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专利号: 2017100751930
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2025-07-25
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种太阳能路灯自动跟踪太阳角度的控制方法,其特征在于,控制模块通过接收光敏二极管集成传感器及其电路模块输出的单位空间向量的值以获知太阳光垂直入射方向,并向太阳方位角调整机构和太阳高度角调整机构发送执行信号,实现太阳能路灯自动跟踪太阳角度。

2.根据权利要求1所述的太阳能路灯自动跟踪太阳角度的控制方法,其特征在于,还包括使用霍尔传感器检测太阳方位角调整机构的电机转轴位置和太阳高度角调整机构中电动推杆的行程位置,并将检测信息输入到所述控制模块中。

3.根据权利要求1所述的太阳能路灯自动跟踪太阳角度的控制方法,其特征在于,还包括采用光敏电阻检测昼夜变化,控制路灯自动开启和关闭。

4.根据权利要求1所述的太阳能路灯自动跟踪太阳角度的控制方法,其特征在于,所述控制方法的具体实现包括:在光敏二极管集成传感器的D3~D7孔中,定义相邻两孔的轴线夹角为θ,D1、D5和D2孔相邻两孔的轴线夹角为η;设光敏二极管集成传感器的球心为原点O,以过点O并平行于D5孔的轴线设立X轴,以过点O并垂直于D1和D2孔的轴线设立Y轴,以过点O并垂直于X轴和Y轴设立Z轴,X轴、Y轴和Z轴的正向与球面的法向相同,设立空间直角坐标系,并满足xoz平面与南北方向平行并且X轴与水平面的夹角呈58度安装光敏二极管集成传感器。

5.根据权利要求4所述的太阳能路灯自动跟踪太阳角度的控制方法,其特征在于,还包括:在D3~D7处,接收到的光照强度为最大的光敏二极管所在的孔的轴线与坐标系的平面xoz的夹角为θ的整数倍,记该夹角为qθ,q为整数,孔D3、D4、D5、D6和D7处q的值分别取-2、-

1、0、1和2,即q=-2时,D3处接收到的光照强度为最大;q=-1时,D4处接收到的光照强度为最大;q=0时,D5处接收到的光照强度为最大;q=1时,D6处接收到的光照强度为最大;q=2时,D7处接收到的光照强度为最大;

控制模块接收光敏二极管集成传感器及其电路模块输出的单位空间向量λ的值为λ(-x,-y,-z),并利用公式β=arctan(y/x)和q=β/θ计算出q的值,根据上述q的定义,获得D3~D7中接收光照强度最大的位置。

6.根据权利要求5所述的太阳能路灯自动跟踪太阳角度的控制方法,其特征在于,还包括:控制模块运算后输出方位角调整机构的电机启停、以及正转或反转,使太阳方位角调整机构朝着D3~D7中太阳光照强度最大的位置旋转,进而带动太阳能电池板跟随太阳方位调整。

7.根据权利要求6所述的太阳能路灯自动跟踪太阳角度的控制方法,其特征在于,实现的步骤如下:步骤1:初始化控制模块,完成后进入步骤2;

步骤2:输出电机顺时针旋转信号,当电机转轴转动到Hall3所处位置时,电机停止供电;

步骤3:接收光敏二极管集成传感器及其电路模块输出的单位空间向量λ的值λ(-x,-y,-z),并令β=arctan(y/x),q=β/θ,计算的q的大小。当q=-2时,进入步骤4;当q=-1时,进入步骤5;当q=0时,进入步骤6;当q=1时,进入步骤7;当q=2时,进入步骤8;

步骤4:接收霍尔传感器及其电路模块的输出的电机转轴位置,若电机转轴不处于Hall3所处位置,则电机顺时针转,使转轴到达Hall3所处位置后返回步骤3;

步骤5:接收霍尔传感器及其电路模块的输出的电机转轴位置,若电机转轴处于Hall3所处位置,则电机逆时针转,使转轴到达Hall4所处位置后返回步骤3;若电机转轴处于Hall5、Hall6或Hall7所处位置,则电机顺时针转,使转轴到达Hall4所处位置后返回步骤3;

步骤6:若电机转轴处于Hall3或Hall4所处位置,则电机逆时针转,使转轴到达Hall5所处位置后返回步骤3;若电机转轴处于Hall6或Hall7所处位置,则电机顺时针转,使转轴到达Hall5所处位置后返回步骤3;

步骤7:若电机转轴处于Hall3、Hall4或Hall5所处位置,则电机逆时针转,使转轴到达Hall6所处位置后返回步骤3;若电机转轴处于Hall7所处位置,则电机顺时针转,使转轴到达Hall6所处位置后返回步骤3;

步骤8:若电机转轴不处于Hall7所处位置,则电机逆时针转,使转轴到达Hall7所处位置后返回步骤3。

8.根据权利要求1所述的太阳能路灯自动跟踪太阳角度的控制方法,其特征在于,太阳高度角调整的实现步骤如下:步骤1:初始化控制模块,完成后进入步骤2;

步骤2:输出电动推杆收缩信号,当收缩到初始位置时,电动推杆停止供电;

步骤3:接收光敏二极管集成传感器及其电路模块输出的单位空间向量λ的值λ(-x,-y,-z),并令α=arcsin(z),p=α/η,计算的p的大小;当p=-1时,进入步骤4;当p=0时,进入步骤5;当p=1时,进入步骤6;

步骤4:接收光电传感器输出的电动推杆的行程位置,若电动推杆不处于初始位置,则电动推杆收缩到初始位置并返回步骤3;

步骤5:接收光电传感器输出的电动推杆的行程位置,若电动推杆处于初始位置,则电动推杆伸出到中间位置并返回步骤3;若电动推杆处于最终位置,则电动推杆收缩到中间位置并返回步骤3;

步骤6:接收光电传感器输出的电动推杆的行程位置,若电动推杆不处于最终位置,则电动推杆伸出到最终位置并返回步骤3。

9.根据权利要求2所述的太阳能路灯自动跟踪太阳角度的控制方法,其特征在于,所述霍尔传感器个数为5个,以相邻两个霍尔传感器与转轴中心的连线形成的夹角大小为θ分布在电机转轴的半圆周上。

10.根据权利要求1所述的太阳能路灯自动跟踪太阳角度的控制方法,其特征在于,所述控制模块为STC90C516RD+型号的单片机。