太阳方位探测器
基于阳光方位探测器的太阳能收集板姿态调节系统
０ 引 言
太 阳能是一种绿色环保的能源 ， 如今越来越受 到重视 。 。
太 阳能具有总能量很 大而能量密 度 比较低 的特点 ， 实际应 用 在
过程中由于 阳光的高度和方 向在不断变化 ， 集能板 （ 阳能 电池 太 板或聚光系统） 如果保持 固定则不能 保证最 大程度地 收集太 阳 能 。根据对太阳位 置跟踪 的方 式 ， 有 的太 阳能 收集板 姿态调 现 节 系统可以分为主动式 调节系统 和被动式 调节 系统 ２类 ： 动 主 式调节 系统根据地球绕 日运行规律计算运动轨迹 而对太 阳进行 主动式跟踪 Ｊ其优点是控 制 电路简 单 、 行 ， 点是 固定跟 踪 ， 易 缺 太 阳而无法适应 复杂天气 ， 阴雨天气机 械系统 的空转 浪费 电能 。
被动式跟踪则实时或定 时检测最 强光源 与集能板 夹角 ， 从而 控
图 １ 太 阳 能 收 集 板 姿 态 系 统 总体 框 图
２ 阳光 方 位 传 感 与 跟踪 ２１ 阳光方位坐标 ．
制集能板对准最强光 源进行被动 式跟踪 ， 其优 点是 可以使集 能板对准最强光源 ， 使集能板 自身集 能最高 ， 点是检测控 制电 缺 路较复杂 ， 多云 或阴雨天气 情况下 ， 在 检测 控制 方法可 能失效 ，
因此机械 系统 的频 繁转 动消 耗大量 电能 ， 致集 能 效果 不佳 。 导 文中研制 出一种基于阳光方位探测器的太 阳能集 能板姿态 调整 设备， 可应用于光伏发电和太 阳能集热。
１ 系统 原 理 和 构 成
２０９ ） １０ ６ （ 东南大 学仪器科学与工程学院 ， 江苏南京
摘要： 设计 了一种 太阳能收集板姿 态调节 系统 ， 利用 阳光 方位传 感器检 测太 阳的方位和光照情 况， 照一定 时间间 隔 按 驱 动双 自由度姿 态调节 结构使 集能板 正对太 阳， 用理想二极 管电路 提 高光伏供 电效率 ， 用升压 电路 提 高 系统 弱光照 采 利
双光电探头的光伏电源自动跟踪装置的研制
达地面的太 阳总辐射分为直接辐射和散射辐射。在青海直接辐射分量 占总辐射的 ５％以上 。而直接 ０ 辐射与入射角为余 弦关系 ， 当入射角为 ０时达到最大值。设入射角为 ｉ 。 ， 则有 Ｉ ｄ×ｃｓ ＝Ｉ ｏｉ
（） １
式中，表示到达接受面太阳直接辐射强度（Ｊ ・） Ｉ表示太阳直接辐射强度（Ｊ ・） Ｉ ｋ， ｈ ； ｄ ｋ／ ｈ 。 太阳的散射辐射 Ｉ被认为是各 向同性 的。因此 ， 阳能电池组件的接受 面法线要跟踪太阳 ， ｓ 太 即太 阳辐射的入射角要尽可能地保持在最小的状态， 以最大限度地接受到太阳辐射。以往的文献【 】 １ 报道 了 工
Ｋｅ ｏ ｄ ： ｏ ｂｅｐ ｏｏ ｌｅｆ ｉ ｅ ｓｒ ａ ｔｍａ ｃｔ ｃ ｉｇ ； Ｖ ｏ ｅ ｕ ｐｙ ｙ ｗ ｒ ｓ ｄｏ ｔ ａ ｋｎ Ｐ ｐ ｗ ｒｓｐ ｌ ｉ ｒ
户用太阳能光伏发电装置的发电单元为硅太 阳电池 组件， 它对太阳光线 的接受面是一个平 面。到
ｌ ｌ
在天球 的这两个坐标 系， 阳能 电池组件 的跟踪装置也有两个 太 坐标系， 一个叫跟踪装置的地平坐标系， 另一个 叫跟踪装置的赤 道坐标系。在此两种坐标系中， 要精确跟踪太 阳需要在两个方 向上实施跟踪 。但这样就会加大跟踪装置的制造成本 。在综合
Ｌ ＮＧ ｎ － ａ ，Ｌ ｅ Ｉ Ｄｏ ｇ ｂ ｏ Ｉ Ｗ ｎ— ｒ ｇ ｉ ｎ
（ ｉ ｈｉ ｅ ｎｒ ｅ ａｃ ｓｉ ｔ Ｘｎ ｇ８００ ，ｈ ａ Ｑｎ ａＮ ｗＥ ｅ ｙＲ ｓ ｒｈＩ ｔｕｅ，ｉｍ １０８Ｃ ｉ ） ｇ ｇ ｅ ｎ ｔ ｎ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｅ ｈ ｒ ｏ ｔｌ ｃ ｏｄ ｎ ｔ ｒ ｃ ｉ ｇ ｓｓｅ ｗ ｓ ａ ｏ ｔｄ ｉ ｈ ｓ ｔ ｃ ｉｇ ｅ ｕ ｐ ｎ ． ｕ ｏ ｔ ｓｒ ｃ ： ｈ ｏ ｉ ｎ ａ ｏ ｒ ｉ ａｅ ｔ ｋ ｎ ｙ ｔｍ ａ ｄ ｐ ｅ ｎ ｔ ｉ ｒ ｋｎ ｑ ｉｍｅ ｔ ａ ｔｍａｉ ｚ ａ ａ ｃ ｔ ｋ ａ ｓ ｄ ｆｒｓ ｎ ａ ｉ ｔ ｎ ｌ ｎ ｎ ａ ｅ ｕ ａｉｎ ｗ ｓｓ ｌｃ ｄ ｆｒｓ ｎ ｅｅ ａ ｉ Ｉ ｓ ｃ ｎ ￣ ｍｇ ｗ ｓｕ ｅ ｏ ｕ ｚ ｍｕ ｈ ａ ｇｅ ａ ｄ ｍａ ｕ ｌｒｇ ｌ ｔ ａ ｅ ｅ ｔ ｏ ｕ ｌｖ ｔ ｎ．ｎ ｉ ｏ — ｏ ｅ ｏ ｔ ｔ ｌｓ ｓ ｍ ， ｅ ｕｔ ｖｏｅ ｄ ａ ｏ ￣Ｉ Ｏ ｎ ｈ ｔｒｓｓ ｒ ａｅ ｕ ｅ ｒ ａ ｄ ｔｃｏ ａ ｋ ｔ ｅ ｓ ｎ ｒ ｙ ｔ ｏ ｅ ｔ ｌ ａ ｉｌｔ ａ ｉｔ ｎ ｌ ｒａ ｄ ｐ ｏｏ ｅ ｉｔ ｒ ｓ ｄ ｔ ｆ ｍ ｅｅ ｔｒ ｔ ｔ ｃ ｈ ｕ ｈ ｒ ｒ ｉ Ｓ ｏ ｏ ｏ ｏ ｒ ｗ ｔ ｏａ ｎ ｒｙ ｍ ｄ ｅ ． ｉ ｓ ｌｒｅ ｅｇ ｏ ｕ ｓ ｈ ｌ
基于单片机的太阳高度-方位角双轴式自动追踪装置的设计
文章编号 ： １ ０ ０ ９ — ３ ０ ４ ４ （ ２ ０ １ ４ ） ３ ４ — ８ ３ ２ ２ — ０ ２
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ Ａｕ ｔ ｏ ｍａ ｉ ｔ ｃ Ｔｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ Ｄｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ｏ ｆ Ｓ ｏ ｌ ａ ｒ Ａｌ ｉｔ ｔ ｕ ｄ ｅ—Ａｚ ｉ ｍｕ ｔ ｈ Ｓ ＣＭ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｂｉ ａ ｘ ｉ ａ ｌ Ｔｙ ｐｅ
目前 的太 阳光线 自动跟踪装置 中， 硅光式 自动跟踪装 置优 点 比较 突 出， 其跟踪 比较精确 ， 原 理简单 ， 容易 实现 ， 能通过反 馈消 除累计误 差 ； 但 缺点是 由于选用 多个硅板 电池 ， 信号采集 的密 集度 始终 有 限， 不 能连 续检 测和跟 踪太 阳光 线 的角度 变 化， 无法 实现 对太 阳运动的连续跟踪。
Ｓ Ｕ Ｙｕ ｎ— — ｃ ｈｅ ｎｇ
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ ｏ ｆ Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｕ Ｎｏ ｒ ｍａ ｌ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｘｕ ｚ ｈ ｏ ｕ ２ ２ １ ０ ０ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
由于时钟定位易产生累计误差此时采集装置可能并未完全正对太阳因此再通过四象限硅光电池数据进行光偏检测计算得出差值信号送入到控制器再次驱动步进电机跟踪轴转动使得采集装置和太阳入射光线垂仿真以徐州地区夏至日的太阳方位角和高度角为例设定太阳定位跟踪误差的容忍度为05每隔5min获取太阳位置应用太阳的时钟定位和光偏比较定位相结合的方式跟踪太阳运动轨迹
苏 云 成
（ 江苏师范大学 计算机学院 ， 江苏 徐州 ２ ２ １ ０ ０ ０ ）
摘要 ： 设 计一种根据视 日运动规律 自动跟踪 太阳的 系统 。采用太 阳高度一 方位 角双轴跟踪 的办法， 利用步进 电机 双轴驱 动， 通 过 对 跟 踪 系统 进 行 水 平 、 俯 仰 两个 自由度 的 控 制 ， 实现 对 太 阳的 实时 跟 踪 。 该 系统 适 用 于各 种 太 阳能 采 集 装 置 。主 要 从
阳光仪分类
阳光仪分类阳光仪是一种常见的仪器设备，主要通过收集和测量阳光的辐射能量来提供有关太阳辐射的数据。
根据其功能和用途的不同，阳光仪可以分为多个分类。
下面将介绍几种常见的阳光仪分类。
1. 全天日射量仪全天日射量仪是一种用于测量太阳辐射能量的仪器。
它通常由一个球形探测器和一个测量装置组成。
球形探测器可以收集来自各个方向的太阳辐射，而测量装置则可以将这些辐射能量转化为电信号进行测量和记录。
全天日射量仪可以提供全天候的太阳辐射数据，对于气象学、能源研究等领域具有重要意义。
2. 直射日射量仪直射日射量仪是一种用于测量太阳直射辐射能量的仪器。
它主要由一个平面探测器和一个测量装置组成。
平面探测器可以收集来自太阳直射的辐射能量，而测量装置则可以将这些能量转化为电信号进行测量和记录。
直射日射量仪可以提供太阳直射辐射的强度和分布情况，对于太阳能利用、建筑设计等领域具有重要作用。
3. 散射日射量仪散射日射量仪是一种用于测量太阳散射辐射能量的仪器。
它主要由一个球形探测器和一个测量装置组成。
球形探测器可以收集来自太阳散射的辐射能量，而测量装置则可以将这些能量转化为电信号进行测量和记录。
散射日射量仪可以提供太阳散射辐射的强度和分布情况，对于大气科学、环境监测等领域具有重要意义。
4. 紫外线辐射量仪紫外线辐射量仪是一种用于测量太阳紫外线辐射能量的仪器。
它主要由一个探测器和一个测量装置组成。
探测器可以收集来自太阳的紫外线辐射能量，而测量装置则可以将这些能量转化为电信号进行测量和记录。
紫外线辐射量仪可以提供太阳紫外线辐射的强度和波长分布情况，对于健康医疗、环境保护等领域具有重要作用。
总结阳光仪按照其测量对象和功能的不同可以分为全天日射量仪、直射日射量仪、散射日射量仪和紫外线辐射量仪等分类。
它们都是通过收集和测量太阳辐射能量来提供有关太阳辐射的数据的仪器。
这些仪器在气象学、能源研究、太阳能利用、建筑设计等领域具有广泛的应用，对于了解太阳辐射的强度、分布和变化规律具有重要意义。
CE318_太阳光度计技术手册
CE318太阳光度计技术手册中国气象局监测网络司编写说明为了满足中国气象局沙尘暴站业务化运行的需求，同时，为观测人员了解测量原理、对仪器进行操作和维护提供指导，为研究人员开展科研工作提供参考，有关专家和有经验的业务技术人员共同编写了本材料。
本材料由中国气象科学研究院中国气象局大气成分观测与服务中心、北京市气象局和国家卫星气象中心共同组织编写。
目 录1 概述 (1)2 系统结构及原理 (1)2.1 仪器工作原理 (1)2.1.1 大气光学厚度 (1)2.1.2 气溶胶参数 (2)2.1.3 改进Langley法 (2)2.2 仪器结构 (3)2.3 技术指标 (5)3 系统安装及操作方法 (5)3.1 系统安装 (5)3.2 操作方法 (6)3.2.1 太阳光度计的启动和关闭 (6)3.2.2 重要操作指令列表 (8)3.2.3 天空扫描测量 (12)3.2.4 自动模式测量 (13)3.3 日常检查 (14)4 系统维护与校准 (14)4.1 系统维护 (14)4.1.1 检查系统的完整性 (14)4.1.2 检测电池电压 (14)4.1.3 检测仪器的时钟 (15)4.1.4 检测机器人臂和光学头是否水平 (15)4.1.5 检测仪器的跟踪和对准器 (15)4.2 系统定标 (15)5 数据及格式 (16)6 安全及注意事项 (16)7 附录 (18)7.1 日检查表 (18)7.2 周检查表 (19)1 概述大气气溶胶光学厚度的测量可反映气溶胶粒子对太阳辐射的消光作用。
世界气象组织的全球大气观测网（WMO-GAW ）将大气气溶胶光学厚度的观测作为基本观测项目，目的是对全球大气气溶胶的变化趋势进行长期观测，进而研究其对全球和局地气候变化的影响。
同时气溶胶光学厚度的地基观测结果，也是对卫星光学遥感校准的一种重要的手段。
WMO-GAW 推荐了两种通过直接测量太阳分光辐射求出气溶胶光学厚度的方法，一种方法是采用一组短波截止滤光片和直接日射表相配合进行测量，另外一种是使用太阳光度计的测量方法。
用天文测量简历精确计算太阳位置的方法
用天文测量简历精确计算太阳位置的方法天文测量是一种精确测量天体位置和运动的科学技术，是太空探索和星际旅行的重要基础。
太阳作为地球最为重要的天体之一，它的位置对于日常生活、导航、气象预测以及科学研究都具有重要意义。
本文将介绍几种通过天文测量精确计算太阳位置的方法。
方法一：日晷法日晷是一种将太阳高度角与时间联系起来的仪器，经过精确测量，可以用来计算太阳在天空中的位置。
日晷的基本原理是利用太阳的影子来测量时间。
根据太阳影子在地面上的轨迹以及影子长度的变化，可以确定太阳的高度角和方位角。
通过对太阳高度角和方位角的测量和计算，可以确定太阳在天空中的位置。
方法二：天文学三角测量法天文学三角测量法是利用三角形中的角度和边长来计算未知角度和边长的一种方法。
在天文学中，通过观测天体的位置和运动轨迹，可以使用天文学三角测量法来测量它们的距离、速度和位置等信息。
其中，使用天文学三角测量法测量太阳的位置，是通过观测太阳在两个不同地点的高度角和方位角，以及两个地点的距离来计算太阳在天空中的位置。
方法三：望远镜观测法望远镜观测法是利用望远镜来观察太阳，通过测量太阳的大小和位置，来计算太阳在天空中的位置。
望远镜可以提供更加精确和详细的太阳图像，同时也可以通过望远镜的调节和校正来消除大气的影响，进一步提高观测精度。
方法四：地球磁场观测法地球磁场观测法是利用地球磁场的变化来精确测量太阳位置的一种方法。
太阳活动会影响地球磁场，因此，通过观测地球磁场的变化，可以获得太阳活动的信息。
通过计算地球磁场的变化，以及太阳、地球和观测点的位置，可以计算出太阳在天空中的位置。
以上四种方法是通过天文测量精确计算太阳位置的常用方法。
不同的方法适用于不同的场景和精度要求。
无论使用哪种方法，天文测量的基础仍然是精确测量和计算。
因此，天文学家和测量技术人员需要具备精确测量和计算的技能，以及对天文学的深刻理解和热爱。
相关数据是指对研究对象进行的各种观测、测量、实验等数据，是进行科学研究和分析的基础。
《太阳》课件ppt
近代对太阳的观测
望远镜的使用
自17世纪望远镜发明以来，人们 开始能够更准确地观测太阳。例 如，19世纪初的天文学家哈勃通 过望远镜观测到太阳上的黑子和
日珥现象。
日冕的发现
பைடு நூலகம்19世纪中期，天文学家通过望远 镜观测到太阳边缘的日冕，这一 发现对理解太阳风和磁场等现代
天文学概念具有重要意义。
太阳辐射的测量
随着科技的发展，人们开始能够 测量太阳辐射的强度和光谱，这 有助于了解太阳对地球环境和气
候的影响。
现代对太阳的观测
01
卫星观测
现代卫星观测技术的发展使得人们能够更全面地了解太阳。例如，太阳
探测器可以近距离观测太阳活动和磁场变化。
02
太阳风的研究
通过对太阳风的观测和研究，人们开始理解太阳与地球之间的相互作用
太阳风暴与影响
太阳风暴是太阳活动的一种强烈形式，通常伴随着日冕物质抛射和大量带电粒子的释放。它们会对地 球磁场产生强烈的干扰和冲击，并导致地磁风暴、极光等现象的出现。
太阳风暴还会对卫星导航、电力网络、通信系统等现代基础设施产生影响。在某些情况下，它们甚至 可能导致电网故障、卫星通信中断等问题。因此，对太阳风暴的研究和预测对于保障现代社会的正常 运行具有重要意义。
04
太阳的活动与影响
太阳黑子活动与影响
太阳黑子是太阳表面活动的一个明显现象，通常呈现出暗淡 的斑点或漩涡。它们是太阳磁场活动的结果，也是预测太阳 活动的重要指标之一。
太阳黑子活动会影响地球的磁场和电离层，进而影响短波通 信、卫星导航、电力网络等现代基础设施。此外，它们还会 导致高纬度地区出现极光现象，对天文学研究和旅游也有着 重要的意义。
太阳黑子的观测
太阳位置自动追踪系统的设计
太阳位置自动追踪系统的设计摘要：随着太阳能利用技术的进步，太阳能系统的效率和功率输出已经成为人们关注的焦点。
为了最大程度地提高太阳能系统的效能，太阳位置自动追踪系统应运而生。
本文将介绍原理以及实现方法，并对其应用前景进行谈论。
一、引言太阳能是一种清洁、可再生的能源，具有丰富的资源和宽广的利用前景。
然而，太阳能的效率受多种因素影响，其中太阳的位置是重要的影响因素之一。
传统的太阳能系统通常接受固定的安装角度来抓取太阳的光照，但因为太阳的位置在不息变化，这种固定角度的安装方式无法充分利用太阳能资源。
因此，对于提高太阳能利用效率至关重要。
二、原理原理基于太阳在天空中的运动规律。
太阳每天从东方升起，经过正午后逐渐西沉，最后在西方落下。
太阳位置自动追踪系统通过测量太阳的方位角和高度角，实时调整太阳能系统的朝向角度，以保持最佳的光照接见效果。
详尽而言，太阳位置自动追踪系统包含三个主要组成部分：太阳位置传感器、控制算法和驱动装置。
太阳位置传感器通常接受光电二极管或CCD摄像头来感知太阳的方位角和高度角。
控制算法负责依据传感器测量的太阳位置信息计算出太阳能系统的朝向角度，并将结果传递给驱动装置。
驱动装置依据控制信号调整太阳能系统的朝向角度，以实现太阳自动追踪。
三、太阳位置自动追踪系统的实现方法1. 太阳位置传感器的选择：太阳位置传感器是太阳位置自动追踪系统的核心组件，其准确度和响应速度直接影响系统的性能。
传感器的选择要思量其测量范围、灵敏度、抗干扰能力等因素，以满足太阳位置测量的要求。
2. 控制算法的设计：依据太阳位置传感器测量的太阳位置信息，控制算法需要能够快速准确地计算出太阳能系统的朝向角度。
控制算法可以接受传统的PID控制方法或更高级的模糊控制、神经网络控制等方法，以实现最优的追踪精度和响应速度。
3. 驱动装置的选型：驱动装置依据控制信号调整太阳能系统的朝向角度，常见的驱动装置包括电动驱动装置和液压驱动装置。
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分类号：TP271+.5 U D C：D10621-408-（2014）0404-0 密级：公开编号：2010021180成都信息工程学院学位论文太阳方位探测器论文作者姓名：张中山申请学位专业：电子信息工程申请学位类别：工学学士指导教师姓名（职称）：王江（副教授）论文提交日期：2014年6月4日独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得成都信息工程学院或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。
签名：日期：2014年6月9日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解成都信息工程学院有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。
本人授权成都信息工程学院可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。
（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名：日期：2014年6月9日太阳方位探测器摘要由于当今世界能源越来越匮乏，以常规能源为基础的普通能源结构随资源的不断消耗将越来越不适应可持续发展的需要。
同时，常规能源的过量消耗引起的环境污染日益严重，人们迫切需要找到一种更加绿色的能源来维持人类的发展，太阳能是已知的最原始的能源，它干净、可再生、取之不尽用之不竭，具有非常广阔的利用空间。
但太阳能利用率低这一问题一直影响和阻碍着太阳能利用的普及和扩张。
太阳能自动跟踪系统就是为解决这一问题而设计的，它大大的提高了太阳能的利用效率。
而本文则阐述了采用视日运动轨迹跟踪的方法来探测太阳的方位，探测太阳的方位是跟踪太阳的基础，它由天文公式根据当地经纬度和当前时间计算太阳方位，MCU控制系统，利用步进电机双轴驱动，通过对跟踪机构进行水平、俯仰两个自由度的控制，调整太阳能电池板的角度实现对太阳方位的探测。
关键词：太阳方位；探测器；MCU；步进电机ISolor TrackerABSTRACTDue to the energy in modern society increasingly scarce, conventional energy-based energy structure with the continuous consumption of resources will become increasingly unsuited to the needs of sustainable development. At the same time, due to excessive consumption of conventional energy consumption environmental pollution is becoming more and more serious, there is an urgent need to find a more green energy to sustain the development of human beings. Solar energy is known as the most primitive energy, and it is clean, renewable, rich and wide distribution and has wide prospects of use. But the solar energy utilization efficiency is low; the problem has been influencing and hindering the popularity of solar energy technology. Solar energy to be automatic tracking systems designed to solve the problem which greatly improve the efficiency in the use of solar energy. The purpose of this article is to expound the sun trajectory tracking method is used to detect the position of the sun, calculate the sun azimuth by the astronomical formular according to local latitude and longitude, and the current time. Computer processor will run the program, through the horizontal tracking mechanism and pitch two degrees of freedom control to adjust the angle of solar panels to achieve the tracking of the sun and detect the position of the sun.Key words: solar position; detect; SCM; stepping motorII目录第一章绪论 (1)1.1 课题研究背景 (1)1.2 国内外现状 (1)第二章方案设计与选择 (4)2.1 光电模式 (4)2.2 视日运动模式 (5)2.3 方案选择 (6)第三章天文算法 (9)3.1 太阳高度角 (9)3.1.1 太阳赤纬角 (10)3.1.2 时角ω (11)3.2 太阳方位角 (12)第四章硬件电路设计 (13)4.1 系统总体框图设计 (13)4.2 单片机模块设计 (13)4.3 电源模块设计 (15)4.4 串口模块设计 (16)4.5 电机驱动模块设计 (17)4.6 时间模块设计 (19)第五章软件设计 (21)5.1 软件总体流程图 (21)5.2 数据发送模块 (22)5.3 时间设置模块 (23)5.4 角度计算模块 (24)5.5 电机控制模块 (25)第六章实测与分析 (27)6.1 硬件测试 (27)6.2 软件测试 (30)第七章结论 (33)III参考文献 (34)致谢 (35)附录 (36)IV第一章绪论1.1 课题研究背景开发新能源是当今世界正面临的重大课题，太阳能作为一种绿色能源正得到迅速的发展和应用，由于照射到地面的阳光受到气候、纬度、经度等地理自然条件的影响，存在着间歇性、光照方向和光照强度随时间不断变化的问题。
因此，对太阳能的收集和利用有更高的要求。
同时，太阳能发电成本过高和效率低下是制约其长期高速发展的主要原因，其中一种解决途径是提高发电系统的发电量，香港大学建筑系研究分析了太阳光照射角度与太阳能接受率的关系，理论分析表明：跟踪太阳和不跟踪太阳，能量的接收率相差高达37.7%，精确的跟踪太阳可使接收器的利用效率大大提高，进而提高了太阳能发电系统的太阳能利用率，扩展了太阳能的利用领域，为我们解决能源危机和环保地球提供了希望[1]。
1.2 国内外现状新兴能源领域是当今世界发展中最具决定力和影响力的五大技术领域之一。
太阳能是一种绿色、高效和永不衰竭的新能源。
在实际生活中，常规能源的过度消耗和环境压力的增加，使世界上许多国家加强了对新能源和可再生能源开发的支持。
很多政府都将太阳能利用作为国家可持续发展的重要内容。
近几年，国际光伏发电技术迅猛发展。
1973年，美国率先制定了政府级阳光发电计划；1997年美国和欧洲相继宣布"百万屋顶光伏计划"，1980年又正式将光伏发电列入公共电力规划，累计投资共达8亿多美元；1994年度的财政预算中，光伏发电的预算多达7800多万美元，比1993年增加了23.4%，美国计划到2010年安装1000～3000兆瓦太阳能电池。
日本也不甘示弱，1997年补贴"屋顶光伏计划"的经费高达9200万美元，安装目标是7600兆瓦。
印度也计划1998－2002年太阳能电池总产量为150兆瓦，其中2002年为50兆瓦。
国际光伏发电正在由边远农村向并网发电和与建筑结合供电的方向发展。
到目前为止，世界太阳能电池年销售量己超过60兆瓦，电池转换效率也提高到15%以上，系统造价和发电成本已分别降至4美元/峰瓦和25美分/度电；在太阳能利1用方面，由于技术日益先进，应用规模越来越大，仅美国一个国家太阳能热水器年销售额就超过10亿美元。
太阳能发电在技术上也有所突破，目前世界已有20多座大型太阳能发电站正在运行或正在建设。
然而相对于国内来说，煤炭的巨量消耗燃烧已成为我国大气污染的主要来源。
我国太阳能光伏发电应用始于70年代，真正快速发展则是在80年代。
在1983年一1987年短短的几年内，我国先后从美国、加拿大等国引进了七条太阳能电池生产线，使我国太阳能电池的生产能力从1984年以前的年产200千瓦上升到1988年的4.5兆瓦。
目前太阳能发电利用主要应用于通信系统和边远无电乡村和岛屿和边远偏辟无电地区，年销售额约1.1兆瓦，成效显著。
我国西部地区是世界上地势较高的自然地区。
也是世界上最丰富的太阳能资源地区之一，尤其是西藏，空气稀薄，透明度高，年日照时间长达1600-3400小时，辐射强度大，年均辐射总量7000MJ/m2，资源优势得天独厚，应用前景十分广阔。
然而这一切太阳能利用的背后都少不了太阳跟踪装置的配合，在太阳跟踪方面,美国亚利桑那大学曾推出了新型太阳能跟踪装置,该装置通过传感器和光电检测电路将光信号转换为电信号输入单片机,单片机经过处理后输出控制信号控制电机完成跟踪。
捷克国家科学院物理研究所则以形状记忆合金调节器为基础,通过日照温度的变化实现单轴被动式太阳跟踪,中国科学院上海物理研究所研制了二维程控太阳跟踪器控制系统,该装置是通过对太阳运行轨迹的分析和研究来确定太阳跟踪器的运动数学模型,通过微机控制,实现对太阳的跟踪。
赵志刚等人设计了基于CMOS图像传感器ADC—2121的全自动便携式太阳辐射计,此系统具有定位精度高、可自由规定零点等优点,具有很好的应用性。
跟踪太阳目前世界上有很多种方式，其中比较常用的是传感器跟踪和视日运动轨迹跟踪（程序控制），同时也有单轴跟踪和双轴跟踪之分[2]。
传感器跟踪：也叫光电跟踪，利用光电传感器探测太阳的方位，将光信号的强弱转化成电信号输入单片机，单片机以此来控制电机转动，实现对太阳方位的探测和跟踪。