太阳能热水器自动跟踪控制系统技术方案

本发明专利技术为了提高真空管太阳热水器的日吸热量，提供一种使用方便、跟踪准确、生产成本较低、光伏电源式的太阳热水器自动跟踪控制系统，该装置包括用于安装太阳能热水器的旋转底座、步进电机、减速机构、东停定位开关、系统主控制器、自动跟踪感应器、电源、过充过放电路、触摸屏显示器及限位装置，所述步进电机通过步进电机控制器控制旋转底座的步进角位移，自动跟踪感应器将接收的信号传送给系统主控制器，经控制器处理输出控制步进电机进行调整，并将运行状态通过触摸屏显示器显示。该装置采用了实时跟踪与实地跟踪相结合，跟踪准确可靠，能使太阳能热水器四季全天候跟踪太阳光，而且调试十分简单，成本比较低。且运动稳定精确，定位误差小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种太阳热水器自动跟踪控制系统，适用于真空管太阳热水器。
技术介绍
目前，公知的真空管太阳热水器是固定式的，一般为吸热面在中午正对太阳，其他时间为斜对着太阳，这样，热水器的日吸热量小。也有人研究的太阳热水器跟踪装置，但使用不方便、跟踪不准确或生产成本太高，难以形成大批量生产。
技术实现思路
为了提高真空管太阳热水器的日吸热量，本专利技术提供一种使用方便、跟踪准确、生产成本较低、光伏电源式的太阳热水器自动跟踪控制系统。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案是一种太阳能热水器自动跟踪控制系统，包括用于安装太阳能热水器的旋转底座、步进电机，减速机构，东停定位开关，系统主控制器，自动跟踪感应器，电源，过充过放电路，触摸屏显示装置及限位装置，所述步进电机通过步进电机控制器控制旋转底座的步进角位移，自动跟踪感应器将接收的信号传送给系统主控制器，经控制器处理输出控制步进电机5进行调整，并将运行状态通过触摸屏显示器显示。自动跟踪感应器包括双运放IC31(LM358)、电阻R35、R36、光敏电阻R31、R32、R33、R34、可变电阻RP31、RP32，双运放IC31(型号LM358)的输入端分别由两只光敏电阻和一可变电阻串联组合而成，每一组两只光敏电阻中的一只为比较器的上偏置电阻，另一只为下偏置电阻，一只检测太阳光照，另一只则检测环境光照，送至比较器输入端的比较电平始终为两者光照之差，初始差值由可变电阻调节。双运放IC31(型号LM358)的两个输出端偏东和偏西分别与系统主控制器中的单片机芯片IC102(型号87C51)的36、35脚相连。本专利技术中系统主控制器采用单片机控制，由日历电路、实地跟踪处理电路、温度水位控制电路、步进电机驱动电路、时钟芯片IC101(型号SHT1302)、单片机微处理器IC102(型号87C51)，及其他的辅助电路或元器件组成，时钟芯片IC101通过5、6、7脚分别与微处理器IC102(型号87C51)的39、38、37脚连接实现通讯，微处理器IC102(型号87C51)的36、35脚分别连接自动跟踪控制感应器的偏东、偏西信号，34、33脚分别连接过充过放电路的过充、过放信号，1脚与东停开关相连，2、3脚分别与水温、水位信号相连，21、22脚分别连接步进电机控制器的锁定信号和正反转信号；，对步进电机的运动进行控制，23、24脚控制继电器J1、J2；16、17脚通过信号转换器(MAX232)与触摸屏显示器LT-930连接。本专利技术的电源由光电池(型号Bn-10D)，蓄电池(型号BT-12M7.0AT)，充放电路和稳压电路组成。触摸屏显示器的型号为LT-930。过充过放电路运用双电压比较器IC21(型号LM393)对蓄电池电压进行判断，将判断结果送到系统主控制器处理，若大于14.5V，断开充电电路，停充指示灯亮；若小于11.5V，过放指示灯亮；否则充电指示灯亮，为正常充电状态。本专利技术中支撑太阳能热水器的旋转底座由固定圈、滚轮轴承、旋转圈、中央定心轴承和链条固定销组成；固定圈由外圈、中央轴，及它们之间的多根横杆连接而成；旋转圈11由外圈、中央轴壳，及它们之间的多根横杆连接而成；外圈的下部装有6个轴承滚轮，支承热水器的重量，并可在固定圈的外圈上滚动。固定圈的外圈与中央轴之间通过4根、6根或8根横杆焊接而成；旋转圈的外圈与中央轴壳之间通过4根、6根或8根横杆焊接而成。固定圈和旋转圈在中心处装有一可调心轴承。本专利技术的优点本太阳自动跟踪控制采用了实时跟踪与实地跟踪相结合，跟踪准确可靠，能使太阳能热水器四季全天候跟踪太阳光，而且调试十分简单，成本比较低。控制运转的电机采用步进电机，运动稳定精确，不受负荷大小的影响，定位误差小。旋转底座采用中心定位、外圈受力的结构，减少了底座的受力范围，底座可以做得比较轻巧，节约了材料，降低了成本。采用触摸屏界面，没有操作按键按钮，外观简洁，参数设定直观方便，运行状态即时显示，具有故障诊断功能。本太阳自动跟踪控制系统，电源供应采用光电池将太阳能转化为电能，由蓄电池蓄能，不需要外部能源，整个装置达到了绿色环保。附图说明图1是电源电路图。图2是过充过放电路。图3是自动跟踪感应电路。图4是步进电机驱动电路。图5是系统主控制电路。图6是热水器与太阳光方位图。图7是热水器的正视图。图8是热水器的侧视图。图9是热水器的俯视图。图10是旋转底座的断面图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步的描述电源电路见图1，太阳能硅电池与防反充二极管D11串联，为电路供电和为蓄电池充电，供电电压17.5V，通过两个三端稳压块IC11和IC12稳压得到12V和5V电压。本专利技术中电源供应采用光电池(型号Bn-10D)与蓄电池(型号BT-12M7.0AT)组成的电源供电，稍作变动也可采用220V50Hz交流电供电。过充过放电路见图2，运用双电压比较器IC21(型号LM393)对蓄电池电压进行判断，将判断结果送到主控制器处理，若大于14.5V，断开充电电路，停充指示灯亮，若小于11.5V，过放指示灯亮，否则充电指示灯亮，为正常充电状态。自动跟踪感应器电路见图3，双运放IC31(型号LM358)与两只电阻R35、R36(阻值相等)构成两个电压比较器，参考电压为供电电压5V的1/2(即2.5V)。光敏电阻R31、R32与可变电阻RP31和R31、R32与P31分别构成两路光敏传感电路，该电路能根据环境光线的强弱进行自动补偿。该电路安装在一长方形的盒子内，R31和R33安装在盒子同一侧，R32和R34安装在对面的另一侧，四只光敏电阻都安装在表面凹进一点，盒子外表面为深颜色，且对阳光无反射，此感应器的两路信号传送给系统主控制器处理，如发现偏移超过5°则控制步进电机5运转进行调整。安装时保证光敏电阻安装面与热水器受光面垂直并与地面垂直。太阳自动跟踪控制采用实时跟踪与实地跟踪相结合，实时跟踪是由时钟芯片SHT1302确定当前时间判定太阳位置，实地跟踪是根据太阳光线通过感应器来跟踪太阳。现有的太阳自动跟踪装置单独采用实地跟踪的方式，其感应器一般有两种，一种是使用一只光敏传感器与施密特触发器或单稳态触发器，构成光控施密特触发器或光控单稳态触发器来控制电机的停、转，第二种使用两只光敏传感器与两只比较器分别构成两个光控比较器控制电机的正反转。由于一年四季、每天早中晚阳光和环境光线的强弱变化非常大，所以上述的传感器很难使太阳能接收装置四季全天候跟踪太阳。我们公开的自动跟踪感应器8，也包括两个电压比较器，但设在其输入端的光敏传感器则分别由两只光敏电阻串联交叉组合而成，每一组两只光敏电阻中的一只为比较器的上偏置电阻，另一只为下偏置电阻，一只检测太阳光照，另一只则检测环境光照，送至比较器输入端的比较电平始终为两者光照之差，所以，本感应器能使太阳能热水器四季全天候跟踪太阳光，而且调试十分简单，成本比较低。本专利技术中的东停定位开关7在电器连接上为与系统主控制器中的87C51的1脚相连，东停定位开关7的位置为太阳下山后热水器要回到向东方向的定位点。步进电机的运转由步进电机驱动器控制，见图4，U/D为正反向运转控制，CP为运转锁定控制。步进电机驱动能保证跟踪太阳的准确性，它带动热水器转动的最小步进角位移为0.14分，系统主控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能热水器自动跟踪控制系统，其特征在于包括用于安装太阳能热水器的旋转底座（３）、步进电机（５）、减速机构（６）、东停定位开关（７）、系统主控制器、自动跟踪感应器（８）、电源、过充过放电路、触摸屏显示器及限位装置，所述步进电机通过步进电机控制器控制旋转底座的步进角位移，自动跟踪感应器（８）将接收的信号传送给系统主控制器，经控制器处理输出控制步进电机（５）进行调整，并将运行状态通过触摸屏显示器显示。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王登锋，周振华，宋燕平，
申请(专利权)人：江苏桑夏太阳能产业有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]