基于PSoC的太阳自动跟踪器，可应用在太阳能灶及热水器上

后的数字信号用于后级计算转动方向及角度，并作为电机转动大小及方向的基准。

(2)风大传感器，雨水传感器等产生的信号经由继电器后连接到PSoC芯片的管脚，当相应管脚检测到高电平时，则启动相应的保护程序，将设备转动到相应的安全位置。

(3)掉电保护，原理同(2)，不同的是当相应管脚检测到高电平时，系统发出报警信号。

控制部分：

控制部分主要包括可视化界面以及电机在收到命令之后如何转动的程序部分。

(1)可视化界面部分：

该部分主要由Visual C++实现，主要负责长期监控整个转动装置的转动是否正常，PC是否接收到了PSoC芯片传输过来的故障信号，并进行分析是哪种故障，以可视化的形式供给用户进行分析。

(2)电机转动部分以及故障信号检测部分：

该部分主要由前级的光敏电阻信号触发，在收到触发信号之后，PSoC芯片将启用储存在其内部的转动程序进行分析，从而转动到相应的位置。同时，PSoC芯片还将不停的检测故障信号，在收到故障信号之后执行相应的命令。

该部分功能主要由软件实现。流程图如图5所示。

3.2.3电机驱动部分：

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的。本系统采用步进电机控制太阳能器件转动以朝向太阳，具有控制简单、精度高的优点。

电机驱动利用PSoC输出，其硬件结构如下图所示：

本步进电机驱动部分采取的是以PSoC为核心处理器的斩波恒流模式，斩波恒流驱动控制技术是目前步进电机控制的主流技术之一，斩波电路的出现是为了弥补高低压驱动电路波形呈凹形的缺陷，使电机的输出转矩的平均值基本恒定。同时电机的高频响应得以提高，共振现象减弱。斩波驱动中，虽然电路较复杂，但是由于驱动电压较高，电机绕组回路又没有串入电阻，整个系统功耗下降很多，所以电流上升快。当达到所需要的电流时，由于取样电阻的反馈作用，使绕组电流基本恒定，从而保证在很大的频率范围内电动机的输出转矩基本恒定。而输出转矩是步进电机的一个重要性能指标，当我们使电机的绕组电流恒定在一个较高的数值时，就可提升电机的输出转矩。

4 机械驱动部分

综合考虑成本，控制精度及制造难易程度，跟踪器设计成立柱转动式。其结构如图7所示，大齿轮连接于主轴，转动架及支架安装在主轴上，主轴相对于支撑架可以转动，小齿轮与大齿轮啮合，小齿轮连接在马达的输出轴上，马达1固定在底座上。利用小齿轮副动，带动大齿轮转动，实现对太阳方位角的跟踪。支架安装在转动架，马达2安装在支架上，马达2的输出轴连接在接收器上，控制接收器跟踪太阳的高度角。

5 总结

本文基于PSoC为控制核心，设计了一种自动跟踪太阳高度角与方位角转动的自动太阳跟踪系统，通过PSoC对步进电机的精确控制，可使光伏系统自动跟踪太阳。该系统跟踪准确、成本低、可靠性高、系统性能稳定，且具有多重保护功能，可广泛应用于太阳能灶、太阳能热水器，太阳能光伏阵列等各种太阳能集能装置上，对于大型的光伏发电系统也具有一定的指导意义。