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[作品提交] 太阳能电池板高效受光控制器

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一粒金砂(中级)

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发表于 2017-9-27 14:24 | 显示全部楼层 |阅读模式
一、作品名称
太阳能电池板高效受光控制器
二、作品创意及简介
传统的太阳能电池板受光控制是通过光敏传感器来感知太阳光的强度来 自适应的调节太阳能电池板的受光角度位置。传统的这种控制方案基于传感器的实时感应数据来调节实时角度,这就会有几个常见的问题。
1、当传感器数量较少时往往精度不够,不能高效控制受光。
2、当传感器数量较多时一来增加产品成本,二来由于不断的传感器数据反馈导致太阳能电池板方位角度反复调节,这样反而损耗了电能。

本创意利用板载的6轴加速度计/陀螺仪来调节太阳能电池板的角度,得益于美信MCU的2M大容量Flash可以预先存入当地一年内的太阳位置数据,这样通过调取Flash中的预存数据来主动的调节太阳能电池板的受光角度来高效吸收太阳能。
本系统最大的亮点在于主动、准确而且低耗能的高效调节控制。可以用于家庭式或许户外便携式太阳能发电设备,极大的提高了受光效率。
三、原理设计
  1、硬件部分
系统以MAX32630FTHR Application Platform为核心,该应用平台概览
MAX32630FTHR.pdf - Adobe Acrobat Pro.jpg
该开发平台集成了MAX32630 Microcontroller
MAX32630 Microcontroller相关参数如下
• ARM Cortex-M4F, 96MHz
• 2048KB Flash Memory
• 512KB SRAM
• 8KB Instruction Cache
• Full-Speed USB 2.0
• Three SPI Masters, One Slave
• Three I2C Masters, One Slave
• Four UARTS
• 1-Wire Master
• 66 GPIO

• 4 Input 10-Bit ADC
调试工具采用附带的DAP仿真器,很强大的一款仿真器
59B4FC883A6F0D6F19FC45A6199220F3.png
角度控制方面采用板载BMI160芯片,集成加速度计陀螺仪,通过I2C总线控制,其I2C地址为:1101000.
芯片寄存器列表如下
BMI160寄存器1.PNG BMI160寄存器2.PNG
原理图设计如下

BMI160.PNG


2、软件设计思路
    软件设计使用KEIl设计。软件需要的pack包目前已经可以在网上下载到了,只是有的keil版本可能会出现不兼容的问题,之前我在这里出现过问题,现在用的最新版Keil。
    软件部分设计部分主要有两块,一是方位角度数据的获取和存储调用,二是陀螺仪欧拉角的获取计算以及对应的舵机控制。
方位角度数据的获取方法在之前的帖子中有讲到http://bbs.eeworld.com.cn/thread-558184-1-1.html
陀螺仪部分算法采用常用的四元数算法获取欧拉角。
可以把四元数理解为旋转轴+旋转角的描述方法的优化版.用一个3维向量表示转轴(暂时理解为四元数的x,y,z,表示的向量),一个角度表示绕此转轴的旋转角度(暂时理解为四元数的w).
w=cos(90/2) ,
x=sin(90/2)*-1,
y=sin(90/2)*0,
z=sin(90/2)*0;
有关四元数算法的学习已经很成熟了,通过移植之前ST板子上的算法程序,最后得出欧拉角。

程序流程图
程序流程图.PNG

四、相关分享帖

[问题讨论] 板子收到了,type-c公口试做什么用的?http://bbs.eeworld.com.cn/thread-542969-1-1.html
[设计过程分享] 利用快速开发平台mbed给FTHR点灯咯!http://bbs.eeworld.com.cn/thread-543000-1-1.html
[问题讨论] 美信32X620芯片pack包安装失败,求支招!http://bbs.eeworld.com.cn/thread-553067-1-1.html
[设计过程分享] 太阳能电池板高效受光控制器--太阳方位数据捕获填充http://bbs.eeworld.com.cn/thread-558184-1-1.html

五、部分作品源码
SunAdjust.zip (1.12 MB, 下载次数: 2)

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