一种基于电桥的太阳能集热器自动跟踪系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种基于电桥的太阳能集热器自动跟踪系统，主要包括光敏电阻R1、光敏电阻R2、光敏电阻R3、光敏电阻R4、中间继电器KA1、中间继电器KA2、单片机AT89C51、芯片ULN2003A、步进电机M；所述光敏电阻R1和光敏电阻R3安装于太阳能集热器的同一端，光敏电阻R2和光敏电阻R4安装于太阳能集热器的另一端并与光敏电阻R1和光敏电阻R3构成电桥，电桥的输出电压分别加在中间继电器KA1和中间继电器KA2的两端，单片机AT89C51和芯片ULN2003A共同控制步进电机的转动和静止；由于系统可以根据电桥输出电压的极性控制中间继电器KA1和中间继电器KA2的常开触头的状态，从而控制步进电机M的正反转、停转和静止，所以系统对太阳能集热器的控制稳定性较好、灵敏度较高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电桥的太阳能集热器自动跟踪系统
本技术涉及一种太阳能集热器自动跟踪系统，具体涉及一种基于电桥的太阳能集热器自动跟踪系统。
技术介绍
现有的太阳能集热器为平板式集热器和固定真空管集热器；这两种太阳能集热器难以充分利用不断变化角度的太阳光，如果对太阳能集热器加入自动跟踪系统，则太阳能集热器就可以根据太阳的高度或东西方位进行自动跟踪，使太阳能集热器获得持续较高的集热效果；鉴于此，目前迫切需要开发一种太阳能集热器自动跟踪系统。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题与缺陷，本技术的目的在于提供一种太阳能集热器自动跟踪系统，以提高太阳能集热器的集热效果。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种基于电桥的太阳能集热器自动跟踪系统，包括直流电源VCC、光敏电阻R1、光敏电阻R2、光敏电阻R3、光敏电阻R4、定值电阻R5、定值电阻R6、中间继电器KA1、中间继电器KA2、二极管D1、二极管D2、复位按钮K、单片机AT89C51、芯片ULN2003A、步进电机M；其特征在于，所述光敏电阻R1和光敏电阻R3安装于太阳能集热器的同一端，光敏电阻R2和光敏电阻R4安装于太阳能集热器的另一端并与光敏电阻R1和光敏电阻R3构成电桥，电桥的输出电压分别加在中间继电器KA1和中间继电器KA2的两端，并且输出电路上分别设置有二极管D1和D2，单片机AT89C51根据程序发出正反转脉冲信号，芯片ULN2003A接受脉冲信号并将信号放大后直接输出给步进电机，步进电机按照接受脉冲信号到达的先后顺序进行正转或反转，从而调整太阳能集热器的方位。本技术一种基于电桥的太阳能集热器自动跟踪系统的工作原理是：当光敏电阻R1和光敏电阻R3所在太阳能集热器的一端受到的光强大于光敏电阻R2和光敏电阻R4所在太阳能集热器的一端受到的光强时，电桥输出电压导通二极管D1，二极管D2截止，中间继电器KA1通电，中间继电器KA1的常开触头闭合，单片机AT89C51的P0.0/AD0处于低电平，从而单片机AT89C51输出端P2.0/A8、P2.1/A9、P2.2/A10、P2.3/A11根据程序发出正转脉冲信号，正转脉冲信号经芯片ULN2003A传送至步进电机，步进电机根据脉冲信号带动太阳能集热器进行正转，调整太阳能集热器的方位使太阳能集热器两端光敏电阻受到的光强相同；同理当光敏电阻R1和光敏电阻R3所在太阳能集热器的一端受到的光强小于光敏电阻R2和光敏电阻R4所在太阳能集热器的一端受到的光强时，电桥输出电压导通二极管D2，二极管D1截止，中间继电器KA2通电，中间继电器KA2的常开触头闭合，单片机AT89C51的P0.1/AD1处于低电平，从而单片机AT89C51输出端P2.0/A8、P2.1/A9、P2.2/A10、P2.3/A11根据程序发出反转脉冲信号，反转脉冲信号经芯片ULN2003A传送至步进电机，步进电机根据脉冲信号进行反转，调整太阳能集热器的方位使太阳能集热器两端光敏电阻受到的光强相同；当光敏电阻R1和光敏电阻R3所在太阳能集热器的一端受到的光强等于光敏电阻R2和光敏电阻R4所在太阳能集热器的一端受到的光强时，电桥输出电压为零，二极管D1和二极管D2都不能导通，单片机AT89C51的P0.0/AD0端口和P0.1/AD1端口都处于高电平状态，单片机AT89C51输出端P2.0/A8、P2.1/A9、P2.2/A10、P2.3/A11根据程序不再发出脉冲信号，步进电机停止或保持静止状态；本技术的有益效果是，配备有本技术的太阳能集热器可以在太阳偏离太阳能集热器的反光镜时自动调整其方位，使太阳能集热器的反光镜始终正对太阳，有效提高太阳能集热器的集热效率。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步说明：图1为本技术一种基于电桥的太阳能集热器自动跟踪系统示意图。图2为本技术一种基于电桥的太阳能集热器自动跟踪系统在抛物面槽式立轴太阳能集热器中的应用示意图。具体实施方式为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。图2为本技术一种基于电桥的太阳能集热器自动跟踪系统在抛物面槽式立轴太阳能集热器中的应用示意图，包括光敏电阻R2（1）、反射镜（2）、真空管（3）、光敏电阻R4（4）、后固定支架（5）、真空管支架Ⅱ（6）、冷水管（7）、旋转主轴（8）、光敏电阻R3（9）、前固定支架（10）、光敏电阻R1（11）、热水管（12）、真空管支架Ⅰ（13）、联轴器（14）、控制单元（15）、步进电机（16）；所述热水管（12）和冷水管（7）分别安装于真空管（3）的左右两端，所述真空管（3）安装在真空管支架Ⅰ（13）和真空管支架Ⅱ（6）上，所述真空管支架Ⅰ（13）和真空管支架Ⅱ（6）安装在旋转主轴（8）上，所述光敏电阻R2（1）和光敏电阻R4（4）安装于反射镜（2）的左端，所述光敏电阻R1（11）和光敏电阻R3（9）安装于反射镜（2）的右端，所述反射镜（2）安装在旋转主轴（8）上，所述旋转主轴（8）安装在前固定支架（10）和后固定支架（5）上，所述控制单元（15）、步进电机（16）安装在反射镜（2）的前端；所述联轴器（14）用于连接旋转主轴（8）和步进电机（16）的输出轴。图1为本技术一种基于电桥的太阳能集热器自动跟踪系统示意图，图2中所述光敏电阻R1（11）、光敏电阻R2（1）、光敏电阻R3（9）、光敏电阻R4（4）构成自动跟踪系统的电桥，并且光敏电阻R1（11）、光敏电阻R2（1）、光敏电阻R3（9）、光敏电阻R4（4）的规格完全相同且初始阻值为R，图2中所述控制单元（15）包括直流电源VCC、单片机AT89C51、定值电阻R5、定值电阻R6、中间继电器KA1、中间继电器KA2、二极管D1、二极管D2和复位按钮K；设电桥中直流电源VCC的电压大小为，光敏电阻R1（11）、光敏电阻R2（1）、光敏电阻R3（9）、光敏电阻R4（4）在光照下的阻值变化量分别为，并且，则：；当光敏电阻R1（11）和光敏电阻R3（9）的一端受到的光强大于光敏电阻R2（1）和光敏电阻R4（4）的一端受到的光强时，，由二极管的单向导通性可知，二极管D1导通且二极管D2截止，中间继电器KA1通电并使其常开触头闭合，单片机AT89C51的P0.0/AD0处于低电平，从而单片机AT89C51输出端P2.0/A8、P2.1/A9、P2.2/A10、P2.3/A11根据程序发出正转脉冲信号，正转脉冲信号经芯片ULN2003A传送至步进电机（16），步进电机（16）根据脉冲信号驱动旋转主轴（8）正转，当旋转主轴（8）旋转至太阳在反光镜（2）的对称面上时，反光镜（2）两端光敏电阻受到的光强相同，，二极管D1和二极管D2都截止，单片机AT89C51的P0.0/AD0端口和P0.1/AD1端口都处于高电平状态，单片机AT89C51输出端P2.0/A8、P2.1/A9、P2.2/A10、P2.3/A11根据程序不再发出脉冲信号，步进电机（16）停转；同理当光敏电阻R1（11）和光敏电阻R3（9）的一端受到的光强小于光敏电阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电桥的太阳能集热器自动跟踪系统，其特征在于，该系统包括直流电源VCC、光敏电阻R1、光敏电阻R2、光敏电阻R3、光敏电阻R4、定值电阻R5、定值电阻R6、中间继电器KA1、中间继电器KA2、二极管D1、二极管D2、复位按钮K、单片机AT89C51、芯片ULN2003A、步进电机M。

【技术特征摘要】
1.一种基于电桥的太阳能集热器自动跟踪系统，其特征在于，该系统包括直流电源VCC、光敏电阻R1、光敏电阻R2、光敏电阻R3、光敏电阻R4、定值电阻R5、定值电阻R6、中间继电器KA1、中间继电器KA2、二极管D1、二极管D2、复位按钮K、单片机AT89C51、芯片ULN2003A、步进电机M。2.根据权利要求1所述的基于电桥的太阳能集热器自动跟踪系统的跟踪原理，其特征在于，所述光敏电阻R1和光敏电阻R3安装于太阳能集热器的同一端，光敏电阻R2和光敏电阻R4安装于太阳能集热器的另一端并与光敏电阻R1和光敏电阻R3构成电桥，电桥的输出电压分别加在中间继电器KA1和中间继电器KA2的两端，并且输出电路上分别设置有二极管D1和D2，单片机AT89C51和芯片ULN2003A共同控制步进电机的转动和静止；当光敏电阻R1和光敏电阻R3所在太阳能集热器的一端受到的光强大于光敏电阻R2和光敏电阻R4所在太阳能集热器的一端受到的光强时，电桥输出电压导通二极管D1，二极管D2截止，中间继电器KA1通电并使其常开触头闭合，单片机AT89C51的P0.0/AD0处于低电平，从而单片机输出端P2....

【专利技术属性】
技术研发人员：王学振，朱琳，邱凌，杨选民，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61