發(fā)布時(shí)間:2018/7/24 16:53:46 來(lái)源:本站
目前國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能路燈主要采用固定安裝方式,其全天的有效平均日照時(shí)間約為3.5小時(shí)。其余日照時(shí)間因太陽(yáng)光光強(qiáng)不足或太陽(yáng)能入射角小的原因而導(dǎo)致發(fā)電量大幅度下降。單軸追光裝置輸出特性是明顯的非線性,極易受到外部環(huán)境的影響,同時(shí)電池板固定裝置決定了一天之內(nèi)受照射的平均量很低導(dǎo)致成本高。而太陽(yáng)能路燈具有廣泛的地域應(yīng)用,對(duì)比單軸追光,雙軸追光更能提高太陽(yáng)能利用率,在降低成本、加快太陽(yáng)能路燈的普及和提高太陽(yáng)能利用率的條件下,其具有較高的研究意義。
本文設(shè)計(jì)的路燈控制系統(tǒng)如圖1所示。通過(guò)聲、光、紅外等模塊感知外界環(huán)境,傳輸給單片機(jī)并作出反饋,實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)以及路燈的智能調(diào)節(jié),達(dá)到太陽(yáng)能電池板跟蹤式追光的要求。編寫程序算法,使傳感器與控制電路輸出相應(yīng)的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)組配合?刂齐姵匕宓腦軸的方位角和Z軸的高度角,使光線垂直射到電池板上,從而使太陽(yáng)能的利用率達(dá)到最高。根據(jù)蓄電池兩端的電壓與最低閥值電壓或與峰值電壓的比較,使電路進(jìn)行市電充電與太陽(yáng)能涓流充電狀態(tài)間的智能切換。且該系統(tǒng)能通過(guò)斷電保護(hù)來(lái)防止蓄電池過(guò)沖過(guò)放以及電流反涌燒壞電路。實(shí)驗(yàn)室搭建模型如圖2所示。
圖1 太陽(yáng)能路燈控制系統(tǒng)原理圖
圖2 太陽(yáng)能雙軸追蹤系統(tǒng)實(shí)物圖
1.機(jī)械運(yùn)動(dòng)裝置;2.聲控模塊;3.控制裝置;4.太陽(yáng)能電池板;5.紅外模塊;
2.1 硬件總體介紹
該系統(tǒng)采用光線采集模塊、聲控模塊、紅外檢測(cè)模塊、市電切換模塊、太陽(yáng)能跟蹤模塊等組成。其中以AT89C51單片機(jī)為控制核心,主控制器主要完成對(duì)光照強(qiáng)度檢測(cè)、太陽(yáng)方位檢測(cè)、定時(shí)、計(jì)數(shù)、中斷程序處理、電機(jī)動(dòng)作等控制。
2.2 雙軸跟蹤裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)
雙軸太陽(yáng)跟蹤裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖3 所示,以兩個(gè)伺服電機(jī)分別控制轉(zhuǎn)臺(tái),驅(qū)使高度角和方位角方向的旋轉(zhuǎn)以達(dá)到平板時(shí)刻與太陽(yáng)光線垂直的目的。跟蹤軸為 X 軸,記方位角跟蹤軸為 Z 軸。項(xiàng)目試驗(yàn)中太陽(yáng)高度角的變化會(huì)導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)與方位角電機(jī)的旋轉(zhuǎn)。
圖3 雙軸太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)圖
1.高度角跟蹤軸(X軸);2.方向角跟蹤軸(Z軸);
3.集熱器支撐;4.高度角電機(jī);5.方位角電機(jī);
2.3 太陽(yáng)光照強(qiáng)度檢測(cè)模塊
太陽(yáng)能電池板和太陽(yáng)位置偏差給出的傳感信號(hào),經(jīng)信號(hào)處理單元放大處理后送到單片機(jī)中,由單片機(jī)進(jìn)行處理后控制高度角直流電動(dòng)機(jī)和方位角直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),控制機(jī)構(gòu)分別對(duì)太陽(yáng)能電池板的俯仰與水平兩個(gè)方向進(jìn)行調(diào)整。
2.3 紅外檢測(cè)及光線采集模塊
紅外檢測(cè)采用雙穩(wěn)態(tài)去抖動(dòng)電路可以消除紅外感應(yīng)開(kāi)關(guān)繼電器觸點(diǎn)的抖動(dòng)信號(hào)并且避免單元控制器的誤操作。光線采集模塊通過(guò)光敏電阻對(duì)外部光線進(jìn)行采樣,將采集到的模擬號(hào)通過(guò)AT89C51芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),送單片機(jī)進(jìn)行處理
2.4 市電切換模塊
當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到蓄電池沒(méi)有電時(shí),這時(shí)單片機(jī)控制繼電器斷開(kāi)蓄電池供電轉(zhuǎn)而使用市電供電,當(dāng)繼電器的三個(gè)接口中聯(lián)通蓄電池的斷電時(shí)繼電器中的開(kāi)關(guān)會(huì)自動(dòng)調(diào)換成市電。
2.5 蓄電池充放電
當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到環(huán)境光充足,控制器就會(huì)進(jìn)入充電模式。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到周圍環(huán)境光線不足時(shí),就會(huì)進(jìn)入蓄電池給 LED燈供電模式。
3.1 自動(dòng)追光模塊程序
本模塊是用來(lái)采集強(qiáng)弱光強(qiáng)從而實(shí)現(xiàn)追光的,部分程序如下所示。
unsigned char code FFW[8]={oxf1,oxf3, oxf2,oxf6,oxf4,oxfc,oxf8,oxf9};
{ unsigned int k;
while (t--)
{ for(k=o;k<80;k++)
{}
}
}
main()
{ while (1)
{ jd=0;
if(h1==0&&h2==1)
{k=2;
motor ffw();//調(diào)用庫(kù)函數(shù);
}
if(h2==0&&h1&&1)
{k=1;
motor ffw();
}
}
}
3.2 聲控模塊程序
本模塊是用來(lái)采集聲音頻率進(jìn)而發(fā)送給單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制指令的,部分算法如下所示。
{
while(1)
if(ate==0)
{
temp=0x01;//賦值語(yǔ)句,將16進(jìn)制數(shù)賦值給變量;
P0=temp;
delay(3000) ;
}
else
P0=0x00;
}
基于單片機(jī)的跟蹤式太陽(yáng)能路燈控制系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)高精度跟蹤效果,以單片機(jī)為控制核心,雙極軸太陽(yáng)軌跡跟蹤和相關(guān)模塊結(jié)合的控制系統(tǒng)將會(huì)具有更好的穩(wěn)定性和可靠性。
|
||