[发明专利]一种智能型太阳能跟踪系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能跟踪系统，尤其是一种智能型太阳能跟踪系统。

背景技术

随着社会经济的快速发展，人类所面临的能源问题越来越突出，太阳能作为一种清洁能源，无疑受到各国的普遍重视。如何提高太阳能的利用效率成为研究热点，太阳跟踪是提高利用率的一种途径。

目前太阳跟踪的方式有多种，主要有光电式和机械式。前者为被动跟踪，受环境影响较大，尤其在多云或阴天时；后者为主动式，其原理是通过程序计算出太阳位置，控制步进电机跟踪太阳；目前国内大多数采用后者的方式。但这种跟踪方式会存在累积误差，主要原因是采用的太阳位置坐标模型不够精确；由于是开环控制，机械结构变形及电机在执行过程中产生的误差难以消除，跟踪的精度随运行时间的增加而降低。

发明内容

本发明设计了一种智能型太阳能跟踪系统，提高了跟踪精度，实现了全自动跟踪。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

智能型太阳能跟踪装置主要由微处理器控制单元、光电检测单元、液晶显示模块、存储单元和键盘及相应的外围电路、手动控制单元等组成。

所述微处理器控制单元主要是选用LPC2290微控制器，并通过外部存储器接口，可将存储器配置成4组，每组容量高达16MB，共64MB。

所述光电检测单元由一个四象限光敏二极管探测器组成。四象限光敏二极管2CU301是在同一芯片上制做4个二极管单片(它们之间有十字沟槽间隔)。4个二极管单元相当于直角坐标系中的4个象限，每个象限的二极管有自己的输出。当照射在4个象限光敏二极管上的光斑图像位于十字形划线的中心时，代表4个象限的光敏二极管各自的输出相等，经过运算放大器对信号处理后，输出为零。当光斑产生相对于十字形划分线的任何位移时，都会使4个象限光敏二极管的输出随之变化，运算放大器的输出也随之产生相对位移方向上的正负变化，从而可以确定物体在2维方向上的位移。为减小环境光的干扰和提高检测单元的敏感度，4象限光敏二极管探测器可以放置在一个长方形桶状内，采用透光性比较好的材料为长方形桶做一个盖子，以防止由于遮光或覆盖灰尘而发出错误信号。

所述液晶显示模块选用RT12864-M，内嵌ST7920中文字型点矩阵LCD驱动/控制器，它可以显示字母、数字符号、中文字型以及自定义图形。显示RAM、字符产生器、液晶驱动和控制电路均包含在一个芯片内。

所述存储模块是在系统内扩展了2MB的FLASH存储器，采用SST39VF160。

太阳能坐标模型采用方位-俯仰跟踪方式，在任意时刻，地球上任一点的太阳位置与该时刻太阳赤纬、太阳时角以及该点的地理纬度有关，具体公式为

太阳高度角

太阳方位角

式中：h为太阳高度角；Φ为观测者所在地理纬度，不论南北，一律取正；δ为太阳赤纬角；t为太阳时角。在计算太阳赤纬和太阳时角时采用了最新的基准历元，考虑了岁差和章动的影响，在1950—2050年内的计算误差不超过0.01°。

本发明的有益效果是：智能型太阳能跟踪装置采用基于32位嵌入式微控制器LPC2290构建平台，采用以程控跟踪为主、光电跟踪为辅的跟踪方式，提高了跟踪精度，实现了全自动跟踪，对于实现大型太阳能热发电具有重要意义。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是太阳能跟踪系统组成图。

图2是检测单元电路。

图3是光敏面形状。

图4是LPC2290和RT12864-M连接图。

图5是LPC2290和SST39VF160连接图。

具体实施方式

在图1中，智能型太阳能跟踪装置主要由微处理器控制单元、光电检测单元、液晶显示模块、存储单元和键盘及相应的外围电路、手动控制单元等组成。

在图2中，所述光电检测单元由一个四象限光敏二极管探测器组成。四象限光敏二极管2CU301是在同一芯片上制做4个二极管单片(它们之间有十字沟槽间隔)。4个二极管单元相当于直角坐标系中的4个象限，每个象限的二极管有自己的输出。当照射在4个象限光敏二极管上的光斑图像位于十字形划线的中心时，代表4个象限的光敏二极管各自的输出相等，经过运算放大器对信号处理后，输出为零。当光斑产生相对于十字形划分线的任何位移时，都会使4个象限光敏二极管的输出随之变化，运算放大器的输出也随之产生相对位移方向上的正负变化，从而可以确定物体在2维方向上的位移。