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          智能追光鋰電充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

          作者: 時(shí)間:2014-07-24 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          (7)追光控制

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/258302.htm

          方案一:采用雙舵機(jī),搭建舵機(jī)云臺(tái)。此方法可以全方位的追光,但是在實(shí)際使用中,舵機(jī)存在“搶電”的現(xiàn)象,會(huì)給供電電壓帶來較大的波動(dòng),甚至?xí)a(chǎn)生較強(qiáng)的抖動(dòng),不利于控制,也不利于電能的收集。

          方案二:只采用一個(gè)舵機(jī),并結(jié)合機(jī)械追光。經(jīng)查閱資料,當(dāng)電池板與地平面的角度和當(dāng)?shù)氐木S度相同時(shí),光能利用率最大。本方案中利用的機(jī)械部件,可人為的調(diào)節(jié)電池板與地平面的角度,再通過控制伺服舵機(jī)實(shí)現(xiàn)追光。

          通過比較,我們選用方案二。方案二更節(jié)約電能,同時(shí),在電池板的不同位置放置三個(gè)光敏電阻,利用光敏電阻對環(huán)境亮暗的敏感性設(shè)計(jì)尋找光源傳感器,即光敏電阻和已知電阻的分壓電路,采集光敏電阻端和已知電阻端電壓,通過模擬量的電壓分析,即可模糊地判斷光線的強(qiáng)弱。與另兩路尋光傳感器電路中得到的電壓值相比較,即可判斷出光源的位置。利用單舵機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)把光源位置方向鎖在正中間光敏電阻所對的方向。

          圖17光敏電阻檢測

          由于光敏電阻對環(huán)境的敏感性,導(dǎo)致環(huán)境中的散光造成的同一規(guī)格的光敏電阻在相同照度下電阻值不同。為此,在每個(gè)光敏電阻前加黑色筒狀遮體,使光敏電阻的基準(zhǔn)電阻值基本相同,為檢測光源時(shí)三者電阻值的比較有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),提高光源檢測的精確度。

          采集的電壓值為模擬量,提高了光源檢測的空間精度,模擬量亦可以作比較,賦相應(yīng)的比例系數(shù)、微分系數(shù)代入舵機(jī)控制軟件模塊。光敏電阻檢測光源電路圖如圖17所示。

          在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn),當(dāng)出現(xiàn)外界干擾信號,供電電源的電壓不足等情況時(shí),會(huì)造成舵機(jī)抖動(dòng),所以我們采用獨(dú)立的單片機(jī)和獨(dú)立的電源完成追

          光,避免了信號干擾和電壓不足產(chǎn)生的抖動(dòng),同時(shí),也避免了因舵機(jī)“搶電”造成的其他模塊電壓不穩(wěn)定的問題。

          獨(dú)立電源來自鋰電池,通過PT1301 IC芯片升壓后供舵機(jī)使用,并且添加負(fù)載指示燈(藍(lán)色)和鋰電池電壓過低報(bào)警指示燈(黃色)。詳細(xì)資料請參見附錄二。

          其中,主要程序如下:

          #define steer_center 60

          #define right_limit 100

          #define left_limit 20

          #define KP 10 //比例系數(shù)

          sbit pwm=P3^7;

          uchar rg1,rg2,rg3;

          uchar last_pwm_value_init; //上一次舵機(jī)輸出值初始化

          uchar control_pwm; //舵機(jī)PWM輸出值

          uchar last_control_pwm; //上一次舵機(jī)PWM輸出值

          void get_analog() //采集三路光敏電阻采光系統(tǒng)中的電壓值

          {

          rg1=GetADCResult(0);

          rg2=GetADCResult(1);

          rg3=GetADCResult(2);

          }

          uchar analog_analyse()

          {

          get_analog();

          if(last_pwm_value_init==0)

          {

          last_control_pwm=steer_center;

          last_pwm_value_init=1; //初始化完成

          }

          if(rg2-rg1>0rg3>=rg2)

          control_pwm=last_control_pwm-(rg2-rg1)*KP/80;

          else if(rg2-rg3>0rg1>=rg2)

          control_pwm=last_control_pwm+(rg2-rg3)*KP/80;

          else if(rg1-rg2>0rg3-rg2>0)

          {

          if(rg280)

          {

          control_pwm=last_control_pwm;

          }

          //else //control_pwm=last_control_pwm+(rg1-rg2)*8/80-(rg3-rg2)*8/80; //也進(jìn)行角度調(diào)節(jié)

          }

          else

          control_pwm=steer_center;

          if(control_pwm=left_limit)

          control_pwm=left_limit;

          else if(control_pwm>=right_limit)

          control_pwm=right_limit;

          last_control_pwm=control_pwm; //保存上一次舵機(jī)輸出值

          return control_pwm;}

          void main()

          {

          uchar PWM;

          InitADC(); //AD初始化

          Init_PCA(); //PCA擴(kuò)展定時(shí)器初始化

          while(1)

          {

          PWM=analog_analyse();

          jd=PWM;

          Delay(12);

          }

          }

          void PCA_ISR()interrupt 7

          {

          CCF1=0;

          CCAP1L=value;

          CCAP1H=value>>8;

          value+=25;

          if(cnt = jd) //判斷0.025ms次數(shù)是否小于角度標(biāo)識jd=20-100

          pwm=1; //小于,PWM輸出高電平

          else

          pwm=0; //大于則輸出低電平

          if (cnt>=800)

          cnt=0;

          else

          cnt++; //0.025ms次數(shù)加1 ,次數(shù)始終保持為800 即保持周期為20ms

          }

          (8)主控單元

          方案一:采用AVR 單片機(jī) ,的I/O口是真正的I/O口,能正確反映I/O口輸入/輸出的真實(shí)情況。工業(yè)級產(chǎn)品,具有大電流(灌電流)10~40 mA,可直接驅(qū)動(dòng)可控硅SCR或繼電器,節(jié)省了外圍驅(qū)動(dòng)器件。

          內(nèi)帶模擬比較器,I/O口可用作A/D轉(zhuǎn)換,可組成廉價(jià)的A/D轉(zhuǎn)換器。ATmega48/8/16等器件具有8路10位A/D。

          部分可組成零外設(shè)元件單片機(jī)系統(tǒng),使該類單片機(jī)無外加元器件即可工作,簡單方便,成本又低。

          圖18 AVR MCU管腳分布

          AVR單片機(jī)可重設(shè)啟動(dòng)復(fù)位,以提高單片機(jī)工作的可靠性。有看門狗定時(shí)器實(shí)行安全保護(hù),可防止程序走亂(飛),提高了產(chǎn)品的抗干擾能力。AVR MCU管腳分布如圖18所示。

          方案二:采用新一代增強(qiáng)型8051單片機(jī)STC12C5A60S2,此單片機(jī)具有兩路PWM/PCA功能;8路10位A/D采集,轉(zhuǎn)換速度25萬次/秒;雙串口;內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路;具有60K的用戶程序空間;內(nèi)部集成掉電檢測電路;可擴(kuò)展為4個(gè)16位定時(shí)器;7路外部中斷;工作頻率范圍為0-35MHZ,相當(dāng)于普通8051的0-420MHZ;指令代碼完全兼容傳統(tǒng)的8051單片機(jī)。

          綜上兩種方案,因所需的A/D檢測通道較多,我們選用方案二中的STC12C5A60S2單片機(jī)作為主控芯片。

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