专利名称：智能型太阳角度探测仪的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及智能型太阳角度探测仪，包括太阳的方位角和高度角。
背景技术：
目前国内外采用的跟踪太阳的方法主要有三种方式视日运动轨迹跟 踪、光电跟踪、视日运动轨迹跟踪和光电跟踪相结合。视日运动轨迹跟踪 需描述太阳的运动规律，公式复杂，计算量大；光电跟踪通常在特殊结构 上布置一定数量的光敏元件，检测方式分为开关量检测和模拟量检测方式 两种。采用开关量检测方式时，不同的太阳入射角会导通不同的光敏元件 组合，通过这种组合来确定光线角度，但这种方式测量精度差，需要较多 的光敏元件；模拟量检测方式测量通过在不同位置的光电池的输出短路电 流来计算太阳光角度，这种方式虽然可减少光敏元件的数量，但因光电池 特性不一致会产生较大的误差。为减少周围环境发射光线的影响，通常将 光敏元件放置在特殊的暗盒中，利用透镜等光学元件聚光，基本消除了发 射光的影响。但采用上述方法测量角度范围较小。采用无遮挡方式测量虽 可以扩大测量范围，必须解决光敏元件的不一致和反射光的影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种精度高、抗干扰能力强、超低功耗、工作稳 定、性价比高的智能型太阳角度探测仪。
本发明包括三组光电池探测器，各光电池探测器分别连接电流电压转 换电路，各电流电压转换电路分别连接有相应的电压放大器，三组电压放 大器分别接入DSP系列数字信号处理器MC56F8037; DSP系列数字信号 处理器MC56F8037通过三个I/O 口输出高低电平分别连接三组电机驱动器，各电机驱动器连接相应的X、 Y、 Z向步进电机；在所述各X、 Y、 Z 向步进电机上分别连接一组行程开关，各组行程开关的输出端连接一组驱 动器，每组驱动器的输出端连接入DSP系列数字信号处理器MC56F8037; 所述三组光电池探测器分别固定在X、 Y、 Z向步进电机的输出轴上。
利用光电池的短路电流与太阳辐射强度的线性关系，得出了光电池短 路电流由反射分量和太阳光入射分量两部分组成，短路电流的反射分量与 太阳光线入射角无关的，短路电流的入射分量与光电池平面法线和入射光 线的夹角成余弦关系的结论。本发明通过光电池绕X y Z轴旋转而测得的 一组短路电流曲线，利用DFT运算检测波形初相位的方法，实现通过光电 池的一次旋转即可测量一个角度值。采用本方法具有下列优点 一是、利 用旋转一周得到的一组数据检测正弦波形的初相位，减少了偶然测量的影 响，相位值与反射分量大小和入射分量幅值无关，消除了因太阳辐射强度 的影响；二是、相位计算值没有利用多个光电池的测量数据，消除了光电 池特性的不一致性的影响；三是、没有采用特殊的光学系统，仅利用廉价 的三块光电池和三个步进电机，在无遮挡的一般环境中测量，测量范围大， 降低系统成本。四是、采用DSP系列数字信号处理器MC56F8037，光电 池短路输出电流信号，利用运算放大器虚短的原理实现电流电压转换，精 确度高，提高了系统对太阳方位角和高度角的测量精度，系统抗干扰能力 强，性能稳定，性价比高，能适应各种环境。故，本发明实现了精度高、 抗干扰能力强、超低功耗、工作稳定、性价比高、适应各种环境的设计目 的。
另，本发明还在DSP系列数字信号处理器MC56F8037上设置RS-232 通信电平转换接口。可为上位机提供通讯接口。
为了对数字信号处理器内部的FLASH进行读写，还可在DSP系列数 字信号处理器MC56F8037上连接JTAG接口电路。
图l为本发明组成结构框图。
图2为本发明结构框图。
图中，l是光电池探测器，2是电流电压转换电路，3是反相电压放大 器电路，4是数字信号处理芯片DSP， 5是电机驱动电路，6是步进电机， 7是行程开关，8是行程开关驱动电路，9是RS232转换电路，10是探 测仪外形，ll是X轴方向电机和光电池，12是Y轴方向电机和光电池， 13是Z轴方向电机和光电池，14是黑色圆盘，15是RS232通讯接口。
具体实施例方式
结合附图进一步说明本发明，太阳角度探测仪装置的被测量通常包括: 太阳方位角、高度角、三个步进电机的初始位置等，分别在垂直于X、 Y、
Z轴的平面上安装三个X、 Y、 Z向步进电机6，并在X、 Y、 Z向步进电 机6的输出轴上分别固定连接光电池探测器1，让光电池绕三个轴匀速旋 转，采集太阳辐射的强度，通过光电池将其转换为短路电流，输入电流电 压转换电路2进行电流电压转换，电流电压转换电路2由LM358运算放 大器和外围电路组成，利用放大器虚短的原理实现电流和电压的转换，转 换后的电压信号输入到反相电压放大器3，电压放大器3由LM358运算 放大器和外围电路组成，经过阻容低通滤波后输入DSP系列数字信号处理 器MC56F8037 4进行处理。
DSP系列数字信号处理器MC56F8037 4 (U2)通过三个I/O 口输出 高低电平，分别输入到三组步进电机驱动器U3 5， U3采用ULN2003， 通过三组U3分别驱动三组步进电机6旋转，实现对太阳能强度信号的采 集。
分别与三组步进电机6的轴相连的光电初始位置行程开关7采用开关
5型霍尔传感器OH3020，采集光电的初始位置，采集的信号输入到反相缓 冲驱动器8，驱动器8采用SN7404，驱动器8输出信号输入到DSP系 列数字信号处理器MC56F8037 4 (U2)的普通I/O 口，实现对光电初始 位置的采集。
RS-232通信电平转换接口 9电路中采用MAX3232芯片，DSP系列数 字信号处理器MC56F8037 4 (U2)使用异步串行通信总线时数据通过 MAX3232进行电平转换，并经过RS-232送入电脑或由电脑发送到DSP系 列数字信号处理器MC56F8037 4 (U2)。
在DSP系列数字信号处理器MC56F8037上连接JTAG接口电路10。
权利要求
1、智能型太阳角度探测仪，其特征在于包括三组光电池探测器，各光电池探测器分别连接电流电压转换电路，各电流电压转换电路分别连接有相应的电压放大器，三组电压放大器分别接入DSP系列数字处理器MC56F8037；DSP系列数字信号处理器MC56F8037通过三个I/O口输出高低电平分别连接三组电机驱动器，各电机驱动器连接相应的X、Y、Z向步进电机；在所述各X、Y、Z向步进电机上分别连接一组行程开关，各组行程开关的输出端连接一组驱动器，每组驱动器的输出端连接入DSP系列数字信号处理器MC56F8037；所述三组光电池探测器分别固定在X、Y、Z向步进电机的输出轴上。
2、 根据权利要求1所述智能型太阳角度探测仪，其特征在于在DSP系列数字信号处理器MC56F8037上设置RS-232通信电平转换接口 。
3、 根据权利要求1所述智能型太阳角度探测仪，其特征在于在DSP系列数字信号处理器MC56F8037上连接JTAG接口电路。
全文摘要
智能型太阳角度探测仪，智能型太阳角度探测仪，包括太阳的方位角和高度角。包括三组光电池探测器，各光电池探测器分别通过电流电压转换电路连接相应的电压放大器，三组电压放大器分别接入数字信号处理器；数字信号处理器通过三个I/O口输出高低电平分别连接三组电机驱动器，各电机驱动器连接相应的X、Y、Z向步进电机；步进电机上分别通过行程开关连接驱动器，每组驱动器的输出端连接入数字信号处理器；三组光电池探测器分别固定在X、Y、Z向步进电机的输出轴上。本发明精度高、抗干扰能力强、超低功耗、工作稳定、性价比高。
文档编号G01C1/00GK101482407SQ20081024275
公开日2009年7月15日 申请日期2008年12月30日 优先权日2008年12月30日
发明者松 刘, 史旺旺, 朱燕青, 鹏 杨 申请人:扬州大学