電路拓撲結(jié)構(gòu)，所述濾波電路包括低通巴爾沃斯濾波器與高通切比雪夫濾波器；所述計算機終端管理系統(tǒng)5包括無線通信模塊和上位機，計算機終端管理系統(tǒng)5通過無線通信模塊與計算機終端7連接；所述太陽光定位系統(tǒng)I包括透過陽光的透明罩11，所述透明罩11位于平臺上，所述平臺中部為凸透鏡13，所述平臺的凸透鏡13外周設(shè)有4個光電二極管12，且相鄰光電二極管12之間的距離相等，所述凸透鏡13下部為鏡筒14，所述鏡筒14底部設(shè)置有四象限光電探測器15 ;所述執(zhí)行機構(gòu)4包括通過多重齒輪進行減速調(diào)節(jié)的機械傳動機構(gòu)41，所述機械傳動機構(gòu)41上設(shè)置有控制太陽能電池板44的水平方向的減速步進電機一 42、控制太陽能電池板44的豎直方向的減速步進電機二 43和太陽能電池板44。所述FPGA主控芯片為Cyclone IV系列的EP4CE15F17C8芯片；所述晶振為50MHz有源晶振；所述FLASH芯片由AM29LV320并行FLASH芯片和M25P64串行FLASH芯片集合而成；所述SDRAM芯片為IS61LV25616的SDRAM芯片；所述E2PR0M芯片為24L04的E2PR0M芯片；所述USB接口為CH376支持USB主機模式與USB從機模式的USB接口。所述上位機中安裝有通過GUI工具設(shè)計的可視化良好、操作簡潔的運行控制界面。
[0020]系統(tǒng)根據(jù)由多個光電二極管12組成的初步定位裝置接受太陽光產(chǎn)生電壓差，由電壓差，主控系統(tǒng)控制減速步進電機粗調(diào)方位角，使得太陽光照射到以四象限光電探測器15為主的精確定位裝置；由于四象限光電探測器15的高靈敏以及太陽光照射到探測器四個象限的光強不同，因而探測器將產(chǎn)生強度不同的四個電壓值，系統(tǒng)根據(jù)這些電壓值控制減速步進電機以及機械傳動結(jié)構(gòu)進行精確調(diào)節(jié)，確保太陽能電池板44與太陽光保持最大的接觸面。
[0021]在信號調(diào)理電路2中，模擬信號調(diào)理電路2由低通巴爾沃斯濾波器與高通切比雪夫濾波器相結(jié)合的濾波電路及運算放大電路組成，濾波器濾除壞境中存在的雜波以及系統(tǒng)自身存在的熱噪聲等影響因素，同時，太陽光定位系統(tǒng)I產(chǎn)生的有效值為mV級電壓不能滿足后續(xù)信號處理的要求，則需要進行信號放大為V級電壓。將經(jīng)模擬電路處理的電壓信號進入以16位高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7606為核心的二值化電路拓撲結(jié)構(gòu)，高精度的數(shù)字信號是后續(xù)主控電路對整個系統(tǒng)進行控制的依據(jù)。
[0022]以FPGA為主控芯片的主控系統(tǒng)是是整個系統(tǒng)的核心處理器，太陽光實時跟蹤系統(tǒng)中的數(shù)字信號處理、PWM波產(chǎn)生及調(diào)制、與上位機無線通信、太陽能電池板44角度調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)存儲與發(fā)送、JTAG程序下載等都是基于主控系統(tǒng)處理的。主控系統(tǒng)依據(jù)傳感器輸入經(jīng)高精度信號調(diào)理電路2處理的數(shù)字信號輸出PWM波對減速步進電機進行在線實時調(diào)節(jié)，同時，機械傳動裝置通過多重齒輪減速調(diào)節(jié)，減小調(diào)節(jié)過程的誤差，實現(xiàn)高精度調(diào)節(jié)。
[0023]以上所述實施例僅僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本實用新型的范圍進行限定，在不脫離本實用新型設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本實用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進，均應(yīng)落入本實用新型的權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于FPGA的太陽光實時跟蹤裝置，包括太陽光定位系統(tǒng)、執(zhí)行機構(gòu)和電源模塊，其特征在于，所述太陽光定位系統(tǒng)通過信號調(diào)理電路與FPGA主控系統(tǒng)連接；所述FPGA主控系統(tǒng)分別連接執(zhí)行機構(gòu)和計算機終端管理系統(tǒng)；所述太陽光定位系統(tǒng)、執(zhí)行機構(gòu)和計算機終端管理系統(tǒng)均與電源模塊連接；所述FPGA主控系統(tǒng)包括FPGA主控芯片，所述FPGA主控芯片分別與晶振、JTAG下載接口、FLASH芯片、SDRAM芯片、E2PR0M芯片、USB接口和顯示接口連接；所述信號調(diào)理電路包括濾除壞境中的雜波以及系統(tǒng)自身的熱噪聲影響因素的濾波電路、運算放大電路和二值化電路拓撲結(jié)構(gòu)，所述濾波電路包括低通巴爾沃斯濾波器與高通切比雪夫濾波器；所述計算機終端管理系統(tǒng)包括無線通信模塊和上位機，計算機終端管理系統(tǒng)通過無線通信模塊與計算機終端連接；所述太陽光定位系統(tǒng)包括透過陽光的透明罩，所述透明罩位于平臺上，所述平臺中部為凸透鏡，所述平臺的凸透鏡外周設(shè)有若干光電二極管，所述凸透鏡下部為鏡筒，所述鏡筒底部設(shè)置有四象限光電探測器；所述執(zhí)行機構(gòu)包括通過多重齒輪進行減速調(diào)節(jié)的機械傳動機構(gòu)，所述機械傳動機構(gòu)上設(shè)置有控制太陽能電池板的水平方向的減速步進電機一、控制太陽能電池板的豎直方向的減速步進電機二和太陽能電池板。
2.如權(quán)利要求1所述的基于FPGA的太陽光實時跟蹤裝置，其特征在于，所述FPGA主控芯片為Cyclone IV系列的EP4CE15F17C8芯片；所述晶振為50MHz有源晶振；所述FLASH芯片由AM29LV320并行FLASH芯片和M25P64串行FLASH芯片集合而成；所述SDRAM芯片為IS61LV25616的SDRAM芯片；所述E2PR0M芯片為24L04的E2PR0M芯片；所述”8接口為CH376支持USB主機模式與USB從機模式的USB接口。
3.如權(quán)利要求1所述的基于FPGA的太陽光實時跟蹤裝置，其特征在于，所述光電二極管為4個，且相鄰光電二極管之間的距離相等。
4.如權(quán)利要求1所述的基于FPGA的太陽光實時跟蹤裝置，其特征在于，所述上位機中安裝有通過GUI工具設(shè)計的可視化良好、操作簡潔的運行控制界面。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于FPGA的太陽光實時跟蹤裝置，所述裝置包括太陽光定位系統(tǒng)、執(zhí)行機構(gòu)和電源模塊，所述太陽光定位系統(tǒng)通過信號調(diào)理電路與FPGA主控系統(tǒng)傳連接；所述FPGA主控系統(tǒng)分別連接執(zhí)行機構(gòu)和計算機終端管理系統(tǒng)；所述太陽光定位系統(tǒng)、執(zhí)行機構(gòu)和計算機終端管理系統(tǒng)均與電源模塊連接。本實用新型能使太陽能電池板與太陽光保持最大的接觸面，使太陽能電池板保持最高的發(fā)電效率，同時，抗干擾能力強，對于突發(fā)事件的響應(yīng)速度快。本裝置不僅適用于規(guī)模較大的太陽能發(fā)電，也適合于家庭太陽熱水器等利用太陽能的設(shè)備。
【IPC分類】G05D3-12
【公開號】CN204536917
【申請?zhí)枴緾N201520167430
【發(fā)明人】蔣敏蘭, 鄭華清
【申請人】浙江師范大學(xué)
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年3月24日