發(fā)布時間：2018/7/24 16:53:46 來源：本站
目前國內(nèi)外太陽能路燈主要采用固定安裝方式，其全天的有效平均日照時間約為3.5小時。其余日照時間因太陽光光強不足或太陽能入射角小的原因而導致發(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致成本高。而太陽能路燈具有廣泛的地域應用，對比單軸追光，雙軸追光更能提高太陽能利用率，在降低成本、加快太陽能路燈的普及和提高太陽能利用率的條件下，其具有較高的研究意義。
本文設計的路燈控制系統(tǒng)如圖1所示。通過聲、光、紅外等模塊感知外界環(huán)境，傳輸給單片機并作出反饋，實現(xiàn)對電機的驅(qū)動以及路燈的智能調(diào)節(jié)，達到太陽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的控制信號驅(qū)動電機組配合�？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，從而使太陽能的利用率達到最高。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，使電路進行市電充電與太陽能涓流充電狀態(tài)間的智能切換。且該系統(tǒng)能通過斷電保護來防止蓄電池過沖過放以及電流反涌燒壞電路。實驗室搭建模型如圖2所示。
圖1 太陽能路燈控制系統(tǒng)原理圖
圖2 太陽能雙軸追蹤系統(tǒng)實物圖
1.機械運動裝置；2.聲控模塊；3.控制裝置；4.太陽能電池板；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、紅外檢測模塊、市電切換模塊、太陽能跟蹤模塊等組成。其中以AT89C51單片機為控制核心，主控制器主要完成對光照強度檢測、太陽方位檢測、定時、計數(shù)、中斷程序處理、電機動作等控制。
2.2 雙軸跟蹤裝置機械結(jié)構(gòu)
雙軸太陽跟蹤裝置的機械結(jié)構(gòu)如圖3 所示，以兩個伺服電機分別控制轉(zhuǎn)臺，驅(qū)使高度角和方位角方向的旋轉(zhuǎn)以達到平板時刻與太陽光線垂直的目的。跟蹤軸為 X 軸，記方位角跟蹤軸為 Z 軸。項目試驗中太陽高度角的變化會導致步進電機與方位角電機的旋轉(zhuǎn)。
圖3 雙軸太陽跟蹤系統(tǒng)機械結(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；5.方位角電機；
2.3 太陽光照強度檢測模塊
太陽能電池板和太陽位置偏差給出的傳感信號，經(jīng)信號處理單元放大處理后送到單片機中，由單片機進行處理后控制高度角直流電動機和方位角直流電動機轉(zhuǎn)動，控制機構(gòu)分別對太陽能電池板的俯仰與水平兩個方向進行調(diào)整。
2.3 紅外檢測及光線采集模塊
紅外檢測采用雙穩(wěn)態(tài)去抖動電路可以消除紅外感應開關繼電器觸點的抖動信號并且避免單元控制器的誤操作。光線采集模塊通過光敏電阻對外部光線進行采樣，將采集到的模擬號通過AT89C51芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，送單片機進行處理
2.4 市電切換模塊
當單片機檢測到蓄電池沒有電時，這時單片機控制繼電器斷開蓄電池供電轉(zhuǎn)而使用市電供電，當繼電器的三個接口中聯(lián)通蓄電池的斷電時繼電器中的開關會自動調(diào)換成市電。
2.5 蓄電池充放電
當系統(tǒng)檢測到環(huán)境光充足，控制器就會進入充電模式。當系統(tǒng)檢測到周圍環(huán)境光線不足時，就會進入蓄電池給 LED燈供電模式。
3.1 自動追光模塊程序
本模塊是用來采集強弱光強從而實現(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
本模塊是用來采集聲音頻率進而發(fā)送給單片機實現(xiàn)控制指令的，部分算法如下所示。
{
while(1)
if(ate==0)
{
temp=0x01;//賦值語句，將16進制數(shù)賦值給變量；
P0=temp;
delay(3000) ;
}
else
P0=0x00;
}
基于單片機的跟蹤式太陽能路燈控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度跟蹤效果，以單片機為控制核心，雙極軸太陽軌跡跟蹤和相關模塊結(jié)合的控制系統(tǒng)將會具有更好的穩(wěn)定性和可靠性。
 |
||
 |
||
|
||
