一种基于多传感器信息的光向跟踪系统及其驱动控制算法的制作方法

技术特征：
1.一种基于多传感器信息的光向跟踪系统，包括光传感板、控制器、驱动装置、偏转机构、支撑机构以及遮光件，其特征在于，所述光传感板上除围绕中心环设有四个光传感器外、还在中心位置设有中位光传感器，环设的四个所述光传感器可布放为与偏转方向平行的高位光传感器和低位光传感器以及与偏转方向垂直的初位光传感器和终位光传感器，所述中位光传感器可用光传感板垂直中心线外侧布放的两个或多个并联光传感器替换，所述光传感板中心设有遮光件，所述光传感板外围另设有控制器，所述光传感板固定于偏转机构的采光面面向太阳的一侧，所述光传感板高度角偏转极限位置和方位角旋转极限位置分别布置有高极限位置传感器、低极限位置传感器、初极限位置传感器以及终极限位置传感器，所述偏转机构上连接有驱动装置，所述驱动装置分为偏转驱动装置以及旋转驱动装置。2.根据权利要求1所述的一种基于多传感器信息的光向跟踪系统，其特征在于，所述控制器与所述高位光传感器、低位光传感器、初位光传感器、终位光传感器以及中位光传感器之间通过模数转换器信号连接，所述控制器与偏转驱动装置以及旋转驱动装置之间通过电机驱动功放器信号连接，所述控制器与高极限位置传感器、低极限位置传感器、初极限位置传感器以及终极限位置传感器之间通过i/o接口信号连接。3.根据权利要求1所述的一种基于多传感器信息的光向跟踪系统，其特征在于，所述光传感板可为太阳能电池板、光电二极管板、光电三极管板、光电阻板或硅光电池板，所述高位光传感器、低位光传感器、初位光传感器、终位光传感器以及中位光传感器可为太阳能电池、光电二极管、光电三极管、光电阻或硅光电池。4.根据权利要求1所述的一种基于多传感器信息的光向跟踪系统，其特征在于，所述偏转驱动装置控制偏转机构的高度角调节，所述旋转驱动装置控制偏转机构的方位角调节。5.根据权利要求1所述的一种基于多传感器信息的光向跟踪系统，其特征在于，所述偏转机构安装于支撑机构上。6.根据权利要求1所述的一种基于多传感器信息的光向跟踪系统的驱动控制算法，其特征在于，包括以下算法：算法1、算法2、算法3、算法4以及算法5；所述算法1，即在晚上时，所述光向跟踪系统处于归位等待状态，包括如下步骤：所述旋转驱动装置驱动所述偏转机构处于所述初极限位置传感器的信号触发位置，所述偏转驱动装置驱动所述偏转机构处于所述低极限位置传感器的信号触发位置，前者即初极限位置，后者即低极限位置；所述算法2，即白天尚未有首次跟踪到位前，每隔一段时间，如每一个整点，适时启动快速粗调后再慢速精调，包括如下步骤：步骤1、步骤2、步骤3、步骤4、步骤5、步骤6、步骤7、步骤8、步骤9以及步骤10；步骤1：所述控制器控制所述偏转驱动装置，自所述低极限位置快速偏转并升高到一定程度、如对应时点的实际太阳高度角，同时存储此时的偏转数量；其中，偏转数量在低极限位置时归零，当所述控制器发出控制所述偏转驱动装置、使所述偏转机构自低极限位置向高极限位置方向进行偏转时的偏转驱动指令数据的具体数量则加到偏转数量中，而当所述控制器发出控制所述偏转驱动装置、使所述偏转机构自高极限位置向低极限位置方向进行偏转时的偏转驱动指令数据的具体数量则从偏转数量中减去，旋转数量的变化与此类似；步骤2：所述控制器控制所述旋转驱动装置，自所述初极限位置快速旋转至终极限位置，期间每旋转一定角度就读取一次所述光传感器的信号，同时，暂存此组信号的最大值和
此时的旋转数量，并与已存储的所述光传感器前信号最大值比较，若更大、则以此组信号的最大值替换前信号最大值并更新信号最大值对应的旋转数量，若未超过、则前信号最大值及其对应的旋转数量均维持不变；一挨抵达终极限位置，所述控制器控制所述旋转驱动装置即自所述终极限位置快速反向旋转而返回到前信号最大值处再读取所述光传感器的信号，若此组信号的最大值不小于低阈值、则继续执行本算法2之步骤3或步骤4，反之，若此组信号的最大值小于低阈值、则转执行后述的算法5；其中，所述低阈值，其数据取自在有一定光照并且对准所述光传感板的情况下所述中位光传感器的信号值，而所述一定光照，是指在此光照强度下，太阳能应用装置在正常运行过程中，所能收集转化利用的太阳能，不少于所述光向跟踪系统和太阳能应用装置正常运行中的整体损耗或散失；步骤3：若所述高位光传感器的信号值减去光传感器信号值最大偏差后仍比所述低位光传感器的信号值更大(否则，跳转执行下一步骤)，所述控制器控制所述偏转驱动装置使所述偏转机构往所述高位光传感器的方向快速偏转，期间间隔读取所述中位光传感器、高位光传感器和低位光传感器的信号值，同时，比较所述高位光传感器与低位光传感器的信号值大小和比较并存储所述中位光传感器的信号最大值及其对应的偏转数量，直到所述高位光传感器的信号值已经小于在减去光传感器信号值最大偏差后的所述低位光传感器的信号值，后即快速反向偏转返回到在快速偏转过程中发现的所述中位光传感器的信号最大值处；反之亦然(特指：所述低位光传感器的信号值减去光传感器信号值最大偏差后仍比所述高位光传感器的信号值更大)，此即完成高度角方向的首次快速粗调、后均转到后述的步骤5；其中，所述光传感器的所述信号值最大偏差是指所述光传感器的标准技术最大可能偏差值；步骤4：若所述高位光传感器的信号值虽比所述低位光传感器的信号值大，但所述高位光传感器的信号值在减去所述光传感器信号值最大偏差后、却不比所述低位光传感器的信号值大，所述控制器控制所述偏转驱动装置使所述偏转机构往所述高位光传感器的方向中速偏转，期间间隔读取所述中位光传感器、高位光传感器和低位光传感器的信号值，同时，比较所述高位光传感器与低位光传感器的信号值大小和比较并存储所述中位光传感器的信号最大值及其对应的偏转数量，直到所述高位光传感器的信号值已经小于在减去所述光传感器信号值最大偏差后的所述低位光传感器的信号值，后即快速反向偏转返回到在中速偏转过程中发现的所述中位光传感器的信号最大值处；随后所述控制器控制所述偏转驱动装置沿着该返回最大值处的方向继续同向中速偏转，期间也间隔读取所述中位光传感器、高位光传感器和低位光传感器的信号值，同时，也比较所述高位光传感器与低位光传感器的信号值大小和比较、并存储所述中位光传感器的信号最大值及其对应的偏转数量，直到所述高位光传感器的信号值在减去所述光传感器信号值最大偏差后仍然大于所述低位光传感器的信号值，后随即再次快速反向偏转后而返回到在此方向中速偏转过程中发现的所述中位光传感器信号最大值处，反之亦然(特指：所述低位光传感器的信号值虽比所述高位光传感器的信号值大，但所述低位光传感器的信号值在减去所述光传感器信号值最大偏差后、却不比所述高位光传感器的信号值大)，完成高度角方向的首次快速粗调；步骤5：所述控制器控制所述偏转驱动装置先往其中一个方向脉动偏转，其中所述脉动偏转是指短时快速偏转后又有间隔中断的规律性慢速偏转方式，在驱动间隙时读取所述中位光传感器的信号值；比较并存储所述中位光传感器的信号最大值及其对应的偏转数量，
直到所述中位光传感器的信号值已连续数次、如连续超十次未再有最大值的更新，后即快速返回此方向脉动偏转过程中发现的所述中位光传感器信号最大值处；然后，所述控制器控制所述偏转驱动装置再往另外一个方向脉动偏转，在驱动间隙也读取所述中位光传感器的信号值比较并存储其最大值及其对应的偏转数量，直到所述中位光传感器的信号值已连续数次、如连续超十次未再有最大值的更新，最后再即快速返回到在此方向脉动偏转过程中发现的所述中位光传感器的信号最大值处，完成高度角方向的首次慢速精调；步骤6：若所述中位光传感器的最后的信号最大值不小于所述低阈值，则继续顺序执行下一步骤，否则转执行后述的算法5；步骤7：参照本算法2之步骤3至步骤5完成方位角方向的快速粗调和慢速精调，后若所述中位光传感器的最后的信号最大值不小于所述低阈值，则继续顺序执行下一步骤，否则转执行后述的算法5；步骤8：参照本算法2之步骤3至步骤5，完成高度角方向的、再次的快速粗调和慢速精调；步骤9：若所述中位光传感器的最后的信号最大值不小于高阈值，则继续顺序执行下一步骤，否则执行后述的算法5；其中，所述高阈值，其数据取自有足够光照并对准所述光传感板的情况下所述中位光传感器的信号值，而其中，所述足够光照，是指在此光照强度下，太阳能应用装置正常运行过程中，所能收集转化利用的太阳能超过了所述光向跟踪系统和太阳能应用装置正常运行中的整体损耗或散失的适当幅度；步骤10：置位存储首次跟踪到位判断位为已有首次跟踪到位。7.根据权利要求6所述的一种基于多传感器信息的光向跟踪系统的驱动控制算法，其特征在于，所述算法3包括如下步骤：步骤1、步骤2、步骤3、步骤4以及步骤5；步骤1：白天已有首次跟踪到位后，而且上次跟踪到位后每隔一定短时间、如五分钟后，或者一定长时间内、如十五分钟内无光照等待途中又发现有光照后，开始顺序执行下一步骤，否则继续已开始的相应等待；步骤2：同前述的算法2之步骤5，完成高度角方向的首次所述慢速精调；步骤3：若所述中位光传感器的最后的信号最大值不小于所述低阈值，则继续顺序执行下一步骤，否则转执行后述的算法4；步骤4：参照本算法3之步骤2完成方位角方向的所述慢速精调；后若所述中位光传感器的最后的信号最大值不小于所述低阈值，则继续顺序执行下一步骤，否则转执行后述的算法4；步骤5：同本算法3之步骤2，完成高度角方向的、再次的慢速精调；后若所述中位光传感器的最后的信号最大值小于所述低阈值，转执行后述的算法4，否则进入间隔一定短时间、如五分钟等待而转本算法3之步骤1。8.根据权利要求6所述的一种基于多传感器信息的光向跟踪系统的驱动控制算法，其特征在于，所述算法4包括如下步骤：步骤1、步骤2以及步骤3；步骤1：若白天跟踪到位但所述中位光传感器的最后的信号最大值小于所述低阈值后则进入一定长时间内、如十五分钟内等待，若又发现有一定光照、即期间间隔读取的所述光传感器信号组的最大值又不小于所述低阈值，则返回转执行前述的算法3；反之，若期间光照始终都不足、即期间间隔读取的所述光传感器信号组的最大值始终
都小于所述低阈值，则清除首次跟踪到位判断位为还没有首次跟踪到位过，则继续执行以下步骤；步骤2：所述控制器控制所述旋转驱动装置返回所述初极限位置，再控制所述偏转驱动装置返回所述低极限位置；步骤3：若时间为夜晚，则返回转执行前述的算法1；若仍是白天，则返回转执行前述的算法2。9.根据权利要求6所述的一种基于多传感器信息的光向跟踪系统的驱动控制算法，其特征在于，所述算法5包括如下步骤：步骤1、步骤2以及步骤3；步骤1：若白天尚未有首次跟踪到位前、并且在返回到信号最大值处后但所述中位光传感器的最后的信号最大值小于所述低阈值后则进入一定长时间内、如十五分钟内等待，若又发现有一定光照、即期间间隔读取的所述光传感器信号组的最大值又不小于所述低阈值，返回转执行前述的算法2之步骤3开始执行；反之，若期间光照始终都不足、即期间间隔读取的所述光传感器信号组的最大值始终都小于所述低阈值，则继续执行以下步骤；步骤2：所述控制器控制所述旋转驱动装置返回所述初极限位置，再控制所述偏转驱动装置返回所述低极限位置；步骤3：若时间为夜晚，则返回转执行前述的算法1；若仍是白天，则返回转执行前述的算法2。

技术总结
本发明公开了一种基于多传感器信息的光向跟踪系统及其驱动控制算法，包括光传感板、控制器、驱动装置、偏转机构、支撑机构以及遮光件，所述光传感板上除围绕中心环设有四个光传感器外、还在中心位置设有第五个光传感器，该基于多传感器信息的光向跟踪系统及其驱动控制算法，具有突出的有益效果：利用环设的四个光传感器输出两两对比先进行快速粗调后，再对中心的第五光传感器在不同时间和位置的自我输出对比进行准确精调、就可彻底消除不同传感器之间存在的固有输出误差和不同输入电路之间存在的固有读入误差，从而实现快速和连续的准确追踪到位，相对现有的四象限光电探测跟踪方式，结构更为简单、成本极为低廉、灵敏度更高、精确度更高。精确度更高。精确度更高。


技术研发人员：石梦珂 石海平
受保护的技术使用者：广州市旺日节能科技有限公司
技术研发日：2021.07.28
技术公布日：2021/9/13