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介绍

太阳追踪器是一种跟踪太阳每天从东向西移动的装置。当太阳在天空中移动时，太阳能跟踪器被用来保持太阳能收集器/太阳能电池板直接朝向太阳。使用太阳能跟踪器增加了太阳能电池板接收的太阳能量，并提高了产生的热/电的能量输出。太阳能跟踪器可以提高太阳能电池板的产量20-30%，这提高了太阳能电池板项目的经济性。

太阳能跟踪器主要用于地面安装的太阳能发电场，其能量收集能力大于1 MW。在住宅屋顶装置上使用太阳能跟踪器更加困难。水平单轴跟踪器通常用于大型分布式发电项目和公用事业规模项目。

主动跟踪器使用马达和齿轮传动系统来根据控制器的指令来引导跟踪器，响应太阳的方向。由于电动机消耗能量，人们只希望在必要时使用它们。

活动跟踪器的类型

单轴跟踪器有一个作为旋转轴的自由度。单轴跟踪器的旋转轴通常是沿着真正的北子午线对齐的。使用先进的跟踪算法可以将它们对准任何基本方向。单轴跟踪器有几种常见的实现。

双轴跟踪器有两个自由度作为旋转轴。这些轴相互垂直。相对于地面固定的轴可以被认为是主轴。与主轴相关的轴可以被认为是次轴。双轴跟踪器有几种常见的实现。它们是根据它们的主轴相对于地面的方向分类的。

单轴太阳跟踪器由Dialog实现GreenPAK所示,图1．

单轴太阳能跟踪器与集成电压调节器充电

图2显示GreenPAKSLG46531V的逻辑实现为单轴太阳跟踪器。示意图被分割，以划分离散的功能。

这个电路的主要目的是控制电机，使太阳能电池板，使阳光直接落在电池板的表面，从而产生最大可能的电能。

使用马达驱动的太阳能电池板的旋转

通过使用测试按钮1和2，可以手动移动电机驱动器，直接将它们的信号输入到GreenPAK．另外，光传感器1和2产生信号GreenPAK的逻辑决定了专家组应该转向哪一方。系统运行的模式GreenPAK操作(手动或自动)取决于PIN4的状态，可以是逻辑0或逻辑1。模式由外部交换机决定。

光传感器1 (PIN6)、光传感器2 (PIN10)、按钮1 (PIN2)和按钮2 (PIN3)分别表示输入GreenPAK这是转动面板所必需的。的输出GreenPAK用于控制电机驱动器的输出均由GreenPAKASM。电机驱动器由两个继电器组成，由控制器控制GreenPAK．

ldr用于光传感器(图3）.光相关电阻器，或光敏电阻器，是一种无源电子元件，其电阻随光强的增加而降低。

图4显示PIN4的输入，用于手动或自动电机控制模式的选择。当选择手动模式时，MUXs 3-L0和3-L1通过测试按钮1和2产生的信号。这些信号触发ASM中相应的状态，之后ASM产生相应的输出信号来控制电机驱动器。MUXs 3-L0和3-L1选择Auto模式通过ACMP0和ACMP1产生的信号，ACMP0和ACMP1根据LDR输出的状态产生信号。有一个选项可以通过使用故障检测关闭ACMP0和ACMP1来关闭自动模式。“LUT0”和“LUT1”用于将ASM设置为默认状态。只有当ASM处于0状态时，电机才会停止运动。

尽管2位LUT0和2位LUT1可以触发ASM改变到stat0，它也可以通过在ASM的nRESET IN使用HIGH(逻辑1)信号来重置ASM。当面板移动到一个终端位置(限位开关)时，这将停止电机。当位置开关按下时，ASM将复位并进入状态0。在这两种情况下(东端和西端位置)的停止是用相同的方式实现的。该系统还具有防止电机过载的能力。如果驱动太阳能电池板的马达因某种原因卡住，IC2 (SLG59H1005，见图7)将检测通过电机的电流已超过设定的电流限制，并将发送信号给GreenPAK这将关闭ASM，因此电机将关闭以及。

通过按下连接到PIN5的开关，可以再次运行系统。图8显示电机在终端位置停止和电机过载预防的逻辑。

为了使ASM功能，nReset引脚必须是高的。系统开机时，初始状态DFF7和CNT2/DLY3设置为逻辑1 (HIGH)。CNT2/DLY2也设置为OneShot。从图中可以清楚的看到AND逻辑电路的所有输入都是逻辑1，因此我们在ASM nReset上有逻辑1。让我们假设太阳能电池板在东西限位开关之间的某个地方，它正在向西限位开关移动。当触发西限位开关时，引脚14将发生从低到高的变化。该变化将被转移到或逻辑电路的一个热点块cnt2 /DLY2输入，这将产生一个变化从高到低，并重置ASM。然后，ASM将切换到状态0，电机将停止。我们可以看到区块DLY0也连接到PIN 14。

引脚14上从低到高的变化发生32毫秒后，DLY0将激活单触发块CNT6/DLY6，该块将生成信号并将ASM切换到状态零位置。零位状态命令面板转向东方，即返回起始位置并等待日出。当太阳能电池板触发东部限位开关时，它还将通过OR逻辑电路触发一次触发块CNT2/DLY2。OneShot块CNT2/DLY2将生成重置ASM的信号，并将ASM设置为状态0，电机将停止。如果电机在运行过程中卡住，它将消耗更多电流。IC2将检测到通过电机的电流超过限值，并向PIN13和ACMP2发出信号。该信号将改变DFF7的状态。DFF7输出将为低，并将禁用ASM，从而禁用电机。

采用ACMP2、CNT2/DLY2、DFF7和3-L6实现ASM的复位逻辑。CNT2/DLY2被设置为单脉冲工作模式，无论外部电路产生的逻辑单元电压在DLYIN输入端出现多长时间，只产生一个脉冲。

SLG59H1005电路的输出IOUT外接在单片机的PIN13上GreenPAK．根据通过电机的电流，即通过IOUT上的SLG59H1005，我们将得到与电流相等的电压，根据公式:

VIOUT =RIOUT * 10uA/A

其中，RIOUT是SLG59H1005电路的GND和引脚IOUT之间的电阻。

除了使用该电路测量通过电机的电流外，本设计还实现了电机的功率控制器。如果面板上的电压低于一定的水平，电机的电源就会丢失。

当太阳开始落山，面板沿太阳到达其末端位置时，面板上的电压开始下降，低压电路如图所示图12，当电压降至一定水平以下时进行检测，并产生输出信号，导致PIN9为GreenPAK．这个信号用于将面板返回到默认位置(东端)。

图10:CNT配置

图11:DFF配置

IC4是低功率双放大器，其中AMP1检测低电压，AMP2切断电机电源。“AMP1”中的电压阈值高于“AMP2”中的电压阈值，因为在SLG59H1005完全切断电机电源之前，电机需要电源将面板移动到默认位置。此外，当面板上的电压低于一定水平时，移动面板的电机的自动控制将被禁用。这是通过关闭ACMP0和ACMP1实现的，无论传感器状态如何，ACMP0和ACMP1都将不起作用。

如果外部电路检测到面板上的电压下降，不管OSC0振荡器的输出，PIN16保持MOSFET在降压调节器的功率级，并将电压传递给太阳能电池板。如果面板的位置与初始位置不同，CNT6将产生一个脉冲，触发ASM变为状态0，面板将回到默认位置。当低电压或风故障(PIN9或PIN8)信号高时也会发生这种情况。

强风会损坏面板系统。因此，可以选择向该系统添加风传感器。该传感器提供有关风速的信息，并输入到Pin8。

巴克(降压)监管机构

太阳能电池板产生的电流大小取决于落在太阳能电池板表面的光的强度。因此，直接从面板充电是不可取的，需要调节电压。buck调节器用来调节电池充电时的电压。电池充电采用恒压(CV)模式，即即使面板上的电压升高，稳压器的输出电压也保持不变。采用CV模式的原因是为了防止过充。

图16显示了buck调节器的电路原理图，该电路用于测量充电电流。测量到的充电电流决定了何时结束电池充电过程。图18突出了Buck调节器的逻辑。

用于终止蓄电池充电过程的电路

结束充电过程的电路由LM358运算放大器实现的两个阶段组成。该电路的第一级包括检测通过电阻R5的电流(在任何给定时间，通过R5的电流等于电池充电的电流)。第一阶段然后转换电压，导致电压比较器的输入在第二阶段的开始。电阻R11和R12定义充电过程终止时的电流。放大第一级为G=2000。如果电流低于500毫安，则充电结束。R12设置为100k，计算R11。计算公式如下:

V_R5=R5*I_球棒= 0.002Ω * 0.5 a = 0.001 v， VR5 - r5上的电压，ibat -通过电池的电流

V_O= g * v_R5= 2000 * 0.001 * 2000 v = 2 v，第一级输出电压

降压调节器–GreenPAK逻辑和计算

如果终止充电(PIN7)电路输出为“HIGH”，则需要对电池进行充电。PIN16直接控制buck稳压器中的顶栅MOSFET。引脚16由降压反馈和外部电流传感器仲裁。使用OSC0作为时钟确保了功率级、占空比和频率的一致性。使用这两个参数和其他需要的参数，降压功率级的计算值如下所示:

D = 50%,工作周期

fs = 1 mhz,开关频率

IOUT (max) = 3,输出电流

Vout = 14.0 v，期望输出电压

η = 85%，转换器的效率

ΔV_出=500毫伏，所需输出电压纹波

∆我_l= (0.2 to 0.4) * I_(最大)= 0.2 * 3a = 0.6a，电感纹波电流

我_F=我_(最大)* (1- d) = 1, a，二极管正向电流

P_D=我_F*五_F= 0.75 w，二极管功率损耗

根据计算的降压功率级参数，可以选择元件、线圈L、MOSFET、输出电容和二极管。

根据计算的降压功率级参数，可以选择元件、线圈L、MOSFET、输出电容和二极管。

图19:充电指示

图20:电池充电状态指示灯 在针脚18和针脚19上连接

电池充电状态指示灯分别连接在PIN18和PIN19上。

用于实现此组装的电子电路名义上需要+5和3.3 V的电源。图21是电源电路的原理图。

该系统适用于湿电池充电，更抗过充，不需要特定的充电方式。相比之下，铅酸电池将无法使用这种充电配置。

结论

本文的设计与实现表明，利用SLG46531V可以实现带电压调节器的单轴太阳跟踪器GreenPAK．单轴太阳跟踪器本身是模拟和数字技术的结合，这意味着需要大量的模拟和数字集成电路来组装。通过使用GreenPAK可以大大减少电路的数量，从而降低产品的尺寸和成本。减少所提到的电路的数量，可以显著降低出现错误的机会，从而使系统更加可靠，这都要归功于Dialog’sGreenPAK技术。