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1、(10)申请公布号 CN 103970153 A (43)申请公布日 2014.08.06 CN 103970153 A (21)申请号 201410204601.4 (22)申请日 2014.05.15 G05D 3/20(2006.01) (71)申请人 南京工程学院 地址 211167 江苏省南京市江宁区弘景大道 1 号 (72)发明人 朱正林 杨东升 刘巍 杜鑫 王启栋 (74)专利代理机构 南京正联知识产权代理有限 公司 32243 代理人 沈志海 (54) 发明名称 太阳能跟踪传感器控制电路 (57) 摘要 本发明公开了一种太阳能跟踪传感器控制电 路， 用于处理光敏传感器模块传来的。
2、信号， 所述太 阳能跟踪传感器控制电路包括方位角电流信号 模块、 高度角电流信号模块、 光强检测电流信号模 块和供电电路模块， 各电流信号模块包括相应的 测量电路、 比较电路和传送电路， 传送电路均连接 至传感器电路的信号输出端， 信号输出端连接至 数据处理系统， 其中各测量电路和传送电路利用 LM324作为处理芯片， 而各比较电路利用LM339作 为处理芯片。本发明的太阳能跟踪传感器控制电 路解决了光敏传感器的信号处理问题， 并且安装 方便， 可以将整个传感器电路板封装在一个盒子 里， 将光电传感器电流信号接入电路板即可使用。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 3 页 附图。
3、 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书3页 附图4页 (10)申请公布号 CN 103970153 A CN 103970153 A 1/2 页 2 1. 一种太阳能跟踪传感器控制电路， 用于处理光敏传感器模块传来的信号， 所述太阳 能跟踪传感器控制电路包括方位角电流信号模块、 高度角电流信号模块、 光强检测电流信 号模块和供电电路模块， 其特征在于， 光敏传感器模块中具有多个传感器 CN1 至 CN5， 其中 两个传感器 CN1 和 CN3 用于测量方位角， 两个传感器 CN2 和 CN4 用于测量高度角， 一个传感 器 CN5 用于测量。
4、光强， 方位角电流信号模块包括方位角测量电路、 方位角比较电路和方位 角传送电路， 高度角电流信号模块包括高度角测量电路、 高度角比较电路和高度角传送电 路， 光强检测电流信号模块也具有测量电路、 比较电路和传送电路， 传送电路均连接至传感 器电路的信号输出端， 信号输出端连接至数据处理系统， 其中各测量电路和传送电路利用 LM324 作为处理芯片， 而各比较电路利用 LM339 作为处理芯片。 2.如权利要求1所述的太阳能跟踪传感器控制电路， 其特征在于， 传感器CN1和CN3的 输出端与方位角测量电路的 LM324（1A） 和 LM324（1B） 的输入端 2 和 6 引脚电连接， 方位 。
5、角测量电路的 LM324（1A） 和 LM324（1B） 的输出端 1 和 7 引脚与方位角比较电路的 LM339 （A） 的输入端 4 和 5 引脚电连接， 方位角比较电路的 LM339（A） 的输出端 1 引脚与方位角传 送电路的 LM324（2B） 的输入端 5 引脚电连接， 方位角传送电路输出端为传感器电路的方位 角检测电流信号输出端。 3.如权利要求1所述的太阳能跟踪传感器控制电路， 其特征在于， 传感器CN2和CN4的 输出端与高度角测量电路的 LM324（1C） 和 LM324（1D） 的输入端 9 和 13 引脚电连接， 高度 角测量电路的 LM324（1C） 和 LM324（。
6、1D） 的输出端 8 和 14 引脚与高度角比较电路的 LM339 （B） 的输入端 6 和 7 引脚电连接， 高度角比较电路的 LM339（B） 的输出端 2 引脚与高度角传 送电路的 LM324（2C） 的输入端 9 和 10 引脚电连接， 高度角传送电路的输出端为传感器电 路的高度角检测电流信号输出端。 4.如权利要求1所述的太阳能跟踪传感器控制电路， 其特征在于， 传感器CN5的输出端 与测量电路的 LM324（2A） 的输入端 2 引脚电连接， 测量电路的 LM324（2A） 的输出端 1 引 脚与比较电路的 LM339（C） 的输入端 8 引脚电连接， 比较电路的 LM339（C）。
7、 的输出端 14 引 脚与传送电路的 LM324（2D） 的输入端 12 引脚电连接， 传送电路的输出端为传感器电路的 光强检测电流信号输出端。 5.如权利要求1至4中任一项所述的太阳能跟踪传感器控制电路， 其特征在于， 在各传 感器的输出端与各测量电路的输入端之间还串接有发光二极管。 6.如权利要求1至4中任一项所述的太阳能跟踪传感器控制电路， 其特征在于， 各测量 电路的输入端与输出端之间设置有与各 LM324 并联的反馈电阻， 并且各反馈电阻串接有微 调电阻 R11、 R12、 R13、 R14 和 R15， 用于校正光敏传感器的工艺偏差。 7.如权利要求1至4中任一项所述的太阳能跟踪传。
8、感器控制电路， 其特征在于， 方位角 比较电路与高度角比较电路中 LM339 的输入端接有双向二极管， 同时 LM339 还分别串并接 有电阻以构成迟滞比较器。 8.如权利要求1至4中任一项所述的太阳能跟踪传感器控制电路， 其特征在于， 方位角 传送电路和高度角传送电路的信号输出分别是采用 0-20ma 电流信号传输。 9.如权利要求1至4中任一项所述的太阳能跟踪传感器控制电路， 其特征在于， 供电电 路是采用由 D43、 D44、 D45 和 D46 构成的桥式电路作为电源输入的接入端。 10. 如权利要求 1 至 4 中任一项所述的太阳能跟踪传感器控制电路， 其特征在于， 所述 权 利 要。
9、 求 书 CN 103970153 A 2 2/2 页 3 太阳能跟踪传感器控制电路是被一体式制造在一块电路板上， 所述电路板被封装在一个盒 子中， 盒子具有光敏传感器模块的输入接口。 权 利 要 求 书 CN 103970153 A 3 1/3 页 4 太阳能跟踪传感器控制电路 技术领域 0001 本发明属于太阳能利用领域， 具体来说涉及一种太阳能跟踪传感器控制电路。 背景技术 0002 在太阳能利用中， 希望保持装置面向阳光直射方向以确保对阳光的最有效利用。 所采用的方案是利用跟踪传感器生成信号， 驱动装置根据信号对太阳能装置的朝向进行调 整。 整个跟踪传感器包括光敏传感器和电路， 光敏传。
10、感器将检测信号输出到电路， 电路经过 处理产生方位角和高度角信号， 经过数据处理系统处理后输出给驱动系统， 驱动系统根据 相应信号调整方位角和高度角， 以保持对太阳的跟踪。 发明内容 0003 本发明提供一种太阳能跟踪传感器控制电路， 以解决光敏传感器信号的处理问 题。具体来说， 本发明采用的技术方案如下 ： 一种太阳能跟踪传感器控制电路， 用于处理光敏传感器模块传来的信号， 所述太阳能 跟踪传感器控制电路包括方位角电流信号模块、 高度角电流信号模块、 光强检测电流信号 模块和供电电路模块， 其特征在于， 光敏传感器模块中具有多个传感器 CN1 至 CN5， 其中两 个传感器 CN1 和 CN。
11、3 用于测量方位角， 两个传感器 CN2 和 CN4 用于测量高度角， 一个传感器 CN5 用于测量光强， 方位角电流信号模块包括方位角测量电路、 方位角比较电路和方位角传 送电路， 高度角电流信号模块包括高度角测量电路、 高度角比较电路和高度角传送电路， 光 强检测电流信号模块也具有测量电路、 比较电路和传送电路， 传送电路均连接至传感器电 路的信号输出端， 信号输出端连接至数据处理系统， 其中各测量电路和传送电路利用 LM324 作为处理芯片， 而各比较电路利用 LM339 作为处理芯片。 0004 优选地， 传感器 CN1 和 CN3 的输出端与方位角测量电路的 LM324（1A）和 L。
12、M324 （1B） 的输入端 2 和 6 引脚电连接， 方位角测量电路的 LM324（1A） 和 LM324（1B） 的输出端 1 和 7 引脚与方位角比较电路的 LM339 （A） 的输入端 4 和 5 引脚电连接， 方位角比较电路的 LM339（A） 的输出端 1 引脚与方位角传送电路的 LM324（2B） 的输入端 5 引脚电连接， 方位 角传送电路输出端为传感器电路的方位角检测电流信号输出端。 0005 优选地， 传感器 CN2 和 CN4 的输出端与高度角测量电路的 LM324（1C）和 LM324 （1D） 的输入端 9 和 13 引脚电连接， 高度角测量电路的 LM324（1C）。
13、 和 LM324（1D） 的输出端 8 和 14 引脚与高度角比较电路的 LM339（B） 的输入端 6 和 7 引脚电连接， 高度角比较电路 的 LM339（B） 的输出端 2 引脚与高度角传送电路的 LM324（2C） 的输入端 9 和 10 引脚电连 接， 高度角传送电路的输出端为传感器电路的高度角检测电流信号输出端。 0006 优选地， 传感器 CN5 的输出端与测量电路的 LM324（2A） 的输入端 2 引脚电连接， 测量电路的 LM324（2A） 的输出端 1 引脚与比较电路的 LM339（C） 的输入端 8 引脚电连接， 比较电路的 LM339（C） 的输出端 14 引脚与传送。
14、电路的 LM324（2D） 的输入端 12 引脚电连 接， 传送电路的输出端为传感器电路的光强检测电流信号输出端。 说 明 书 CN 103970153 A 4 2/3 页 5 0007 更优选地， 在各传感器的输出端与各测量电路的输入端之间还串接有发光二极 管。 0008 更优选地， 各测量电路的输入端与输出端之间设置有与各 LM324 并联的反馈电 阻， 并且各反馈电阻串接有微调电阻 R11、 R12、 R13、 R14 和 R15， 用于校正光敏传感器的工艺 偏差。 0009 更优选地， 方位角比较电路与高度角比较电路中 LM339 的输入端接有双向二极 管， 同时 LM339 还分别串。
15、并接有电阻以构成迟滞比较器。 0010 更优选地， 方位角传送电路和高度角传送电路的信号输出分别是采用 0-20ma 电 流信号传输。 0011 更优选地， 供电电路是采用由 D43、 D44、 D45 和 D46 构成的桥式电路作为电源输入 的接入端。 0012 更优选地， 所述太阳能跟踪传感器控制电路是被一体式制造在一块电路板上， 所 述电路板被封装在一个盒子中， 盒子具有光敏传感器模块的输入接口。 0013 采用本发明的太阳能跟踪传感器控制电路， 具有以下有益效果 ： 1、 在光敏传感器输出端串接发光二极管 （LED1， LED2， LED3， LED4， LED5） 可以辅助判断 光敏。
16、传感器工作状况 ； 2、 在光敏测量电路反馈电阻中分别串接微调电阻， 用来校准光敏工艺偏差 ； 3、 方位角比较电路与高度角比较电路中 LM339 输入端接入双向二极管保护电压比较 器的输入， 同时采用迟滞比较器 （由LM339串并接电阻构成） 用以设定有效动作阈值， 避免系 统一直响应 ； 4、 传感器电路中方位角传送电路和高度角传送电路信号输出采用 0-20ma 电流信号传 输， 可以适合远距离应用， 信号不失真， 同时节约成本 ； 5、 供电简单安全， 只需要在控制室通过一根双绞线远距离给电路提供 24V 直流电， 接 到供电电路的二极管 D44 和 D45 上， 采用桥式电路 （D43。
17、， D44， D45， D46） 也无需担心 24V 直 流电源极性接反问题， 具有安全保护作用 ； 6、 安装方便， 整个传感器电路板可以封装在一个盒子里， 只需将光敏传感器电流信号 接入电路板即可使用， 也可以起到防水防晒的效果。 附图说明 0014 图 1 为太阳能跟踪系统的模块结构图。 0015 图 2 为电路模块中方位角电流信号模块的电路图。 0016 图 3 为电路模块中高度角电流信号模块的电路图。 0017 图 4 为电路模块中光强检测电流信号模块的电路图。 0018 图 5 为电路模块中供电电路模块的电路图。 0019 图 6 为光敏传感器模块的结构示意图。 0020 在图中 。
18、： 1 光敏传感器 ； 2 电路 ； 2-1 方位角测量电路 ； 2-2 方位角比较电路 ； 2-3 方 位角传送电路 ； 2-4 高度角测量电路 ； 2-5 高度角比较电路 ； 2-6 高度角传送电路 ； 2-7 光强 检测电路 ； 2-7-1光强测量电路 ； 2-7-2光强比较电路 ； 2-7-3光强传送电路 ； 2-8供电电路 ； 3 数据处理系统 ； 4 驱动机构 ； 4-1-1 方位角步进电机驱动电路 ； 4-2-1 高度角步进电机驱动 说 明 书 CN 103970153 A 5 3/3 页 6 电路 ； 4-1-2 驱动方位角步进电机 ； 4-2-2 高度角步进电机。 具体实施方。
19、式 0021 下面将结合附图进一步详细说明本发明。 0022 图1示出太阳能跟踪系统的整体模块结构。 光敏传感器1将电流信号传给电路2， 电路 2 将处理过的信号传送到 MCU 数据处理系统 3， MCU 数据处理系统根据相应的光强、 方 位角和高度角信号向驱动机构 4 发送信号， 以调整太阳能装置的方位朝向。驱动机构包括 程序跟踪部分和步进驱动部分， 程序跟踪组分用于在光强不足时根据程序计算太阳位置， 获取可能的最大迎光面。在光强足够时， 信号被方位角步进电机驱动电路 4-1-1 和高度角 步进电机驱动电路 4-2-1 接收处理， 驱动方位角步进电机 4-1-2 和高度角步进电机 4-2-2。
20、 运作调整装置朝向。 0023 电路 2 包括分别用于处理方位角、 高度角和光强电流信号的模块。 0024 图 2 示出方位角电流信号模块。如图中所示， 方位角电流信号模块包括方位角测 量电路2-1、 方位角比较电路2-2和方位角传送电路2-3。 方位角测量电路2-1的LM324 （1A） 和 LM324（1B） 输出端 1 和 7 引脚与方位角比较电路 2-2 的 LM339（A） 输入端 4 和 5 引脚 电连接， 方位角比较器 LM339（A） 的输出端 1 引脚与方位角传送电路 2-3 的 LM324（2B） 输 入端 5 引脚电连接， 方位角传送电路 2-3 输出端为传感器电路 2 。
21、的方位角检测电流信号输 出端。 0025 图 3 示出高度角电流信号模块。如图中所示， 高度角电流信号模块包括高度角测 量电路 2-4、 高度角比较电路 2-5 和高度角传送电路 2-6。高度角测量电路 2-4 的 LM324 （1C） 和 LM324（1D） 的输出端 8 和 14 引脚与高度角比较电路 2-5 的 LM339（B） 输入端 6 和 7 引脚电连接， 高度角比较器 （LM339） （B） 的输出端 2 引脚与高度角传送电路 2-6 的 LM324 （2C） 输入端 9 和 10 引脚电连接， 高度角传送电路 2-6 的输出端为传感器电路 2 的高度角检 测电流信号输出端。 0。
22、026 图4示出光强检测电流信号模块。 光强检测电路2-7包括测量电路2-7-1、 比较电 路 2-7-2、 传送电路 2-7-3， 测量电路的 LM324（2A） 输出端 1 引脚与比较电路的 LM339（C） 输入端 8 引脚电连接， 比较电路的 LM339 输出端 14 引脚与传送电路的 LM324（2D） 输入端 12 引脚电连接， 传送电路的输出端为传感器电路 2 的光强检测电流信号输出端。 0027 图5示出供电电路模块2-8。 供电电路模块2-8用来给所用到的芯片LM324、 LM339 提供电源和一些保护措施。供电电路模块 2-8 与电路制造成一体， 以双绞线接出连接控制 室电。
23、源给电路提供 24V 直流电。供电电路采用桥式电路， 从而无需担心 24V 电源极性接反 问题， 具有安全保护作用。 0028 图 6 示出光敏传感器模块的结构。在该模块中， 示出了 5 个光敏传感器 CN1-5， 其 中 CN1、 CN3 测量方位角， 并连接至方位角测量电路的接入端。CN2、 CN4 测量高度角， 并连接 至高度角测量电路的接入端。CN5 测量光强， 并连接至光强测量电路的接入端。 0029 上面结合附图对本发明的实施方式作了详细的说明， 但是本发明不限于上述实施 方式， 在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内， 还可以在不脱离本发明宗旨的 前提下做出各种变化。 说 明 书 CN 103970153 A 6 1/4 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103970153 A 7 2/4 页 8 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103970153 A 8 3/4 页 9 图 5 说 明 书 附 图 CN 103970153 A 9 4/4 页 10 图 6 说 明 书 附 图 CN 103970153 A 10 。