[发明专利]光追踪随动太阳能供电的手机控制自动加热方法

说明书

技术领域

本发明是一种光追踪太阳能供电和手机控制自动加热技术，属于能源利用及 智能自动控制技术领域。

背景技术

在全球能源紧张，气候恶化，严重威胁经济发展和人们生活的健康的今天，世 界各国都在寻求新的能源替代战略，以求得可持续发展和在发展中获取优势地位， 随着人们节能环保意识的不断加强，太阳能以其安全，节能环保卫生经济等显著 优势，迅速赢得了广大消费者的青睐。

据统计，每平方米平板太阳能集热器平均每个正常日照日，可产生相当于2.5 度电的热量，每年可节约标准煤120公斤左右，可以减少700多公斤C02的排放 量。太阳能热水器的广泛运用，包括生活用热水，采暖，空调，在省钱的同时必 将极大地改善地球的污染状况。我国具有非常丰富的太阳能资源，太阳能年辐照 总量每平方米超过5000兆焦耳，年日照时数超过2200小时以上的地区约占国土 面积的2/3以上。这是太阳能产业发展最为有利的外在客观条件。为了提高太阳 能利用率，系统通过光追踪随动太阳能进行辅助供电。通过光敏电阻采集太阳光 信息，送给单片机由AD转换成数字信号，送给微处理器处理，通过调整PWM波 占空比控制舵机角度，实现太阳能电池板相对太阳光随动跟踪。与市场上大多数 静态的太阳能电池板相比，实现时刻太阳能板的光照吸收量最大。

未来的社会是以人为本，基于人机工程的研究就会更加智能，国内市场上热水 器加热都是需要用户手动控制，需要人在加热器上设置温度和等待时间加热，在 一定程度上浪费了人力和时间，采用手机控制技术可以利用现有手机网络传输加 热指示并利用终端控制加热。此应用可以让居民淋浴系统更节能更智能更人性化。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种光追踪随动太阳能供电的手机控制自动 加热方法，通过光敏电阻对采集到的太阳光强度进行处理，AD转换时通过算法来 得到太阳光强最强的角度，以此来控制舵机转动，可以更大限度的利用太阳能， 提高太阳能利用率。

技术方案：本发明的光追踪随动太阳能供电的手机控制自动加热方法，通 过单片机控制太阳能电池板时刻随光线角度转动，从而给供热系统供电；供热系 统中的温度传感器采集水温室温等环境信息，利用居民区中的局域网作为主要通 信干道，借助无线传感网络进行传输到单片机微处理器上，随后微处理器通过供 热系统物理模型对数据信息分析处理，得出反馈给用户的加热温度数值；用户使 用手机短信发送加热信息给居民区供热系统终端，单片机通过读取短信内容，来 控制供热系统采用比例、积分、微分即PID方法对所对应的用户加热器进行精确 加热，直到供热系统反馈的加热温度值。

所述的通过单片机控制太阳能电池板时刻随光线角度转动，是用光敏电阻采集 太阳光强，根据采样电压的数值判断太阳光最强强度方向，用飞思卡尔单片机 (Freescale型号MC9S12DG128)控制太阳能电池板的舵机转动；光敏电阻对光强 进行采集后进行模数AD变换，而太阳能电池板依靠其所绑定的舵机带动转动，舵 机的控制信号是PWM信号，利用占空比的变化改变舵机的位置进行角度控制，使 得太阳能电池板始终与太阳光保持垂直，控制其随着太阳光线转移而转动。

所述的供热系统物理模型是根据物理学中的热辐射现象和流失散热现象进行 建模；用如下公式计算热辐射hr：

hr＝2.3×10^-11×ε(ΔT/2+237)³(W/cm³℃)

式中ε是热水器的表面状况和管壁材质的表面辐射率，通常取0.05-0.1，ΔT为暖 气片的最高温度与环境温度之差，W是功率单位-瓦特，cm³是体积单位-立方厘米， ℃是温度单位-度。

此外，再用如下公式计算流热散失hc：

hc＝4.3×10^-4×ε(ΔT/H)¹⁴(W/cm²℃)

式中H是散热垂直方向的高度，cm²是面积单位-平方厘米，

将上述物理理论与现实供热系统相结合，建立出合理的加热温度公式：

T_w＝T_h-(δ₁×q₁/λ₁)