太阳能集热装置逐日控制系统

技术领域

本发明属于太阳能集热装置技术领域，涉及一种太阳能集热装置逐日控制系统。

背景技术

太阳能逐日自动跟踪系统(简称逐日系统)是根据太阳每日的运动轨迹，通过电机控制太阳能板等太阳能设备转动，从而对太阳方位进行实时追踪，提高对太阳能的利用率，主要用于太阳能发电装置、太阳能集热装置等太阳能设备。逐日控制系统是逐日系统的核心，现有逐日控制系统只具有控制功能，不具备电机驱动电路，需要另外连接电机驱动器来实现对电机的驱动，结构复杂、成本高，且电机的控制精度较低，一般一个逐日控制系统只能单一适用于某一种特定的逐日系统。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种太阳能集热装置逐日控制系统。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种太阳能集热装置逐日控制系统，包括

MCU单元，用于存储至少一种逐日算法，采用逐日算法计算太阳的方位并输出对应的脉冲驱动信号；

两个直流电机驱动单元，所述直流电机驱动单元用于根据MCU单元的脉冲驱动信号产生电机的驱动电压；

两个状态检测单元，所述状态检测单元与直流电机驱动单元一一对应，用于检测对应的直流电机驱动单元的工作状态；

远程通信单元，用于MCU单元与远程控制终端进行数据传输；

倾角传感器，用于测量镜场的角度并通过第一串行接口单元提供给MCU单元；

第二串行接口单元，用于接入气象站数据；

输入输出接口单元，用于提供MCU单元与外部设备连接的接口；以及

电源单元，用于给各单元提供供电电压。

进一步的，所述直流电机驱动单元分别包括全桥驱动电路，所述全桥驱动电路用于根据MCU单元的脉冲驱动信号产生电机的驱动电压；所述全桥驱动电路包括半桥驱动芯片U13、电阻R18、电阻R19、电流采样电阻U42、电流采样电阻U43、电容C34、二级管D12、二级管D14、二级管D15、二级管D24、二级管D25、场效应管16、场效应管17；

所述芯片U13的IN引脚连接来自MCU单元的第一脉冲驱动信号，所述芯片U13的VCC引脚连接电源单元输出的11V供电电压，所述芯片U13的SD#引脚连接关断信号；所述芯片U13的COM引脚接地，所述芯片U13的VB引脚通过电容C34与其VS引脚电连接，所述芯片U13的VB引脚还与二级管D12的负端电连接，所述二级管D12的正端连接11V供电电压；

所述芯片U13的HO引脚与二级管D14的负端电连接，所述二级管D14的正端与场效应管U16的栅极电连接，所述电阻R18与二级管D14并联；所述场效应管U16的漏极连接外部供电电压，所述场效应管U16的漏极还与二级管D25的负端电连接，所述二级管D25的正端与芯片U13的VS引脚电连接；

所述芯片U13的LO引脚与二级管D15的负端电连接，所述二级管D15的正端与场效应管U17的栅极电连接，所述电阻R19与二级管D15并联；所述场效应管U17的漏极连接外部供电电压，所述场效应管U17的漏极还与二级管D24的负端电连接；所述二级管D24的负端连接采样地MGND；所述采样地MGND通过电流采样电阻U42接地，所述电流采样电阻U43与电流采样电阻U42并联；所述二级管D24的正端与芯片U13的VS引脚电连接，所述芯片U13的VS引脚用于输出电机驱动电压MO+；

所述全桥驱动电路还包括半桥驱动芯片U15、电阻R20、电阻R21、电容C35、二级管D13、二级管D16、二级管D17、二级管D22、二级管D23、场效应管18和场效应管19；

所述芯片U15的IN引脚连接来自MCU单元的第二脉冲驱动信号，所述芯片U15的VCC引脚连接11V供电电压，所述芯片U15的SD#引脚连接关断信号；所述芯片U15的COM引脚接地，所述芯片U15的VB引脚通过电容C35与其VS引脚电连接，所述芯片U15的VB引脚还与二级管D13的负端电连接，所述二级管D13的正端连接11V供电电压；

所述芯片U15的HO引脚与二级管D16的负端电连接，所述二级管D16的正端与场效应管U18的栅极电连接，所述电阻R20与二级管D16并联；所述场效应管U18的漏极连接外部供电电压，所述场效应管U18的漏极还与二级管D23的负端电连接，所述二级管D23的正端与芯片U15的VS引脚电连接；

所述芯片U15的LO引脚与二级管D17的负端电连接，所述二级管D17的正端与场效应管U19的栅极电连接，所述电阻R21与二级管D17并联；所述场效应管U19的漏极连接外部供电电压，所述场效应管U19的漏极还与二级管D22的负端电连接，所述二级管D22的负端连接采样地MGND，所述二级管D22的正端与芯片U15的VS引脚电连接，所述芯片U15的VS引脚用于输出电机驱动电压MO-。

进一步的，所述直流电机驱动单元还包括正反限位电路，所述正反限位电路用于对电机的正向转动角度和反向转动角度进行限位；所述正反限位电路包括正转限位开关、反转限位开关、第一或非门和第二或非门，来自MCU单元的第一脉冲驱动信号和第二脉冲驱动信号经过光电隔离后分别与两个或非门的第一输入端电连接；来自正向限位开关的第一限位信号和来自反向限位开关的第二限位信号经过光电隔离后分别与两个或非门的第二输入端电连接，两个或非门的输出端分别与芯片U13的IN引脚芯片和U15的IN引脚电连接。

进一步的，所述正反限位电路还包括两个光电隔离电路，所述光电隔离电路用于将第一限位信号或第二限位信号经过光电隔离后送给或非门的第二输入端，以及将进行光电隔离后的信号再次进行光电隔离后送给MCU单元；

所述光电隔离电路包括双通道光电隔离芯片U63、电阻R70、电阻R73、电阻R83、电阻R84和电容C152；所述芯片U63的Anode1引脚通过电阻R83连接5V供电电压，所述芯片U63的Cathode1引脚连接限位信号Q1；所述芯片U63的Collector1引脚输出限位信号SQ1，所述芯片U63的Collector1引脚通过电阻R70连接5V供电电压，所述芯片U63的Collector1引脚还通过电容C152接地；所述芯片U63的Emitter1引脚接地，所述芯片U63的Anode2引脚通过电阻R84连接5V供电电压，所述芯片U63的Cathode2引脚与其Collector1引脚电连接；所述芯片U63的Collector2引脚通过电阻R73连接3.3V供电电压，所述芯片U63的Collector2引脚还与MCU单元电连接；所述芯片U63的Emitter2引脚连接数字地DGND。

进一步的，所述状态检测单元包括电流电压采集电路、硬件过流检测电路和过流关断控制电路；所述电流电压采集电路用于对全桥驱动电路的输出电流进行采样得到电流采样信号ADC_I，以及对外部输入的供电电压进行采样得到电压采样信号ADC_V；所述硬件过流检测电路用于对电流采样信号ADC_I进行检测，并在电流采样信号ADC_I超过了预定值时输出有效的过流信号，所述过流关断控制电路用于在过流信号有效且MCU单元送来的过流关断控制信号有效时输出有效的关断信号。

进一步的，所述电流电压采集电路包括隔离放大芯片U25、精密放大器芯片U30、电流采样电阻U26、电流采样电阻U27、电流采样电阻U29、电流采样电阻U31、电流采样电阻U32、电流采样电阻U33、电阻R27、电容C41、电容C42和电容C43；

所述芯片U25的VDD1引脚连接电源单元输出的5V供电电压，所述芯片U25的VDD2引脚连接电源单元输出的3.3V供电电压，所述芯片U25的GND1引脚接地，所述芯片U25的GND2引脚连接模拟地AGND；所述芯片U25的VINP引脚通过电流采样电阻U26连接采样地MGND，所述芯片U25的VINP引脚通过电容C43接地，所述芯片U25的VINP引脚还通过电容C41与其VINN引脚电连接；所述芯片U25的VINN引脚还通过电容C42接地，所述电流采样电阻U27与电容C42并联；

所述芯片U25的VOUTP引脚通过电流采样电阻U29与芯片U30的INA+引脚电连接，所述芯片U30的INA+引脚通过电流采样电阻U31连接电源单元输出的1.25V基准电压；所述芯片U25的VOUTN引脚通过电流采样电阻U32与芯片U30的INA-引脚电连接，所述芯片U30的INA-引脚通过电流采样电阻U33与其OUTA引脚电连接，所述芯片U30的OUTA引脚通过电阻R27输出电流采样信号ADC_I；所述芯片U30的VDD引脚连接电源单元输出的3.3V供电电压，所述芯片U30的VSS引脚连接模拟地；

所述电流电压采集电路还包括隔离放大芯片U34、电流采样电阻U35、电流采样电阻U36、电流采样电阻U37、电流采样电阻U38、电阻R28、电阻R29、电阻R30、电阻R31、电阻R32、电容C59；

所述芯片U34的VDD1引脚连接电源单元输出的5V供电电压，所述芯片U34的VDD2引脚连接电源单元输出的3.3V供电电压，所述芯片U34的GND1引脚接地，所述芯片U34的GND2引脚连接模拟地AGND；所述芯片U34的VINP引脚与电阻R31的第一端电连接，所述电阻R31的第二端依次通过电阻R28、电阻R29连接外部供电电压，所述电阻R31的第二端还通过电阻R30接地；所述芯片U34的VINP引脚通过电容C59接地，所述芯片U34的VINN引脚接地；

所述芯片U34的VOUTP引脚通过电流采样电阻U35与芯片U30的INB+引脚电连接，所述芯片U30的INB+引脚通过电流采样电阻U36连接电源单元输出的1.25V基准电压；所述芯片U34的VOUTN引脚通过电流采样电阻U37与芯片U30的INB-引脚电连接，所述芯片U30的INB-引脚通过电流采样电阻U38与其OUTB引脚电连接，所述芯片U30的OUTB引脚通过电阻R32输出电压采样信号ADC_V。

进一步的，所述过流检测电路包括运算放大器芯片U40、电阻R37、电阻R38、电阻R39、电阻R40、电阻R41、电阻R42和电容C66；所述芯片U40的V+引脚连接电源单元输出的3.3V供电电压，所述芯片U40的V-引脚连接模拟地AGND；所述芯片U40的IN+引脚与电阻R37的第一端电连接，所述电阻R37的第二端通过电阻R40连接3.3V供电电压，所述电阻R37的第二端还通过电阻R39连接模拟地AGND；所述芯片U40的IN-引脚通过电阻R38连接电流采样信号ADC_I；所述芯片U40的IN+引脚通过电阻R41与其Out引脚电连接，所述芯片U40的Out引脚通过电阻R42连接3.3V供电电压，所述芯片U40的Out引脚还与过流关断控制电路电连接；

所述过流关断控制电路包括光耦芯片U41、电阻R43、电阻R44、电阻R45、电阻R46、电阻R47、电阻R48、电阻R49、电阻R50、发光二级管LED3、场效应管Q1、三极管Q2、三极管Q3；所述场效应管Q1的源极连接模拟地AGND，所述场效应管Q1的栅极与芯片U40的Out引脚电连接，所述场效应管Q1的栅极还与发光二级管LED3的负端电连接，所述发光二级管LED3的正端通过电阻R45连接3.3V供电电压；所述发光二级管LED3的负端还通过电阻R46与三级管Q2的集电极电连接，所述三级管Q2的集电极通过电阻R47与三级管Q3的基极电连接；所述三级管Q2的发极极连接模拟地AGND，所述三级管Q2的基极通过电阻R50与三级管Q3的集电极电连接；所述三级管Q3的集电极通过电阻R49连接模拟地AGND，所述三级管Q3的发射极与MCU单元电连接；

所述场效应管Q1的漏极与芯片U41的Cathode引脚电连接，所述芯片U41的Anode引脚与电阻R44的第一端电连接，所述电阻R44的第二端与MCU单元电连接，所述电阻R44的第二端还通过电阻R43连接模拟地AGND；所述芯片U41的Collector引脚连接5V供电电压；所述芯片U41的Emitter引脚通过电阻R48接地；所述芯片U41的Emitter引脚还作为过流关断控制电路的输出端与全桥驱动电路中芯片U13的SD#引脚和芯片U15的SD#引脚电连接。

进一步的，所述状态检测单元还包括温度采集电路和AD转换电路，所述温度采集电路包括运算放大器U39、负温度系数电阻R33、电阻R34、电容C63和双向抑制二极管D32；所述负温度系数电阻R33设置在临近全桥驱动电路的位置，所述运算放大器U39的同相输入端通过负温度系数电阻R33连接3.3V供电电压，所述运算放大器U39的反相输入端与其输出端电连接；所述运算放大器U39的电源正端连接3.3V供电电压，所述运算放大器U39的电源负端连接模拟地AGND；所述运算放大器U39的输出端通过双向抑制二极管D32连接模拟地，所述运算放大器U39的输出端作为温度采集电路的输出端输出温度采样信号ADC_T；所述电流采样信号ADC_I、电压采样信号ADC_V和温度采样信号ADC_T均与AD转换电路电连接，在AD转换电路转换为数字信号后送给MCU单元。

进一步的，所述远程通信单元包括无线通信模块和无线通信供电模块；所述无线通信供电模块包括DC/DC电源芯片U73、电阻R72、电阻R73、电阻R74、电容C22、电容C23、电容C24、电容C25、电容C26和电感L2；所述芯片U73的IN引脚连接电源单元输出的5V供电电压，所述芯片U73的IN引脚还通过电容C25连接数字地DGND；所述芯片U73的EN引脚通过电阻R73与MCU单元电连接，所述芯片U73的GND引脚连接数字地DGND；

所述芯片U73的BS引脚通过电容C24与其LX引脚电连接，所述芯片U73的LX引脚与电感L2的第一端电连接，所述电感L2的第二端与无线通信模块的供电端电连接；所述芯片U73的FB引脚通过电阻R72连接数字地DGND，所述芯片U73的FB引脚还通过电阻R74与电感L2的第二端电连接；所述电感L2的第二端作为无线通信供电模块的输出端与无线通信模块的电源端电连接；所述电感L2的第二端还通过电容C26连接数字地DGND，所述电容C22与电容C26并联。

进一步的，所述MCU单元存储的至少一种逐日算法为时控逐日算法，所述时控逐日算法包括以下步骤：

获取经纬度信息和时间信息；

计算儒略日数和世纪数；

计算太阳黄道坐标；

计算太阳直角坐标；

计算太阳地平坐标；

校正太阳位置并输出当前的太阳方位。

本发明中，采用控制器和电机驱动电路一体化的逐日控制系统能够大大减少设备安装空间和物料管理成本。采用基于儒略日数和世纪数的时控逐日算法，可以更精确地计算出当前的太阳方位，提高逐日精度。设置两路直流电机驱动单元可实现两路单轴逐日系统的电机控制或一路双轴逐日系统的电机控制。全桥驱动电路能够实现对直流电机的无极调速，进一步提高逐日精度，并能够适配多种逐日系统。另外，还具备电机正反转限位、电机过流硬件保护等保护功能，并能方便接入外部检测信号或实现对外部设备的控制。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明太阳能集热装置逐日控制系统一个优选实施例的结构框图。

图2和图3为MCU单元的电路图。

图4为本实施例中时控逐日算法的流程图。

图5为全桥驱动电路的电路图。

图6为半桥驱动芯片的控制时序图。

图7、图8、图9为正反限位电路的电路图。

图10为电流电压采集电路的电路图。

图11为过流检测电路的电路图。

图12为过流关断控制电路的电路图。

图13为温度采集电路的电路图。

图14为无线通信供电模块的电路图。

图15为RS485接口电路的电路图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1，本发明太阳能集热装置逐日控制系统的一个优选实施例包括MCU单元、两个直流电机驱动单元、两个状态检测单元、远程通信单元、倾角传感器、第一串行接口单元、第二串行接口单元、输入输出接口单元和电源单元。所述MCU单元用于存储至少一种逐日算法，采用逐日算法计算太阳的方位并输出对应的脉冲驱动信号。

两个所述直流电机驱动单元分别用于根据MCU单元生成的两个电机的脉冲驱动信号产生两个电机的驱动电压。所述状态检测单元与直流电机驱动单元一一对应，用于检测对应的直流电机驱动单元的工作状态。所述远程通信单元用于实现MCU单元与远程控制终端进行数据传输，使远程控制终端能够读取MCU单元的工作数据，对MCU单元下发控制命令，以及修改MCU单元的工作参数。

所述倾角传感器用于测量镜场(太阳能集热装置始终正对着太阳的结构)的角度并通过第一串行接口单元提供给MCU单元。所述第二串行接口单元用于接入气象站数据，从而获取太阳辐射值、风向、风速、环境温度、下雨等数据，以便于根据气象情况控制设备的运行状态。如：风速过快进入预定设定的抗风模式，下雨进入预定设定的清洗模式等。所述输入输出接口单元用于提供MCU单元与外部设备连接的接口。所述电源单元用于将外部供电电压VCC_I N转换为各单元所需的电压，包括11V供电电压、5V供电电压、3.3V供电电压和1.25V基准电压。

请参阅图2和图3，所述MCU单元包括MCU芯片U1及其外围电路搭建的MCU系统，所述芯片U1可以采用STM32H7B0VBT6芯片，电容C1、电容C5、电容C6、电容C8和电容C9均为滤波电容，Y1采用25MHZ晶振。STM32H7B0VBT6芯片中存储有逐日算法的程序。所述MCU单元存储的至少一种逐日算法为根据实时时间(24小时制)，实际地理位置(经、纬度)，计算太阳的与实际位置的相对位置夹角的时控逐日算法。请参阅图4，所述时控逐日算法包括以下步骤：

S1、获取经纬度信息和时间信息。

S2、根据经纬度信息和时间信息计算儒略日数和世纪数。

S3、根据儒略日数、世纪数和当前时间计算太阳黄道坐标。

S4、根据太阳黄道坐标计算太阳直角坐标。

S5、根据太阳直角坐标计算太阳地平坐标。

S6、根据太阳直角坐标校正太阳位置并输出当前的太阳方位。

之后，MCU单元即可根据太阳方位计算需要偏移的水平角度和垂直角度，并根据需要偏移的水平角度和垂直角度输出对应的脉冲驱动信号控制电机工作。

每一所述直流电机驱动单元分别包括一全桥驱动电路和一正反限位电路。所述全桥驱动电路用于根据MCU单元的脉冲驱动信号产生电机的驱动电压；所述正反限位电路用于对电机的正向转动角度和反向转动角度进行限位。

请参阅图5，所述全桥驱动电路包括半桥驱动芯片U13、电阻R18、电阻R19、电流采样电阻U42、电流采样电阻U43、电容C34、二级管D12、二级管D14、二级管D15、二级管D24、二级管D25、场效应管16、场效应管17。所述芯片U13可采用EG2104S芯片，所述芯片U13的IN引脚(即第2脚)连接来自MCU单元的第一脉冲驱动信号，所述芯片U13的VCC引脚(即第1脚)连接11V供电电压，所述芯片U13的SD#引脚(即第3脚)连接关断信号。请参阅图6，为关断信号通过SD#引脚对芯片U13的输出进行控制的控制时序图。所述芯片U13的COM引脚(即第4脚)接地，所述芯片U13的VB引脚(即第8脚)通过电容C34与其VS引脚(即第6脚)电连接，所述芯片U13的VB引脚还与二级管D12的负端电连接，所述二级管D12的正端连接11V供电电压。所述芯片U13的HO引脚(即第7脚)与二级管D14的负端电连接，所述二级管D14的正端与场效应管U16的栅极电连接，所述电阻R18与二级管D14并联。所述场效应管U16的漏极连接外部供电电压VCC_IN，所述场效应管U16的漏极还与二级管D25的负端电连接，所述二级管D25的正端与芯片U13的VS引脚电连接。所述芯片U13的LO引脚(即第5脚)与二级管D15的负端电连接，所述二级管D15的正端与场效应管U17的栅极电连接，所述电阻R19与二级管D15并联；所述场效应管U17的漏极连接外部供电电压VCC_IN，所述场效应管U17的漏极还与二级管D24的负端电连接。所述二级管D24的负端连接采样地MGND。所述采样地MGND通过电流采样电阻U42接地，所述电流采样电阻U43与电流采样电阻U42并联；所述二级管D24的正端与芯片U13的VS引脚(即第6脚)电连接，所述芯片U13的VS引脚用于输出电机驱动电压MO+，所述电机驱动电压MO+用于连接直流电机的正极。

请继续参阅图5，所述全桥驱动电路还包括半桥驱动芯片U15、电阻R20、电阻R21、电容C35、二级管D13、二级管D16、二级管D17、二级管D22、二级管D23、场效应管18和场效应管19。所述芯片U15可采用EG2104S芯片，所述芯片U15的IN引脚(即第2脚)连接来自MCU单元的第二脉冲驱动信号，所述芯片U15的VCC引脚(即第1脚)连接11V供电电压，所述芯片U15的SD#引脚(即第3脚)连接关断信号。关断信号通过SD#引脚对芯片U15进行控制的原理与芯片U13相同。所述芯片U15的COM引脚(即第4脚)接地，所述芯片U15的VB引脚(即第8脚)通过电容C35与其VS引脚(即第6脚)电连接，所述芯片U15的VB引脚还与二级管D13的负端电连接，所述二级管D13的正端连接11V供电电压。所述芯片U15的HO引脚(即第7脚)与二级管D16的负端电连接，所述二级管D16的正端与场效应管U18的栅极电连接，所述电阻R20与二级管D16并联。所述场效应管U18的漏极连接外部供电电压VCC_IN，所述场效应管U18的漏极还与二级管D23的负端电连接，所述二级管D23的正端与芯片U15的VS引脚电连接。所述芯片U15的LO引脚(即第5脚)与二级管D17的负端电连接，所述二级管D17的正端与场效应管U19的栅极电连接，所述电阻R21与二级管D17并联。所述场效应管U19的漏极连接外部供电电压VCC_IN，所述场效应管U19的漏极还与二级管D22的负端电连接，所述二级管D22的负端连接采样地MGND，所述二级管D22的正端与芯片U15的VS引脚(即第6脚)电连接，所述芯片U15的VS引脚用于输出电机驱动电压MO-，所述电机驱动电压MO-用于连接直流电机的负极。

全桥驱动电路中的D22、D23、D24、D25均为续流二极管，消耗电机突变时产生的电动势对MOS管的冲击，同时使用逻辑光耦U14进行信号隔离，确保MCU单元安全工作。该电路使用2块半桥驱动芯片U13与U15共同工作驱动4个MOS管U16、U17、U18、U19，从而共同组成一路全桥电路。

所述正反限位电路包括正转限位开关(图中未示出)、反转限位开关(图中未示出)、第一或非门和第二或非门。请参阅图7，所述第一或非门和第二或非门均集成在或非门芯片U17中，芯片U17可采用四路或非门芯片SN74HCT02DR。来自MCU单元的第一脉冲信号(MCU单元输出的PA4_IN1和PB2_IN3分别为两个直流电机驱动单元的第一脉冲信号)和第二脉冲信号(MCU单元输出的PA5_IN2和PE4_IN4分别为两个直流电机驱动单元的第二脉冲信号)经过光电隔离后分别输出脉冲驱动信号APWM1和脉冲驱动信号APWM2，光电隔离的电路请参阅图8。来自正向限位开关的限位信号Q1(即第一限位信号)和来自反向限位开关的限位信号Q2(即第二限位信号)经过光电隔离后分别输出限位信号SQ1和限位信号SQ2。

脉冲驱动信号APWM1和脉冲驱动信号APWM2分别与两个或非门的第一输入端(即芯片U17的1A引脚和2A引脚)电连接，限位信号SQ1和限位信号SQ2分别与两个或非门的第二输入端(即芯片U17的1B引脚和2B引脚)电连接，两个或非门的输出端(即芯片U17的1Y引脚和2Y引脚)分别输出脉冲驱动信号PWM_1和脉冲驱动信号PWM_2给全桥驱动电路中芯片U13的IN引脚芯片和U15的IN引脚。或非门的真值表如下：

表中，H表示高电平，L表示低电平，X表示任意电平。当输入或非门的限位信号为高电平时，或非门一直输出低电平，从而停止驱动直流电机工作。

为了向MCU单元发送正向限位开关和反向限位开关的工作状态，所述正反限位电路还包括两个光电隔离电路，一个光电隔离电路用于将限位信号Q1经过光电隔离得到限位信号SQ1送给一或非门的第二输入端，以及将限位信号SQ1再次进行光电隔离后得到信号MCU_Q1送给MCU单元。另一光电隔离电路对限位信号Q2进行处理的过程与其相同，用于将限位信号Q2经过两次光电隔离后得到信号MCU_Q2送给MCU单元。

请参阅图9，为对限位信号Q1进行光电隔离的光电隔离电路的电路图。该电路包括双通道光电隔离芯片U63、电阻R70、电阻R73、电阻R83、电阻R84和电容C152。所述芯片U63的Anode1引脚(即第1脚)通过电阻R83连接5V供电电压，所述芯片U63的Cathode1引脚(即第2脚)连接限位信号Q1。所述芯片U63的Collector1引脚(即第8脚)输出限位信号SQ1，所述芯片U63的Collector1引脚通过电阻R70连接5V供电电压，所述芯片U63的Collector1引脚还通过电容C152接地。所述芯片U63的Emitter1引脚(即第7脚)接地，所述芯片U63的Anode2引脚(即第3脚)通过电阻R84连接5V供电电压，所述芯片U63的Cathode2引脚(即第4脚)与其Collector1引脚电连接。所述芯片U63的Collector2引脚(即第6脚)通过电阻R73连接3.3V供电电压，所述芯片U63的Collector2引脚还与MCU单元电连接；所述芯片U63的Emitter2引脚(即第5脚)连接数字地DGND。

所述状态检测单元包括电流电压采集电路、硬件过流检测电路、过流关断控制电路、温度采集电路和AD转换电路。所述电流电压采集电路用于对全桥驱动电路的输出电流进行采样得到电流采样信号ADC_I，以及对外部输入的供电电压进行采样得到电压采样信号ADC_V。所述硬件过流检测电路用于对电流采样信号ADC_I进行检测，并在电流采样信号ADC_I超过了预定值时输出有效的过流信号，所述过流关断控制电路用于在过流信号有效且MCU单元送来的过流关断控制信号(两个硬件过流检测电路的过流关断控制信号分别为PA7_ENB1和PB0_ENB2)有效时输出有效的关断信号。所述温度采集电路用于对全桥驱动电路的工作温度进行采集，得到温度采样信号ADC_T。所述AD转换电路用于对电流采样信号ADC_I、电压采样信号ADC_V和温度采样信号ADC_T进行AD转换，将上述信号转换为数字信号后送给MCU单元。通过对电源电压和温度的检测还能够实现电源过压、欠压保护和过温保护等功能。

请参阅图10，所述电流电压采集电路包括隔离放大芯片U25、精密放大器芯片U30、电流采样电阻U26、电流采样电阻U27、电流采样电阻U29、电流采样电阻U31、电流采样电阻U32、电流采样电阻U33、电阻R27、电容C41、电容C42和电容C43。所述芯片U25可采用AMC1200BDWVR芯片，所述芯片U30可采用GS8552-SR芯片。所述芯片U25的VDD1引脚(即第1脚)连接5V供电电压，所述芯片U25的VDD2引脚(即第8脚)连接3.3V供电电压，所述芯片U25的GND1引脚(即第4脚)接地，所述芯片U25的GND2引脚(即第5脚)连接模拟地AGND。所述芯片U25的VINP引脚(即第2脚)通过电流采样电阻U26连接采样地MGND，所述芯片U25的VINP引脚通过电容C43接地，所述芯片U25的VINP引脚还通过电容C41与其VINN引脚(即第3脚)电连接。所述芯片U25的VINN引脚还通过电容C42接地，所述电流采样电阻U27与电容C42并联。所述芯片U25的VOUTP引脚(即第7脚)通过电流采样电阻U29与芯片U30的INA+引脚(即第3脚)电连接，所述芯片U30的INA+引脚通过电流采样电阻U31连接1.25V基准电压。所述芯片U25的VOUTN引脚(即第6脚)通过电流采样电阻U32与芯片U30的INA-引脚(即第2脚)电连接，所述芯片U30的INA-引脚通过电流采样电阻U33与其OUTA引脚(即第1脚)电连接。所述芯片U30的OUTA引脚通过电阻R27输出电流采样信号ADC_I,所述电流采样信号ADC_I经AD转换后送给MCU单元。所述芯片U30的VDD引脚(即第8脚)连接3.3V供电电压，所述芯片U30的VSS引脚(即第4脚)连接模拟地。

请继续参阅图10，所述电流电压采集电路还包括隔离放大芯片U34、电流采样电阻U35、电流采样电阻U36、电流采样电阻U37、电流采样电阻U38、电阻R28、电阻R29、电阻R30、电阻R31、电阻R32、电容C59；所述芯片U34可采用AMC1200BDWVR芯片。所述芯片U34的VDD1引脚(即第1脚)连接5V供电电压，所述芯片U34的VDD2引脚(即第8脚)连接3.3V供电电压，所述芯片U34的GND1引脚(即第4脚)接地，所述芯片U34的GND2引脚(即第5脚)连接模拟地AGND。所述芯片U34的VINP引脚(即第2脚)与电阻R31的第一端电连接，所述电阻R31的第二端依次通过电阻R28、电阻R29连接外部供电电压VCC_IN，所述电阻R31的第二端还通过电阻R30接地。所述芯片U34的VINP引脚通过电容C59接地，所述芯片U34的VINN引脚(即第3脚)接地。所述芯片U34的VOUTP引脚(即第7脚)通过电流采样电阻U35与芯片U30的INB+引脚(即第5脚)电连接，所述芯片U30的INB+引脚通过电流采样电阻U36连接1.25V基准电压。所述芯片U34的VOUTN引脚(即第6脚)通过电流采样电阻U37与芯片U30的INB-引脚(即第6脚)电连接，所述芯片U30的INB-引脚通过电流采样电阻U38与其OUTB引脚(即第7脚)电连接。所述芯片U30的OUTB引脚通过电阻R32输出电压采样信号ADC_V,所述电压采样信号ADC_V,经AD转换后送给MCU单元。

电流电压采集电路中电流采集的是串联在电机负极与地之间与两个并联的20mΩ电阻两端的电压，通过8倍固定增益的隔离芯片U25放大后输出给由高精度运放U30搭建的加法器电路中，使得输出电压加上基准电压1.25V，最后输出给MCU单元，其中D33是抑制二极管，使得输出入MCU单元的电压在3.3V以内。电压采集电路的工作原理基本相同，输入隔离运放的电压是R28、R29、R30与电源电压的分压值，通过固定增益1倍的隔离运放U24后输入加法电路，最终输出给MCU单元。

请参阅图11，所述过流检测电路包括运算放大器芯片U40、电阻R37、电阻R38、电阻R39、电阻R40、电阻R41、电阻R42和电容C66。所述芯片U40可采用LMV331TP-TR芯片。所述芯片U40的V+引脚(即第5脚)连接3.3V供电电压，所述芯片U40的V-引脚(即第2脚)连接模拟地AGND。所述芯片U40的IN+引脚(即第1脚)与电阻R37的第一端电连接，所述电阻R37的第二端通过电阻R40连接3.3V供电电压，所述电阻R37的第二端还通过电阻R39连接模拟地AGND。所述芯片U40的IN-引脚(即第3脚)通过电阻R38与电流电压采集电路的电阻R27电连接，从而接入电流采样信号ADC_I。所述芯片U40的IN+引脚(即第1脚)通过电阻R41与其Out引脚(即第4脚)电连接，所述芯片U40的Out引脚通过电阻R42连接3.3V供电电压，所述芯片U40的Out引脚还输出过流信号OC_OUT给过流关断控制电路。

过流检测电路使用运放芯片U40搭建了迟滞电压比较器，比较电压为R40与R39的分压3V，当比较器的反向输入端的电压高于正向输入端时，比较器输出低电平，然后将比较器的输出端接入过流关断电路进行处理，其中C66是滤波电容，防止输入比较电压出现波动。

请参阅图12，所述过流关断控制电路包括光耦芯片U41、电阻R43、电阻R44、电阻R45、电阻R46、电阻R47、电阻R48、电阻R49、电阻R50、发光二级管LED3、场效应管Q1、三极管Q2、三极管Q3。所述光耦芯片U41可采用EL357N(C)(TA)-G芯片，所述三极管Q2、三极管Q3可采用双极性三极管芯片BC847PN。所述场效应管Q1的源极连接模拟地AGND，所述场效应管Q1的栅极与芯片U40的Out引脚电连接，用于接入过流信号OC_OUT。所述场效应管Q1的栅极还与发光二级管LED3的负端电连接，所述发光二级管LED3的正端通过电阻R45连接3.3V供电电压。所述发光二级管LED3的负端还通过电阻R46与三级管Q2的集电极电连接，所述三级管Q2的集电极通过电阻R47与三级管Q3的基极电连接。所述三级管Q2的发极极连接模拟地AGND，所述三级管Q2的基极通过电阻R50与三级管Q3的集电极电连接。所述三级管Q3的集电极通过电阻R49连接模拟地AGND，所述三级管Q3的发射极连接MCU单元的过流关断控制信号。所述场效应管Q1的漏极与芯片U41的Cathode引脚(即第2脚)电连接，所述芯片U41的Anode引脚(即第1脚)与电阻R44的第一端电连接，所述电阻R44的第二端连接MCU单元的过流关断控制信号，所述电阻R44的第二端还通过电阻R43连接模拟地AGND。所述芯片U41的Collector引脚(即第4脚)连接5V供电电压；所述芯片U41的Emitter引脚(即第3脚)通过电阻R48接地。所述芯片U41的Emitter引脚还作为过流关断控制电路的输出端与全桥驱动电路中芯片U13的SD#引脚和芯片U15的SD#引脚电连接。

过流关断控制电路中采用光耦隔离电路与锁存电路，过流关断控制信号为高电平的情况下，过流信号OC_OUT为高电平，使场效应管Q1导通，全桥电路正常工作，当发生过流时过流信号OC_OUT为低电平(即过流信号有效)，LED3亮起，场效应管Q1关闭，SD输出低电平，半桥芯片不使能，全桥电路关断，达到过流关断目的。

请参阅图13，所述温度采集电路包括运算放大器U39、负温度系数电阻R33、电阻R34、电容C63和双向抑制二极管D32。所述负温度系数电阻R33设置在全桥驱动电路的芯片U25和芯片U34附近，用于在控制器工作时芯片的温度。所述运算放大器U39的同相输入端通过负温度系数电阻R33连接3.3V供电电压，所述运算放大器U39的反相输入端与其输出端电连接。所述运算放大器U39的电源正端连接3.3V供电电压，所述运算放大器U39的电源负端连接模拟地AGND。所述运算放大器U39的输出端通过双向抑制二极管D32连接模拟地，所述运算放大器U39的输出端作为温度采集电路的输出端输出温度采样信号ADC_T,所述温度采样信号ADC_T经AD转换后送给MCU单元。

温度采集电路通过运放U39搭建一个电压跟随器，正向输入电压是R33与R34的分压值，电容C63起滤波作用，是的输入型号根平滑，D32是抑制二极管，防止输入MCU的电压操作3.3V。当温度上升时，负温度系数电阻R33的阻值降低，使用运放U39将信号放大后传入MCU单元，即可通过计算R33的阻值查找对应的温度。

请参阅图14，所述远程通信单元包括无线通信模块和无线通信供电模块，所述无线通信模块可采用LORA模块。当然，所述远程通信单元还包括有线通信模块，用于对无线通信模块进行补充。所述无线通信供电模块包括DC/DC电源芯片U73、电阻R72、电阻R73、电阻R74、电容C22、电容C23、电容C24、电容C25、电容C26和电感L2；所述芯片U73可采用TP6327GS6芯片。所述芯片U73的IN引脚(即第3脚)连接5V供电电压，所述芯片U73的IN引脚还通过电容C25连接数字地DGND。所述芯片U73的EN引脚(即第5脚)通过电阻R73l连接MCU单元的控制信号PA8_POW，所述芯片U73的GND引脚(即第1脚)连接数字地DGND。所述芯片U73的BS引脚(即第6脚)通过电容C24与其LX引脚(即第2脚)电连接，所述芯片U73的LX引脚与电感L2的第一端电连接，所述电感L2的第二端输出供电电压5V_PR，供电电压5V_PR与无线通信模块的供电端电连接。所述芯片U73的FB引脚(即第4脚)通过电阻R72连接数字地DGND，所述芯片U73的FB引脚还通过电阻R74与电感L2的第二端电连接。所述电感L2的第二端作为无线通信供电模块的输出端与无线通信模块的电源端电连接；所述电感L2的第二端还通过电容C26连接数字地DGND，所述电容C22与电容C26并联。电路中的C25、C23为输入滤波电容，R74、R72为输出反馈电阻，C26、C22是输出滤波电容，R73是限流电阻；从而使MCU单元可通过芯片U73的EN脚来控制是否对LORA模块供电，从而控制LORA模块工作。

本实施例中，两个串行接口单元的电路结构相同，均采用RS485接口电路，请参阅图15，为其中一个RS485接口电路的电路图。该RS485接口电路包括实现TTL信号和RS485信号转换的隔离型RS485芯片U8、电阻RT3、电阻RT4、电阻RT5、保险丝F1和保险丝F2；所述芯片U8可采用芯片ADM2582E。电阻RT3、电阻RT4和电阻RT5为压敏电阻，保险丝F1和保险丝F2为可恢复保险丝，共同形成对芯片U8的保护，该接口电路具备防静电、放高压等功能。所述芯片U8的RXD引脚和TXD引脚与MCU单元电连接，A引脚和B引脚用于连接外部设备。

所述输入输出接口单元包括多路模拟信号输入接口(即AI接口)电路、多路数字信号输入接口(即DI接口)电路和多路数字信号输出接口(即DO接口)电路。本实施例中，所述输入输出接口单元包括16路AI接口电路、16路DI接口电路和16路DO接口电路。其中，AI接口电路用于连接4mA-20mA的传感器，如管道压力表、流量累计、设备进出口温度等；DI接口电路用于接入外部按钮控制信号和保护设备检测信号，如：光栅、围栏开关门检测信号等。DO接口电路用于输出控制信号控制外部设备，如对报警器、水泵等进行控制。

本实施例中，采用控制器和电机驱动电路一体化的逐日控制系统能够大大减少设备安装空间和物料管理成本，采用基于儒略日数和世纪数的时控逐日算法，可以更精确地计算出当前的太阳方位，提高逐日精度。设置两路直流电机驱动单元可实现两路单轴逐日系统的电机控制或一路双轴逐日系统的电机控制。全桥驱动电路能够实现对直流电机的无极调速，进一步提高逐日精度，并能够适配多种逐日系统。另外，还具备电机正反转限位、电机过流硬件保护等保护功能；具备多个AI、DI、DO接口可以方便接入外部检测信号或实现对外部设备的控制。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。