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CN101257267B - 昼夜工作太阳能电池控制装置 - Google Patents

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CN101257267B
CN101257267B CN2008100245145A CN200810024514A CN101257267B CN 101257267 B CN101257267 B CN 101257267B CN 2008100245145 A CN2008100245145 A CN 2008100245145A CN 200810024514 A CN200810024514 A CN 200810024514A CN 101257267 B CN101257267 B CN 101257267B
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鲍培特
史硕嘉
高惠斌
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周进
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Abstract

昼夜工作太阳能电池控制装置，装置由机械部分和电路控制部分构成，机械部分是步进电机和啮合的齿轮传动装置构成，步进电机控制电路是由昼夜翻转控制信号电路构成；信号电路所提供的信号是每0.05-0.2秒输出一个步进电机脉冲信号，并设有一个8-15秒的定时电路；另外，每次翻转启动的信号即“启动旋转”由人工光源启闭的信号构成。跟踪太阳和照明光源的偏转从而提高太阳电池的能量转换效率，并且配合超级电容器充电电路的应用，晚间光线仍然能使太阳能电池具有能量转化并被储存，而且本发明的结构简单，使用方便。

Description

昼夜工作太阳能电池控制装置
技术领域：
本发明涉及太阳能电池工作的控制装置，尤其是昼夜工作太阳能电池控制装置。
背景技术
太阳能电池一般被认为只在白天有阳光时工作，当然此时具有最大的工作效率，也有工作控制装置用于追踪太阳的偏转从而提高能量转换效率，但显然不认为太阳能电池能昼夜工作。然而，随着超级电容器电路的应用，晚间光线仍然能使太阳能电池具有能量转化并被储存。目前尚无此方案的设计。
发明内容
本发明的主要目的在于延长太阳能电池板的工作时间，从而提高其24小时内的总发电量，以部分解决太阳能电池工艺目前存在的转化效率低、对工作环境要求苛刻、投入产出比过高等问题。传统的太阳能电池相对日照位置固定，夜间发电量为零，白天亦受日照条件的影响。
本发明的技术方案是：昼夜工作太阳能电池控制装置，装置主要分为机械部分和电路控制部分。机械部分是步进电机和啮合的齿轮传动装置构成，步进电机控制电路是由昼夜翻转控制信号电路构成；步进电机控制电路是：信号电路所提供的信号是每0.05-0.2秒输出一个步进电机脉冲信号，并设有一个8-15秒的定时电路，如持续10秒钟；另外，每次翻转启动的信号即“启动旋转”由人工光源启闭的信号控制。本发明能够在控制电路的信号下带动长条形太阳能电池板180度左右的转动，根据需要以及光照条件控制太阳能电池板，使其在每个时段都能够在现有的光照条件下最好的工作。
本发明的有益效果是：跟踪太阳和照明光源的偏转从而提高太阳电池的能量转换效率，并且配合超级电容器充电电路的应用，晚间光线仍然能使太阳能电池具有能量转化并被储存，而且本发明的结构简单，使用方便。
附图说明
图1整体设计图
图2工作模式示意图
图3是定时电路图
图4是控制正反转的信号时序图
图5是控制转动信号的信号时序图
图6是每个翻转时段内包括100个小信号的信号时序图：
具体实施方式
整体结构及工作模式如图1所示
机械部分：
步进电机可根据对于需要，选中各种市场上的不同静力矩、定位力矩的“六引线”步进电机。如：42BYG228型步进电机。转动精度为1.8度，可以根据信号较为精确地控制转动的角度，并且可以实现顺时针转动、逆时针转动两种转动方向；静力矩(HoldingTorque)为2000g·cm，定位力矩(Detent Torque)为220g·cm。步进电机和啮合的齿轮传动装置(包括采用1∶10-20的变速箱)构成，一般而使机械传动机构偏转180度足够符合满足太阳能电池的应用和满足既有太阳光线又符合晚间照明的工作条件。
电路部分：
1、步进电机控制器
步进电机控制器采用集成六线步进电机驱动器，共有12个端口。
Figure S2008100245145D00021
2、信号电路
根据步进电机控制器的要求，若要电池板旋转180度，信号电路所提供的信号需要是每0.1秒输出一个脉冲信号，持续10秒钟；另外，每相邻的两次旋转所应当提供不同的正转(+5V)/反转(0V)信号。“启动旋转”可以由人工光源的信号控制，即：人工光源启用时，将电池板旋转至面向光源位置；人工光源关闭时，旋转至面向太阳位置。定时电路由时基电路构成。如图3所示。
大致时序图如下：图4时序图是控制正反转的信号时序图
控制正反转的信号时：高电平时正转，低电平时反转
图5是控制转动信号的信号时序图，转动信号：高电平转，低电平不转，即图中T1为翻转时段，T2为静止时段
周期时间T为：T＝T1+T2＝(Ri+Rii+Riii)*C*ln2
T1与T2的比例为(Ri+Rii)/(Rii+Riii)
图6中每个翻转时段内包括100个小信号：
T1′+T2′＝t0＝T1/100＝(R1+R2)*C*ln2。
为了减小人工光源的发热效应(可引发太阳能电池效率的降低)的影响，我们还将对太阳能电池板进行水膜隔热处理。

Claims (3)

1.昼夜工作太阳能电池控制装置，太阳能电池控制装置由机械部分和电路控制部分构成，机械部分是步进电机和啮合的齿轮传动装置构成，其特征是电路控制部分为步进电机控制电路和由昼夜翻转控制信号电路构成；信号电路所提供的信号是每0.05-0.2秒输出一个步进电机脉冲信号，并设有一个持续10秒钟的定时电路；另外，每次昼夜翻转启动的信号即“启动旋转”由人工光源启闭的信号构成；每相邻的两次旋转提供不同的正转+5V/反转0V信号，“启动旋转”由人工光源的信号控制，即：人工光源启用时，将电池板旋转至面向光源位置；人工光源关闭时，旋转至面向太阳位置。
2.根据权利要求1所述的昼夜工作太阳能电池控制装置，其特征是定时电路由时基电路构成。
3.根据权利要求1所述的昼夜工作太阳能电池控制装置，其特征是步进电机采用六引线42BYG228型步进电机。
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