì)于突發(fā)事件的響應(yīng)速度更快，具有安裝簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定，效率高，成本低，易于維護(hù)等特點(diǎn)。系統(tǒng)不僅適用于規(guī)模較大的太陽能發(fā)電，也適合于家庭太陽能熱水器等利用太陽能設(shè)備。
【附圖說明】
[0012]圖1實(shí)施例的一種基于FPGA的太陽光實(shí)時(shí)跟蹤方法結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2實(shí)施例的太陽光定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3實(shí)施例的以FPGA為主控芯片的主控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖4實(shí)施例的執(zhí)行機(jī)構(gòu)示意圖。
[0016]其中:1、太陽光定位系統(tǒng)；2、信號(hào)調(diào)理電路；3、FPGA主控系統(tǒng)；4、執(zhí)行機(jī)構(gòu)；5、計(jì)算機(jī)終端管理系統(tǒng)；6、電源模塊；7計(jì)算機(jī)終端；11、透明罩；12、光電二極管；13、凸透鏡；14、鏡筒；15、四象限光電探測(cè)器；41、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；42、減速步進(jìn)電機(jī)一 ；43、減速步進(jìn)電機(jī)二 ；44、太陽能電池板。
[0017]具體實(shí)施方法
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
實(shí)施例
[0019]如圖1-4所示的一種基于FPGA的太陽光實(shí)時(shí)跟蹤裝置，包括太陽光定位系統(tǒng)1、執(zhí)行機(jī)構(gòu)4和電源模塊6，所述太陽光定位系統(tǒng)I通過信號(hào)調(diào)理電路2與FPGA主控系統(tǒng)3傳連接；所述FPGA主控系統(tǒng)3分別連接執(zhí)行機(jī)構(gòu)4和計(jì)算機(jī)終端管理系統(tǒng)5 ;所述太陽光定位系統(tǒng)1、執(zhí)行機(jī)構(gòu)4和計(jì)算機(jī)終端管理系統(tǒng)5均與電源模塊6連接；所述FPGA主控系統(tǒng)3包括FPGA主控芯片，所述FPGA主控芯片分別與晶振、JTAG下載接口、FLASH芯片、SDRAM芯片、E2PR0M芯片、USB接口和顯示接口連接；所述信號(hào)調(diào)理電路2包括濾除壞境中的雜波以及系統(tǒng)自身的熱噪聲影響因素的濾波電路、運(yùn)算放大電路和二值化