Princípio de funcionamento do sistema Tracker e design de hardware

A intensidade da luz do sol está mudando em tempo real com o tempo, quando a intensidade da luz é boa, o sensor fotoelétrico é mais sensível à luz, então escolha o modo de rastreamento automático (ou seja, Rastreamento fotoelétrico); quando o tempo está ruim, a intensidade da luz é fraca, a reflexão difusa do agravamento do sensor fotoelétrico produz grande interferência, neste caso, escolha o modo de rastreamento fixo. O sinal do sensor é processado através de um circuito específico e entrada no microcontrolador, após o processamento do programa interno do microcontrolador para obter o ângulo de desvio da posição do sol e, em seguida, acionar o motor para obter um rastreamento preciso do sol.

Seleção do chip de controle principal

O AT89C51 Microcontrolador é usado como o núcleo do sistema. A principal função desta unidade é receber o sinal emitido pelo circuito de detecção fotoelétrico, segundo o qual o sinal é usado para controlar o circuito de acionamento do motor, realizando assim o controle do motor e, portanto, o rastreamento do sol. O seguinte é uma breve introdução ao AT89C51 Tipo microcontrolador.

O AT89C51 Microcontrolador é amplamente utilizado para suas funções poderosas, que são as seguintes:

Regravável 4KB programa de memória Flash.

Operação estática do ②All: 0 ~ 24Hz.

Discrição de memória do programa de 3 níveis.

3. 128X8-bit RAM interna.

Vs. 32 linhas de E/S programáveis.

⑥Dois temporizadores/contadores de 16 bits.

⑦ 5 fontes de interrupção.

⑧Canais seriais programáveis.

Design do controlador de energia

Uma parte importante do sistema geral é o controlador, cujo desempenho afeta diretamente a vida útil do sistema, especialmente a vida útil do pool de armazenamento. Existem dois tipos básicos de controladores em sistemas fotovoltaicos: controladores divididos e controladores em série. Um controlador dividido é usado para alterar ou dividir a corrente de carregamento da bateria e tem um grande dissipador de calor para dissipar o calor gerado pelo excesso de corrente. A maioria dos controladores de toque são projetados para sistemas com menos de 30A de corrente. Os controladores da série desconectam a corrente de carregamento desconectando a matriz PV. Existem muitos tipos diferentes de controladores de divisão e série, mas em geral ambos os tipos de controladores podem ser projetados para operação de estágio único ou múltiplo. Os controladores de estágio único desconectam a matriz apenas quando a tensão atinge seu nível máximo; enquanto os controladores de vários estágios permitem o carregamento em diferentes correntes conforme a bateria se aproxima da carga total, o que é um método de carregamento eficiente. À medida que a bateria se aproxima do estado de carga total, sua resistência interna aumenta e ela é carregada com uma corrente baixa, o que reduz a perda de energia.

Quando o sistema funciona, o controlador realiza as principais funções, como gerenciamento do status de trabalho do sistema, gerenciamento da capacidade restante da bateria, controle de carregamento MPPT (rastreamento máximo de energia fotovoltaica) da bateria, controle de comutação da energia principal e energia de backup e compensação de temperatura da bateria. O controlador usa MCU de grau industrial (microcontrolador) como o controlador principal, através da medição da temperatura ambiente, a tensão do módulo da bateria e da célula solar, corrente e outros parâmetros do julgamento de detecção, controle de dispositivos MOSFET (tubo de efeito semicondutor de óxido metálico) para ligar e desligar, Para conseguir uma variedade de funções do controle e da proteção, e a bateria para jogar um papel na proteção da sobrecarga, sobre a proteção da descarga. Outras funções adicionais, como interruptor de controle de luz, interruptor de controle de tempo deve ser as funções auxiliares do controlador. O controlador é o componente chave de todo o sistema atuando como um gerente, e sua maior função é o gerenciamento geral da bateria. Como a bateria tem características de auto-recuperação de tensão, quando a bateria está no estado de descarga excessiva, o controlador cortou a carga e, em seguida, a recuperação da tensão da bateria, de modo a desempenhar um papel na proteção da bateria.

O circuito de seção de controle de projeto contém: circuito conversor de DC-DC, circuito de aquisição de dados, circuito conversor A/D, circuito de controle de microcontrolador e seção de exibição de status. O projeto do microcontrolador da série ATMEL AT89C51 como o centro de controle da combinação de hardware e software, o uso de dois resistores da série conectados em paralelo em ambas as extremidades da bateria, a bateria, amostragem de tensão da célula solar na forma de divisão de tensão, Enviado para o conversor A/D para obter um valor de tensão de sinal digital e, em seguida, o sinal é enviado para o microcontrolador para processamento. Saída do microcontrolador através do circuito do optoacoplador para controlar o tubo MOSFET. A condução do tubo MOSFET de controle é a modulação por largura de pulso (PWM), de acordo com as mudanças de carga programadas para modular a polarização da porta do tubo MOSFET para atingir a função de comutação. De acordo com o projeto do programa quando a tensão da bateria detectada é inferior a 12V, o modo de carregamento está até carregando, o tubo MOSFET Q1 está totalmente ligado, ou seja, o ciclo de trabalho do pulso é máximo; quando a tensão da bateria detectada é de 12 ~ 14,5 V, o modo de carregamento está flutuando carregamento, MOSFET tubo Q1 on e off ciclo de trabalho torna-se menor; quando a tensão da bateria detectada é igual a 15V, MOSFET tubo Q1 corte de carregamento parar. Parada de carregamento de corte do tubo MOSFET Q1. Quando a tensão da bateria detectada é inferior a 10,8 V, o tubo MOSFET Q2 se fecha para interromper a descarga.

Parte de controle do programa

Todo o projeto do programa inclui modo de rastreamento de detecção fotoelétrica, modo de rastreamento de trilha fixa solar, parte do relógio, parte de exibição. Ou seja, após a inicialização, o poder de reset, o sistema entra no manipulador de interrupção de habilitação e entra no modo de espera; se for diurno, o sistema julgará se está ensolarado ou nublado através do fotodiodo, quando está ensolarado, o sistema entra no modo de rastreamento fotoelétrico, Quando está nublado, o sistema entra no modo de rastreamento de trilha fixa do sol.

A detecção de dia ou noite é julgada por INT0. Desde que o INT0 detecte um baixo potencial, o sistema entra no programa de serviço de interrupção, ou seja, O estado de espera. E a detecção de sol ou nublado é obtida por consulta de porta de E/S, embora o método de consulta de porta de E/S precise detectar constantemente a mudança de nível de E/S, o microcontrolador funciona rápido o suficiente para atingir o efeito desejado.

No modo de fotorastreamento: O sistema primeiro detecta se o fotodiodo localizado no centro do disco está exposto à luz, o que é determinado pela detecção dos potenciais altos e baixos dos pinos do microcontrolador correspondentes ao fotodiodo. Se o sistema detectar que o sensor está iluminado, o sistema de controle de software atrasa por 15 min. Se o sistema detectar que o sensor não está iluminado, o sistema detecta cada um dos quatro fotodiodos ao seu redor e, se detectar que o pino do microcontrolador correspondente ao fotodiodo está baixo, significa que o fotodiodo está iluminado, E, em seguida, o sistema comanda o motor correspondente a este fotodiodo para se mover na direção especificada. O sistema então comanda o motor correspondente a este fotodiodo para girar na direção especificada até que o sensor seja iluminado, completando assim a finalidade de rastrear o sol.

No modo de rastreamento de trilha fixa solar, quando está nublado, o modo de rastreamento fotoelétrico não pode rastrear com precisão, portanto, o modo de rastreamento de trilha fixa solar está habilitado para rastreamento. Este modo está relacionado apenas à hora e localização e não é afetado pela intensidade da luz solar, o que exatamente compensa o defeito que o modo de rastreamento fotoelétrico não pode rastrear corretamente em dias nublados.

O programa de serviço de interrupção é usado no sistema. Quando o INT0 detecta um baixo potencial no estado de apagão, o sistema entra no manipulador de interrupção e comanda o motor para parar de girar.