一种高精度太阳位置检测装置及其自动检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高精度太阳位置检测装置及其自动检测方法，检测装置包括有单片机，分别与单片机连接的第一步进电机、第二步进电机、四个光电接收电路，每个光电接收电路均包括有与单片机连接的光电接收管，第一步进电机的输出轴为竖直向上且轴向转动，第二步进电机连接于第一步进电机的输出轴上，第二步进电机的输出轴为水平设置且轴向转动，第二步进电机的输出轴上连接有平行于竖直面的转动扇片，四个光电接收管均匀固定于转动扇片的弧形边缘处。本发明专利技术采用四支光电接收管用于太阳的跟踪检查，大大提高了测量精度，满足高聚焦要求的太阳能应用；本发明专利技术采用两台不同转动方位的步进电机采集太阳能聚焦的最佳三维位置，检测精度高，检测快速准确。

A high accuracy solar position detection device and its automatic detection method

The invention discloses a high precision solar position detection device and its automatic detection method. The detection device includes a single chip microcomputer, a first step motor, a second step motor, and four photoelectric receiving circuits, each of which are connected with a single chip. Each photoelectric receiving circuit includes a photoelectric receiving tube connected with a single chip machine. The output shaft of the motor is vertically upwards and axially. The second step motor is connected to the output shaft of the first step motor. The output axis of the second step motor is horizontally set and rotated, and the output shaft of the second step motor is connected with a rotating fan parallel to the vertical plane, and the four photoelectric receiving tubes are uniformly fixed on the rotation. The curved edge of a movable fan. The invention adopts four optoelectronic receiving tubes for the tracking and inspection of the sun, greatly improves the measurement precision and meets the solar application with high focus requirements; the invention adopts two different rotational azimuth stepping motors to collect the best three-dimensional position of the solar focusing, which has high detection precision and fast detection and accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种高精度太阳位置检测装置及其自动检测方法
本专利技术涉及太阳能利用
，具体是一种高精度太阳位置检测装置及其自动检测方法。
技术介绍
在我国大力提倡发展新型能源，太阳能作为一种清洁、长久的能源，有着很大的开发潜力。目前固定的太阳能接收利用率太低，如果要提高太阳能的接收利用率，必须采取跟踪接收。而跟踪接收的前提是要实现太阳位置检测，当前跟踪技术采用的方法有太阳轨迹跟踪法、光电追踪法以及混合追踪法。但是现有的高精度太阳位置检测装置成本太高，而成本低的精度又达不到要求，制约了太阳能的跟踪利用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种高精度太阳位置检测装置及其自动检测方法，用于太阳能利用的跟踪检测，从而满足高聚焦要求的太阳能应用。本专利技术的技术方案为：一种高精度太阳位置检测装置，包括有单片机，分别与单片机连接的第一步进电机驱动电路、第二步进电机驱动电路、第一光电接收电路、第二光电接收电路、第三光电接收电路和第四光电接收电路；所述的第一光电接收电路包括有与单片机连接的第一光电接收管，所述的第二光电接收电路包括有与单片机连接的第二光电接收管，所述的第三光电接收电路包括有与单片机连接的第三光电接收管，所述的第四光电接收电路包括有与单片机连接的第四光电接收管；所述的第一步进电机驱动电路包括有与单片机连接的第一电机驱动芯片和与第一电机驱动芯片连接的第一步进电机，所述的第二步进电机驱动电路包括有与单片机连接的第二电机驱动芯片和与第二电机驱动芯片连接的第二步进电机，第一步进电机的输出轴为竖直向上且轴向转动，所述的第二步进电机连接于第一步进电机的输出轴上，第二步进电机的输出轴为水平设置且轴向转动，所述的第二步进电机的输出轴上连接有转动扇片，转动扇片平行于竖直面，第一光电接收管、第二光电接收管、第三光电接收管和第四光电接收管分别均匀固定于转动扇片的弧形边缘处。所述的转动扇片的圆心角为90度，所述的第一光电接收管和第四光电接收管位于转动扇片弧形边缘的两端部，所述的第二光电接收管、第三光电接收管位于第一光电接收管和第四光电接收管之间。所述的第一光电接收电路、第二光电接收电路、第三光电接收电路和第四光电接收电路均包括有运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻和电容，第一光电接收管、第二光电接收管、第三光电接收管和第四光电接收管的负极均接地，第一光电接收管、第二光电接收管、第三光电接收管和第四光电接收管的正极通过对应的第一电阻与对应的运算放大器的正向输入端连接，运算放大器的反向输入端通过第二电阻连地，运算放大器的输出端连接单片机的光电信号输入端口，运算放大器的反向输入端通过第三电阻与运算放大器的输出端连接，运算放大器的输出端通过电容接地。所述的高精度太阳位置检测装置还包括有分别与单片机连接的显示电路、按键电路和串口数据输出电路；所述的显示电路包括有与单片机连接的液晶显示屏；所述的按键电路包括有多个按键，每个按键的一端均接地，另一端均连接单片机；所述的串口数据输出电路包括有与单片机连接的485转换芯片。一种高精度太阳位置检测装置的自动检测方法，具体包括有以下步骤：(1)、高精度太阳位置检测装置上电启动，第一步进电机、第二步进电机会自动检测进入初始坐标位置，第一步进电机的初始坐标位置即定位转动扇片在XY轴水平面上的初始坐标位置，第二步进电机的初始坐标位置即定位转动扇片在XZ轴竖直面上的初始坐标位置，转动扇片的初始坐标位置即第一光电接收管位于水平面、接收光路为水平接收即可；(2)、当检测装置达到设置检测时间，即启动第一步进电机顺时针方向旋转，第一步进电机每走一步，第一光电接收电路、第二光电接收电路、第三光电接收电路、第四光电接收电路分别自动采集一次光照数据，将四组光照数据相加后和上一步光照数据比较，保留光照数据大的一组，同时记录此组数据对应的步数，直到旋转一周360度停止；再次启动第一步进电机逆时针方向旋转，和顺时针旋转同样记录数据，直到返回初始坐标位置即旋转一周360度停止，将顺时针和逆时针两次旋转时记录的最大光照数据对应的步数相加再取平均值，再换算成角度，即是太阳光线相对本检测装置初始坐标的水平角度；(3)、水平角度测量结束后，再将第一步进电机旋转到步骤(2)得到的水平角度，此时四支光电接收管的接收方向和太阳照射线在一个平面上，由于第一光电接收管的初始坐标是水平接收，启动第二步进电机带动转动扇片顺时针方向旋转，第二步进电机每走一步，第一光电接收电路自动采集一次光照数据，且采集的光照数据和上一步光照数据比较，保留光照数据大的一组，同时记录此组数据对应的步数，直到转动扇片旋转90度停止；再次启动第二步进电机逆时针方向旋转，返回时同样由第一光电接收电路进行数据采集比较，第一光电接收管返回到初始水平位置后，将顺时针和逆时针两次旋转时记录的最大光照数据对应的步数相加再取平均值，再换算成角度，即是太阳光线和水平面之间的角度。所述的第一步进电机和第二步进电机均选用减速步进电机，步距角为7.5°/85.25°。所述的步骤(3)测量完成后，自动将第一步进电机和第二步进电机返回到初始坐标，等待下一次检测，检测的数据通过显示电路输出显示，采用串口数据输出电路依据ModbusRTU协议输出。本专利技术的优点：本专利技术采用四支光电接收管用于太阳的跟踪检查，大大提高了测量精度，采用减速步进电机减小步距角，测量角度可精确到7.5/85.25＝0.088度，能满足高聚焦要求的太阳能应用；本专利技术采用两台不同转动方位的步进电机采集太阳能聚焦的最佳三维位置，检测精度高，检测快速准确。附图说明图1是本专利技术高精度太阳位置检测装置的结构示意图。图2是本专利技术高精度太阳位置检测装置的原理框图。图3是本专利技术单片机的电路图。图4是本专利技术第一光电接收电路、第二光电接收电路、第三光电接收电路和第四光电接收电路的电路图。图5是本专利技术第一电机驱动芯片与第一步进电机的电路图。图6是本专利技术第二电机驱动芯片与第二步进电机的电路图。图7是本专利技术显示电路的电路图。图8是本专利技术按键电路的电路图。图9是本专利技术串口数据输出电路的电路图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。见图1-图3，一种高精度太阳位置检测装置，包括有单片机IC1，分别与单片机IC1连接的第一步进电机驱动电路1、第二步进电机驱动电路2、第一光电接收电路3、第二光电接收电路4、第三光电接收电路5、第四光电接收电路6、显示电路7、按键电路8和串口数据输出电路9；见图4，第一光电接收电路3包括有与单片机IC1连接的第一光电接收管VD1、双运算放大器IC2的放大器A1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和电容C1，第二光电接收电路4包括有与单片机IC1连接的第二光电接收管VD2、双运算放大器IC2的放大器A2、第一电阻R4、第二电阻R5、第三电阻R6和电容C2，第三光电接收电路5包括有与单片机IC1连接的第三光电接收管VD3、双运算放大器IC3的放大器A1、第一电阻R7、第二电阻R8、第三电阻R9和电容本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高精度太阳位置检测装置，其特征在于：包括有单片机，分别与单片机连接的第一步进电机驱动电路、第二步进电机驱动电路、第一光电接收电路、第二光电接收电路、第三光电接收电路和第四光电接收电路；所述的第一光电接收电路包括有与单片机连接的第一光电接收管，所述的第二光电接收电路包括有与单片机连接的第二光电接收管，所述的第三光电接收电路包括有与单片机连接的第三光电接收管，所述的第四光电接收电路包括有与单片机连接的第四光电接收管；所述的第一步进电机驱动电路包括有与单片机连接的第一电机驱动芯片和与第一电机驱动芯片连接的第一步进电机，所述的第二步进电机驱动电路包括有与单片机连接的第二电机驱动芯片和与第二电机驱动芯片连接的第二步进电机，第一步进电机的输出轴为竖直向上且轴向转动，所述的第二步进电机连接于第一步进电机的输出轴上，第二步进电机的输出轴为水平设置且轴向转动，所述的第二步进电机的输出轴上连接有转动扇片，转动扇片平行于竖直面，第一光电接收管、第二光电接收管、第三光电接收管和第四光电接收管分别均匀固定于转动扇片的弧形边缘处。

【技术特征摘要】
1.一种高精度太阳位置检测装置，其特征在于：包括有单片机，分别与单片机连接的第一步进电机驱动电路、第二步进电机驱动电路、第一光电接收电路、第二光电接收电路、第三光电接收电路和第四光电接收电路；所述的第一光电接收电路包括有与单片机连接的第一光电接收管，所述的第二光电接收电路包括有与单片机连接的第二光电接收管，所述的第三光电接收电路包括有与单片机连接的第三光电接收管，所述的第四光电接收电路包括有与单片机连接的第四光电接收管；所述的第一步进电机驱动电路包括有与单片机连接的第一电机驱动芯片和与第一电机驱动芯片连接的第一步进电机，所述的第二步进电机驱动电路包括有与单片机连接的第二电机驱动芯片和与第二电机驱动芯片连接的第二步进电机，第一步进电机的输出轴为竖直向上且轴向转动，所述的第二步进电机连接于第一步进电机的输出轴上，第二步进电机的输出轴为水平设置且轴向转动，所述的第二步进电机的输出轴上连接有转动扇片，转动扇片平行于竖直面，第一光电接收管、第二光电接收管、第三光电接收管和第四光电接收管分别均匀固定于转动扇片的弧形边缘处。2.根据权利要求1所述的一种高精度太阳位置检测装置，其特征在于：所述的转动扇片的圆心角为90度，所述的第一光电接收管和第四光电接收管位于转动扇片弧形边缘的两端部，所述的第二光电接收管、第三光电接收管位于第一光电接收管和第四光电接收管之间。3.根据权利要求1所述的一种高精度太阳位置检测装置，其特征在于：所述的第一光电接收电路、第二光电接收电路、第三光电接收电路和第四光电接收电路均包括有运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻和电容，第一光电接收管、第二光电接收管、第三光电接收管和第四光电接收管的负极均接地，第一光电接收管、第二光电接收管、第三光电接收管和第四光电接收管的正极通过对应的第一电阻与对应的运算放大器的正向输入端连接，运算放大器的反向输入端通过第二电阻连地，运算放大器的输出端连接单片机的光电信号输入端口，运算放大器的反向输入端通过第三电阻与运算放大器的输出端连接，运算放大器的输出端通过电容接地。4.根据权利要求1所述的一种高精度太阳位置检测装置，其特征在于：所述的高精度太阳位置检测装置还包括有分别与单片机连接的显示电路、按键电路和串口数据输出电路；所述的显示电路包括有与单片机连接的液晶显示屏；所述的按键电路包括有多个按键，每个按键的一端均接地，另一端均连接单片机；所述的串口数据输出电...

【专利技术属性】
技术研发人员：左振，左敬东，
申请(专利权)人：安徽东升新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34