一种基于多传感器信息的光向跟踪系统及其驱动控制算法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于多传感器信息的光向跟踪系统及其驱动控制算法，包括光传感板、控制器、驱动装置、偏转机构、支撑机构以及遮光件，所述光传感板上除围绕中心环设有四个光传感器外、还在中心位置设有第五个光传感器，该基于多传感器信息的光向跟踪系统及其驱动控制算法，具有突出的有益效果：利用环设的四个光传感器输出两两对比先进行快速粗调后，再对中心的第五光传感器在不同时间和位置的自我输出对比进行准确精调、就可彻底消除不同传感器之间存在的固有输出误差和不同输入电路之间存在的固有读入误差，从而实现快速和连续的准确追踪到位，相对现有的四象限光电探测跟踪方式，结构更为简单、成本极为低廉、灵敏度更高、精确度更高。精确度更高。精确度更高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多传感器信息的光向跟踪系统及其驱动控制算法


[0001]本专利技术涉及光伏应用
，特别是一种基于多传感器信息的光向跟踪系统及其驱动控制算法。

技术介绍

[0002]为了让太阳能应用装置(包括但不限于太阳能发电装置、太阳能集热器等，下同)接收到最多的光能，需要将太阳能应用装置实施对光追踪和控制，以保证太阳能应用装置始终都能以最大的面积正对太阳光线的实际方向。
[0003]实施太阳能应用装置对光追踪和控制的方法，主要有实时探测太阳光入射角度的被动式追踪和根据天文知识计算太阳位置的主动式追踪。前者不受计算误差及节气变更的影响，只要光线探测装置检测的精度足够高，就可以满足太阳能应用装置的对光控制。后者需要进行复杂的数学计算，还需要繁复的天文知识支撑，太阳能应用装置的控制精度受制于计算结果的准确度和驱动控制累积误差大小的消除，并受节气变更的影响比较大，且不管天气如何、此时太阳能应用装置均按照其自身的控制轨迹运行、导致能源浪费和设备无谓多磨损，如果想要进行适当的调整控制，则还需要辅以其他的检测和控制手段。
[0004]而被动式追踪的现有技术，或需要各种遮挡光线的装置、增加了结构的复杂性；或由于采用复杂分布式光电器件、既不够准确又增加探测电路的复杂性而增加成本；或由于不同光电器件在同时受到光照时存在自身固有的输出变化误差、也不能准确地分辨光向的微小变化，加上不同的探测电路之间无论再如何精密调整匹配、相互之间也将存在探测出来的数值自身存在固有误差，等等；现有被动式追踪的技术若想解决这些缺陷，就需要其他的复杂辅助手段、导致其成本大幅增加，甚至无法彻底的得到根本解决。
[0005]被动追踪的现有技术多采用特制的四象限光电探测器，四象限光电探测器探向难于克服不同传感器在受到同等光照时输出信号的固有差异和不同输入电路之间存在的固有读入差异、且用通用传感器时相互之间存在的固有差异还相当大而无法精准判断来实现实际的准确跟踪，需要从器件本身提升精度来解决、其专用四象限光电探测器成本高昂，鉴于此，针对上述问题深入研究，遂有本案产生。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了解决上述问题，设计了一种基于多传感器信息的光向跟踪系统及其驱动控制算法，解决了现有的
技术介绍
问题。
[0007]实现上述目的本专利技术的技术方案为：一种基于多传感器信息的光向跟踪系统，包括光传感板、控制器、驱动装置、偏转机构、支撑机构以及遮光件，所述光传感板上除围绕中心环设有四个光传感器外、还在中心位置设有中位光传感器，环设的四个所述光传感器可布放为与偏转方向平行的高位光传感器和低位光传感器以及与偏转方向垂直的初位光传感器和终位光传感器，所述中位光传感器可用光传感板垂直中心线外侧布放的两个或多个并联光传感器替换，所述光传感板中心设有遮光件，所述光传感板外围另设有控制器，所述
光传感板固定于偏转机构的采光面面向太阳的一侧，所述光传感板高度角偏转极限位置和方位角旋转极限位置分别布置有高极限位置传感器、低极限位置传感器、初极限位置传感器以及终极限位置传感器，所述偏转机构上连接有偏转驱动装置以及旋转驱动装置。
[0008]所述控制器与所述高位光传感器、低位光传感器、初位光传感器、终位光传感器以及中位光传感器之间通过模数转换器信号连接，所述控制器与偏转驱动装置以及旋转驱动装置之间通过电机驱动功放器信号连接，所述控制器与高极限位置传感器、低极限位置传感器、初极限位置传感器以及终极限位置传感器之间通过I/O接口信号连接。
[0009]所述光传感板为太阳能电池板、光电二极管板、光电三极管板、光电阻板或硅光电池板，所述高位光传感器、低位光传感器、初位光传感器、终位光传感器以及中位光传感器为太阳能电池、光电二极管、光电三极管、光电阻或硅光电池。
[0010]所述偏转驱动装置控制偏转机构的高度角调节，所述旋转驱动装置控制偏转机构的方位角调节。
[0011]所述偏转机构安装于支撑机构上。
[0012]一种基于多传感器信息的光向跟踪系统的驱动控制算法，包括以下算法：算法1、算法2、算法3、算法4以及算法5；
[0013]所述算法1，即在晚上时，所述光向跟踪系统处于归位等待状态，包括如下步骤：所述旋转驱动装置驱动所述偏转机构处于所述初极限位置传感器的信号触发位置，所述偏转驱动装置驱动所述偏转机构处于所述低极限位置传感器的信号触发位置，前者即初极限位置，后者即低极限位置；
[0014]所述算法2，即白天尚未有首次跟踪到位前，每隔一段时间，如每一个整点，适时启动快速粗调后再慢速精调，包括如下步骤：步骤1、步骤2、步骤3、步骤4、步骤5、步骤6、步骤7、步骤8、步骤9以及步骤10；
[0015]步骤1：所述控制器控制所述偏转驱动装置，自所述低极限位置快速偏转并升高到一定程度、如对应时点的实际太阳高度角，同时存储此时的偏转数量；其中，偏转数量在低极限位置时归零，当所述控制器发出控制所述偏转驱动装置、使所述偏转机构自低极限位置向高极限位置方向进行偏转时的偏转驱动指令数据的具体数量则加到偏转数量中，而当所述控制器发出控制所述偏转驱动装置、使所述偏转机构自高极限位置向低极限位置方向进行偏转时的偏转驱动指令数据的具体数量则从偏转数量中减去，旋转数量的变化与此类似；
[0016]步骤2：所述控制器控制所述旋转驱动装置，自所述初极限位置快速旋转至终极限位置，期间每旋转一定角度就读取一次所述光传感器的信号，同时，暂存此组信号的最大值和此时的旋转数量，并与已存储的所述光传感器前信号最大值比较，若更大、则以此组信号的最大值替换前信号最大值并更新信号最大值对应的旋转数量，若未超过、则前信号最大值及其对应的旋转数量均维持不变；一挨抵达终极限位置，所述控制器控制所述旋转驱动装置即自所述终极限位置快速反向旋转而返回到前信号最大值处再读取所述光传感器的信号，若此组信号的最大值不小于低阈值、则继续执行本算法2之步骤3或步骤4，反之，若此组信号的最大值小于低阈值、则转执行后述的算法5；其中，所述低阈值，其数据取自在有一定光照并且对准所述光传感板的情况下所述中位光传感器的信号值，而所述一定光照，是指在此光照强度下，太阳能应用装置在正常运行过程中，所能收集转化利用的太阳能，不少
于所述光向跟踪系统和太阳能应用装置正常运行中的整体损耗或散失；
[0017]步骤3：若所述高位光传感器的信号值减去光传感器信号值最大偏差后仍比所述低位光传感器的信号值更大(否则，跳转执行下一步骤)，所述控制器控制所述偏转驱动装置使所述偏转机构往所述高位光传感器的方向快速偏转，期间间隔读取所述中位光传感器、高位光传感器和低位光传感器的信号值，同时，比较所述高位光传感器与低位光传感器的信号值大小和比较并存储所述中位光传感器的信号最大值及其对应的偏转数量，直到所述高位光传感器的信号值已经小于在减去光传感器信号值最大偏差后的所述低位光传感器的信号值，后即快速反向偏转返回到在快速偏转过程中发现的所述中位光传感器的信号最大值处；反之亦然(特指：所述低位光传感器的信号值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多传感器信息的光向跟踪系统，包括光传感板、控制器、驱动装置、偏转机构、支撑机构以及遮光件，其特征在于，所述光传感板上除围绕中心环设有四个光传感器外、还在中心位置设有中位光传感器，环设的四个所述光传感器可布放为与偏转方向平行的高位光传感器和低位光传感器以及与偏转方向垂直的初位光传感器和终位光传感器，所述中位光传感器可用光传感板垂直中心线外侧布放的两个或多个并联光传感器替换，所述光传感板中心设有遮光件，所述光传感板外围另设有控制器，所述光传感板固定于偏转机构的采光面面向太阳的一侧，所述光传感板高度角偏转极限位置和方位角旋转极限位置分别布置有高极限位置传感器、低极限位置传感器、初极限位置传感器以及终极限位置传感器，所述偏转机构上连接有驱动装置，所述驱动装置分为偏转驱动装置以及旋转驱动装置。2.根据权利要求1所述的一种基于多传感器信息的光向跟踪系统，其特征在于，所述控制器与所述高位光传感器、低位光传感器、初位光传感器、终位光传感器以及中位光传感器之间通过模数转换器信号连接，所述控制器与偏转驱动装置以及旋转驱动装置之间通过电机驱动功放器信号连接，所述控制器与高极限位置传感器、低极限位置传感器、初极限位置传感器以及终极限位置传感器之间通过I/O接口信号连接。3.根据权利要求1所述的一种基于多传感器信息的光向跟踪系统，其特征在于，所述光传感板可为太阳能电池板、光电二极管板、光电三极管板、光电阻板或硅光电池板，所述高位光传感器、低位光传感器、初位光传感器、终位光传感器以及中位光传感器可为太阳能电池、光电二极管、光电三极管、光电阻或硅光电池。4.根据权利要求1所述的一种基于多传感器信息的光向跟踪系统，其特征在于，所述偏转驱动装置控制偏转机构的高度角调节，所述旋转驱动装置控制偏转机构的方位角调节。5.根据权利要求1所述的一种基于多传感器信息的光向跟踪系统，其特征在于，所述偏转机构安装于支撑机构上。6.根据权利要求1所述的一种基于多传感器信息的光向跟踪系统的驱动控制算法，其特征在于，包括以下算法：算法1、算法2、算法3、算法4以及算法5；所述算法1，即在晚上时，所述光向跟踪系统处于归位等待状态，包括如下步骤：所述旋转驱动装置驱动所述偏转机构处于所述初极限位置传感器的信号触发位置，所述偏转驱动装置驱动所述偏转机构处于所述低极限位置传感器的信号触发位置，前者即初极限位置，后者即低极限位置；所述算法2，即白天尚未有首次跟踪到位前，每隔一段时间，如每一个整点，适时启动快速粗调后再慢速精调，包括如下步骤：步骤1、步骤2、步骤3、步骤4、步骤5、步骤6、步骤7、步骤8、步骤9以及步骤10；步骤1：所述控制器控制所述偏转驱动装置，自所述低极限位置快速偏转并升高到一定程度、如对应时点的实际太阳高度角，同时存储此时的偏转数量；其中，偏转数量在低极限位置时归零，当所述控制器发出控制所述偏转驱动装置、使所述偏转机构自低极限位置向高极限位置方向进行偏转时的偏转驱动指令数据的具体数量则加到偏转数量中，而当所述控制器发出控制所述偏转驱动装置、使所述偏转机构自高极限位置向低极限位置方向进行偏转时的偏转驱动指令数据的具体数量则从偏转数量中减去，旋转数量的变化与此类似；步骤2：所述控制器控制所述旋转驱动装置，自所述初极限位置快速旋转至终极限位置，期间每旋转一定角度就读取一次所述光传感器的信号，同时，暂存此组信号的最大值和
此时的旋转数量，并与已存储的所述光传感器前信号最大值比较，若更大、则以此组信号的最大值替换前信号最大值并更新信号最大值对应的旋转数量，若未超过、则前信号最大值及其对应的旋转数量均维持不变；一挨抵达终极限位置，所述控制器控制所述旋转驱动装置即自所述终极限位置快速反向旋转而返回到前信号最大值处再读取所述光传感器的信号，若此组信号的最大值不小于低阈值、则继续执行本算法2之步骤3或步骤4，反之，若此组信号的最大值小于低阈值、则转执行后述的算法5；其中，所述低阈值，其数据取自在有一定光照并且对准所述光传感板的情况下所述中位光传感器的信号值，而所述一定光照，是指在此光照强度下，太阳能应用装置在正常运行过程中，所能收集转化利用的太阳能，不少于所述光向跟踪系统和太阳能应用装置正常运行中的整体损耗或散失；步骤3：若所述高位光传感器的信号值减去光传感器信号值最大偏差后仍比所述低位光传感器的信号值更大(否则，跳转执行下一步骤)，所述控制器控制所述偏转驱动装置使所述偏转机构往所述高位光传感器的方向快速偏转，期间间隔读取所述中位光传感器、高位光传感器和低位光传感器的信号值，同时，比较所述高位光传感器与低位光传感器的信号值大小和比较并存储所述中位光传感器的信号最大值及其对应的偏转数量，直到所述高位光传感器的信号值已经小于在减去光传感器信号值最大偏差后的所述低位光传感器的信号值，后即快速反向偏转返回到在快速偏转过程中发现的所述中位光传感器的信号最大值处；反之亦然(特指：所述低位光传感器的信号值减去光传感器信号值最大偏差后仍比所述高位光传感器的信号值更大)，此即完成高度角方向的首次快速粗调、后均转到后述的步骤5；其中，所述光传感器的所述信号值最大偏差是指所述光传感器的标准技术最大可能偏差值；步骤4：若所述高位光传感器的信号值虽比所述低位光传感器的信号值大，但所述高位光传感器的信号值在减去所述光传感器信号值最大偏差后、却不比所述低位光传感器的信号值大，所述控制器控制所述偏转驱动装置使所述偏转机构往所述高位光传感器的方向中速偏转，期间间隔读取所述中位光传感器、高位光传感器和低位光传感器的信号值，同时，比较所述高位光传感器与低位光传感器的信号值大小...

【专利技术属性】
技术研发人员：石梦珂，石海平，
申请(专利权)人：广州市旺日节能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：