太阳能自动跟踪控制器
现有的太阳能自动跟踪控制器无外乎两种:一是使用一只光敏传感器与施密特触发器或单稳态触发器,构成光控施密特触发器或光控单稳态触发器来控制电机的停、转;二是使用两只光敏传感器与两只比较器分别构成两个光控比较器控制电机的正反转。由于一年四季、早晚和中午环境光和阳光的强弱变化范围都很大,所以上述两种控制器很难使大阳能接收装置四季全天候跟踪太阳。这里所介绍的控制电路也包括两个电压比较器,但设在其输人端的光敏传感器则分别由两只光敏电阻串联交叉组合而成。每一组两只光敏电阻中的一只为比较器的上偏置电阻,另一只为下偏置电阻;一只检测太阳光照,另一只则检测环境光照,送至比较器输人端的比较电平始终为两者光照之差。所以,本控制器能使太阳能接收装置四季全天候跟踪太阳,而且调试十分简单,成本也比较低。
电路原理
电路原理
双运放LM358与R1、R2构成两个电压比较器,参考电压为VDD(+12V)的 1/2。光敏电阻 RT1、RT2与电位器 RP1和光敏电阻RT3、RT4与电位器RP2分别构成光敏传感电路,该电路的特殊之处在于能根据环境光线的强弱进行自动补偿。如图2所示,将RT1和RT3安装在垂直遮阳板的一侧,RT4和RT2安装在另一侧。当RT1、RT2、RT3和RT4同时受环境自然光
线作用时,RP1和RP2的中心点电压不变。如果只有RT1、RT3受太阳光照射,RT1的内阻减小,LM358的③脚电位升高,①脚输出高电平,三极管VT1饱和导通,继电器K1导通,其转换触点3与触点1闭合。同时RT3内阻减小,LM358的⑤脚电位下降,K2不动作,其转换触点3与静触点2闭合,电机M正转;同理,如果只有RT2、RT4受太阳光照射,继电器K2导通,K1断开,电机M反转。当转到垂直遮阳板两侧的光照度相同时,继由器K1、K2都导通,电机M才停转。在太阳不停地偏移过程中,垂直遮阳板两侧光照度的强弱不断地交替变化,电机M转——停、转——停,使太阳能接收装置始终面朝太阳。4只光敏电阻这样交叉安排的优点是:(l)LM358的③脚电位升高时,⑤脚电位则降低,LM358的⑤脚电位升高时,③脚电位则降低,可使电机的正反转工作既干脆又可靠;(2)可直接用安装电路板的外壳兼作垂直遮阳板,避免将光敏电阻RT2、RT3引至蔽阴处的麻烦。
使用该装置,不必担心第二天早晨它能否自动退回。早晨太阳升起时,垂直遮阳板两侧的光照度不可能正好相等,这样,上述控制电路就会控制电机,从而驱动接收装置向东旋转,直至太阳能接收装置对准太阳为止。
使用该装置,不必担心第二天早晨它能否自动退回。早晨太阳升起时,垂直遮阳板两侧的光照度不可能正好相等,这样,上述控制电路就会控制电机,从而驱动接收装置向东旋转,直至太阳能接收装置对准太阳为止。
315M遥控电路设计
OOK调制尽管性能较差,然而其电路简单容易实现,工作稳定,因此得到了广泛的应用,在汽车、摩托车报警器,仓库大门,以及家庭保安系统中,几乎无一例外地使用了这样的电路。
早期的发射机较多使用LC振荡器,频率漂移较为严重。声表器件的出现解决了这一问题,其频率稳定性与晶振大体相同,而其基频可达几百兆甚至上千兆赫兹。无需倍频,与晶振相比电路极其简单。以下两个电路为常见的发射机电路,由于使用了声表器件,电路工作非常稳定,即使手抓天线、声表或电路其他部位,发射频率均不会漂移。和图一相比,图二的发射功率更大一些。可达200米以上。
图一
图二
接收机可使用超再生电路或超外差电路,超再生电路成本低,功耗小可达100uA左右,调整良好的超再生电路灵敏度和一级高放、一级振荡、一级混频以及两级中放的超外差接收机差不多。然而,超再生电路的工作稳定性比较差,选择性差,从而降低了抗干扰能力。下图为典型的超再生接收电路。
超外差电路的灵敏度和选择性都可以做得很好,美国Micrel公司推出的单片集成电路可完成接收及解调,其MICRF002为MICRF001的改进型,与MICRF001相比,功耗更低,并具有电源关断控制端。MICRF002性能稳定,使用非常简单。与超再生产电路相比,缺点是成本偏高(RMB35元)。下面为其管脚排列及推荐电路。
ICRF002使用陶瓷谐振器,换用不同的谐振器,接收频率可覆盖300-440MHz。MICRF002具有两种工作模式:扫描模式和固定模式。扫描模式接受带宽可达几百KHz,此模式主要用来和LC振荡的发射机配套使用,因为,LC发射机的频率漂移较大,在扫描模式下,数据通讯速率为每秒2.5KBytes。固定模式的带宽仅几十KHz,此模式用于和使用晶振稳频的发射机配套,数据速率可达每秒钟10KBytes。工作模式选择通过MICRF002的第16脚(SWEN)实现。另外,使用唤醒功能可以唤醒译码器或CPU,以最大限度地降低功耗。 MICRF002为完整的单片超外差接收电路,基本实现了“天线输入”之后“数据直接输出”,接收距离一般为200米。
简易红外遥控电路
在不需要多路控制的应用场合,可以使用由常规集成电路组成的单通道红外遥控电路。这种遥控电路不需要使用较贵的专用编译码器,因此成本较低。
单通道红外遥控发射电路如图1所示。在发射电路中使用了一片高速CMOS型四重二输入“与非”门74HC00。其中“与非”门3、4组成载波振荡器,振荡频率f0调在38kHz左右;“与非”门1、2组成低频振荡器,振荡频率f1不必精确调整。f1 对f0进行调制,所以从“与非”门4输出的波形是断续的载波,这也是经红外发光二极管传送的波形。几个关键点的波形如图2所示,图中B′波形是A点不加调制波形而直接接高电平时B点输出的波形。由图2可以看出,当A点波形为高电平时,红外发光二极管发射载波;当A点波形为低电平时,红外发光二极管不发射载波。这一停一发的频率就是低频振荡器频率f1。 在红外发射电路中为什么不采用价格低廉的低速CMOS四重二输入“与非”门CD4011,而采用价格较高的74HC00呢?主要是由于电源电压的限制。红外发射器的外壳有多种多样,但电源一般都设计成3V,使用两节5号或7号电池作电源。虽然CD4011的标称工作电压为3~18V,但却是对处理数字信号而言的。因为这里CMOS“与非”门是用作振荡产生方波信号的,即模拟应用,所以它的工作电压至少要4.5V才行,否则不易起振,影响使用。而74HC系列的CMOS数字集成电路最低工作电压为2V,所以使用3V电源便“得心应手”了。74HC00的引脚功能如图3汽车电路原理图所示。
单通道红外遥控发射电路如图1所示。在发射电路中使用了一片高速CMOS型四重二输入“与非”门74HC00。其中“与非”门3、4组成载波振荡器,振荡频率f0调在38kHz左右;“与非”门1、2组成低频振荡器,振荡频率f1不必精确调整。f1 对f0进行调制,所以从“与非”门4输出的波形是断续的载波,这也是经红外发光二极管传送的波形。几个关键点的波形如图2所示,图中B′波形是A点不加调制波形而直接接高电平时B点输出的波形。由图2可以看出,当A点波形为高电平时,红外发光二极管发射载波;当A点波形为低电平时,红外发光二极管不发射载波。这一停一发的频率就是低频振荡器频率f1。 在红外发射电路中为什么不采用价格低廉的低速CMOS四重二输入“与非”门CD4011,而采用价格较高的74HC00呢?主要是由于电源电压的限制。红外发射器的外壳有多种多样,但电源一般都设计成3V,使用两节5号或7号电池作电源。虽然CD4011的标称工作电压为3~18V,但却是对处理数字信号而言的。因为这里CMOS“与非”门是用作振荡产生方波信号的,即模拟应用,所以它的工作电压至少要4.5V才行,否则不易起振,影响使用。而74HC系列的CMOS数字集成电路最低工作电压为2V,所以使用3V电源便“得心应手”了。74HC00的引脚功能如图3汽车电路原理图所示。
图4为红外接收解调控制电路。图中,IC1是LM567。LM567是一片锁相环电路,采用8脚双列直插塑封。其⑤、⑥脚外接的电阻和电容决定了内部压控振荡器的中心频率f2,f2≈1/1.1RC。其①、②脚通常分别通过一电容器接地,形成输出滤波网络和环路单级低通滤波网络。②脚所接电容决定锁相环路的捕捉带宽:电容值越大,环路带宽越窄。①脚所接电容的容量应至少是②脚电容的2倍。③脚是输入端,要求输入信号≥25mV。⑧脚是逻辑输出端,其内部是一个集电极开路的三极管,允许最大灌电流为100mA。LM567的工作电压为4.75~9V,工作频率从直流到500kHz,静态工作电流约8mA。LM567的内部电路及详细工
作过程非常复杂,这里仅将其基本功能概述如下:当LM567的③脚输入幅度≥25mV、频率在其带宽内的信号时,⑧脚由高电平变成低电平,②脚输出经频率/电压变换的调制信号;如果在器件的②脚输入音频信号,则在⑤脚输出受②脚输入调制信号调制的调频方波信号。在图4的电路中我们仅利用了LM567接收到相同频率的载波信号后⑧脚电压由高变低这一特性,来形成对控制对象的控制。
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