[发明专利]面向传感网应用的自追踪太阳能收集系统

权利要求书

1.一种面向传感网应用的自追踪太阳能收集系统，其特征在于：包括微型控制芯片、能量收集模块和状态检测模块，能量收集模块包括太阳能电池板、太阳能充放电控制器、锂电池和姿态调整组件，锂电池采用可充电锂电池，太阳能电池板通过太阳能充放电控制器连接锂电池，太阳能电池板设于姿态调整组件上，姿态调整组件连接微型控制芯片，状态检测模块包括电量检测单元、光强探测模块和风速检测控制器，电量检测单元分别连接锂电池与微型控制芯片，微型控制芯片还连接光强探测模块，风速检测控制器与微型控制芯片连接，能量收集模块为整个面向传感网应用的自追踪太阳能收集系统提供电量，能量收集模块并向传感器节点输出电能；光强探测模块将光照的差值信息转化为电压模拟量的差值信息，微型控制芯片读取到差值信息进行计算后，获得太阳能电池板相对太阳光光线的角度信息，姿态调整组件采用舵机，微型控制芯片收到差值信息后发送姿态调整信号到姿态调整组件，姿态调整组件根据调整信号对太阳能电池板的俯仰角和水平角进行修正；

能量收集模块还包括电池电压检测模块，锂电池通过电池电压检测模块连接太阳能充放电控制器；能量收集模块还包括稳压模块，稳压模块的输入端口接太阳能充放电控制器的负载输出端，稳压模块的输出端口提供5伏电源为面向传感网应用的自追踪太阳能收集系统供电，稳压模块的输出端口为外部传感器节点供电；能量收集模块的实现过程为，

S21、阳光照射到太阳能电池板后，太阳能电池板的输出端产生电势差，经太阳能充放电控制器进行稳压后接至锂电池进行充电；

S22、在锂电池的电压值上升至饱和时进行涓流充电；

S23、太阳能充放电控制器利用太阳能电池板获取到的电能通过PWM波为锂电池间歇充电，太阳能充放电控制器利用充电控制间歇将锂电池的电能输出到太阳能充放电控制器的输出口，太阳能充放电控制器的输出口为整个面向传感网应用的自追踪太阳能收集系统提供电量，并向传感器节点输出电能；

S24、微型控制芯片通过比例降压电路读取分压后的电压模拟值，通过该模拟值计算出锂电池实际电压，进而通过锂电池放电曲线计算出电池的剩余电量，同时将电池的剩余电量输出至显示器；

该面向传感网应用的自追踪太阳能收集系统进行危险预警控制的过程为：

S31、风速检测控制器直接由锂电池供电，并连接微型控制芯片，微型控制芯片将直接从风速检测控制器读取到的电压量，进行信号处理后进行设定阈值比较，风速超出设定阈值则微型控制芯片处于系统保护断开锂电池对舵机的供电；

S32、当风速降低，风速检测控制器的输出电压也随之降低，微型控制芯片检测到电压降低到设定阈值以下后开启计时，若等待设定时间后电压仍低于设定阈值，则微型控制芯片恢复锂电池对舵机的供电，太阳能电池板重新追光。

2.如权利要求1所述的面向传感网应用的自追踪太阳能收集系统，其特征在于：太阳能充放电控制器将锂电池的输出电压控制在安全范围，且控制锂电池输出的同时充电，实现电池的充放电同时性，并在锂电池电压过低时太阳能充放电控制器会切断电池的输出，保护电池防止欠压。

3.如权利要求1所述的面向传感网应用的自追踪太阳能收集系统，其特征在于：在光照强度达到设定阈值前提下，进入追踪模式：

S11、太阳能电池板上附带的光强探测模块通过光敏元件，把光照强度转化为模拟量，并通过导线和分压电阻把模拟量成比例缩小至微型控制芯片可测量的范围；

S12、微型控制芯片通过模数转换器将采集光敏元件的电压值并将其转化为数字量，在微型控制芯片上进行处理比较之后得出四方位光照强度的大小，通过光强的差值判断出太阳能电池板相对于太阳光直射方向的偏转位置；

S13、得到太阳能电池板相对于太阳光直射方向的偏转角后的微型控制芯片向舵机发送控制信号使其对太阳能电池板进行角度修正。

4.如权利要求1-3任一项所述的面向传感网应用的自追踪太阳能收集系统，其特征在于：电量检测单元利用电压检测法测量锂电池电量，微型控制芯片利用锂电池输出电压的大小判断锂电池剩余电量，并且将剩余电量信息通过数据线发送至传感器节点，传感器节点进行系统耗电决策的制定；微型控制芯片与传感器节点的控制单元进行通信，将锂电池的电量信息、工作状态发送给传感器节点，并接受来自传感器节点的控制信号，根据控制信号完成工作模式的选择。

5.如权利要求1-3任一项所述的面向传感网应用的自追踪太阳能收集系统，其特征在于：能源收集模块中的太阳能充放电控制器用于改进传感器网络节点的供电方式，实时监测太阳能的收集效率，若转换效率高即太阳能电池板输出电压大于等于18伏，则太阳能电池板上的太阳能锂电池为传感器网络节点供电并将多余电能存入可充电锂电池中，若转换效率低即太阳能电池板输出电压大于15伏小于18伏但尚足够传感器网络节点工作使用，则太阳能锂电池只为传感器网络节点供电，若太阳能电池提供的电量不足以供节点工作使用即太阳能电池板输出电压大于等于15伏，则传感器网络节点由可充电锂电池直接供电，太阳能电池板收集电量供给可充电锂电池。