[发明专利]一种太阳能路灯自动跟踪太阳角度的控制方法

权利要求书

1.一种太阳能路灯自动跟踪太阳角度的控制方法，其特征在于，控制模块通过接收光敏二极管集成传感器及其电路模块输出的单位空间向量的值以获知太阳光垂直入射方向，并向太阳方位角调整机构和太阳高度角调整机构发送执行信号，实现太阳能路灯自动跟踪太阳角度；所述单位空间向量位于空间直角坐标系内；

所述控制方法的具体实现包括：在光敏二极管集成传感器的D3～D7孔中，定义相邻两孔的轴线夹角为θ，D1、D5和D2孔相邻两孔的轴线夹角为η；设光敏二极管集成传感器的球心为原点O，以过点O并平行于D5孔的轴线设立X轴，以过点O并垂直于D1和D2孔的轴线设立Y轴，以过点O并垂直于X轴和Y轴设立Z轴，X轴、Y轴和Z轴的正向与球面的法向相同，设立空间直角坐标系，并满足xoz平面与南北方向平行并且X轴与水平面的夹角呈58度安装光敏二极管集成传感器；

还包括：在D3～D7处，接收到的光照强度为最大的光敏二极管所在的孔的轴线与坐标系的平面xoz的夹角为θ的整数倍，记该夹角为qθ，q为整数，孔D3、D4、D5、D6和D7处q的值分别取-2、-1、0、1和2，即q＝-2时，D3处接收到的光照强度为最大；q＝-1时，D4处接收到的光照强度为最大；q＝0时，D5处接收到的光照强度为最大；q＝1时，D6处接收到的光照强度为最大；q＝2时，D7处接收到的光照强度为最大；

控制模块接收光敏二极管集成传感器及其电路模块输出的单位空间向量λ的值为λ(-x,-y,-z)，并利用公式β＝arctan(y/x)和q＝β/θ计算出q的值，根据上述q的定义，获得D3～D7中接收光照强度最大的位置；

在D1、D5和D2处，接收到的光照强度为最大的光敏二极管所在的孔的轴线与坐标系的平面xoy的夹角为η的整数倍，记该夹角为pη，孔D1、D5和D2处p的值分别取-1、0和1，并且令α＝pη，z＝sinα；所以令α＝arcsin(z)，p＝α/η，就可以定义：p＝-1时，D1处接收到的光照强度为最大；p＝0时，D5处接收到的光照强度为最大；p＝1时，D2处接收到的光照强度为最大；利用α＝arcsin(z)，p＝α/η计算出p的值，根据上述定义，获得D1、D5和D2中接收光照强度最大的位置；

所述光敏二极管集成传感器包括黑色半球壳和7个光敏二极管；所述黑色半球壳上设有7个通孔D1-D7，用于安装光敏二极管；所述7个通孔的中心轴交汇于黑色半球壳的球心；所述D5孔位于半球壳的顶点处，D5的两侧分别设有D3、D4和D6、D7，即D3-D7在半球壳的同一弧线上，与该弧线垂直的另一过半球壳顶点的弧线上分别布置D1和D2，即D1、D2、D5在另一弧线上。

2.根据权利要求1所述的太阳能路灯自动跟踪太阳角度的控制方法，其特征在于，还包括使用霍尔传感器检测太阳方位角调整机构的电机转轴位置和太阳高度角调整机构中电动推杆的行程位置，并将检测信息输入到所述控制模块中。

3.根据权利要求1所述的太阳能路灯自动跟踪太阳角度的控制方法，其特征在于，还包括采用光敏电阻检测昼夜变化，控制路灯自动开启和关闭。

4.根据权利要求1所述的太阳能路灯自动跟踪太阳角度的控制方法，其特征在于，还包括：控制模块运算后输出方位角调整机构的电机启停、以及正转或反转，使太阳方位角调整机构朝着D3～D7中太阳光照强度最大的位置旋转，进而带动太阳能电池板跟随太阳方位调整。

5.根据权利要求2所述的太阳能路灯自动跟踪太阳角度的控制方法，其特征在于，所述霍尔传感器个数为5个，以相邻两个霍尔传感器与转轴中心的连线形成的夹角大小为θ分布在电机转轴的半圆周上。

6.根据权利要求1所述的太阳能路灯自动跟踪太阳角度的控制方法，其特征在于，所述控制模块为STC90C516RD+型号的单片机。