基于单片机的太阳跟踪系统设计
基于单片机的太阳能热水器控制系统的设计

基于单片机的太阳能热水器控制系统的设计太阳能热水器控制系统是一种利用太阳能来加热水并保温的设备。
基于单片机的太阳能热水器控制系统能够监测系统状态,并根据需要自动地调节工作参数,实现高效能的利用太阳能热水器。
该系统的设计涉及多个方面,包括传感器、执行元件、控制算法和人机交互界面等。
首先,传感器部分。
在太阳能热水器系统中,常用的传感器包括温度传感器、光照传感器和压力传感器。
温度传感器可以用来测量水温,光照传感器可以用来检测太阳光强度,压力传感器可以用来监测水流状态。
这些传感器的数据可以通过单片机进行采集和分析。
其次,执行元件部分。
太阳能热水器系统中常用的执行元件包括电磁阀和水泵。
电磁阀用于控制水的流动方向,水泵用于实现水的循环。
在系统的运行过程中,单片机可以根据采集到的数据来控制这些执行元件的开关状态,以实现对水的流动和供暖的控制。
第三,控制算法部分。
太阳能热水器控制系统需要进行一系列的控制算法设计,包括针对太阳能热水器的启动和停止控制,水的加热和供暖控制等。
通过合理的控制算法设计,可以最大限度地提高太阳能热水器的工作效率,提升整个系统的性能。
最后,人机交互界面部分。
太阳能热水器控制系统需要一个人机交互界面,使用户可以进行相关参数的设置和监控。
在设计上,可以采用液晶显示屏和按键来实现用户的交互操作。
通过人机交互界面,用户可以方便地设置系统的工作模式、温度设定等,同时可以实时地监测系统的运行状态和各项参数。
综上所述,基于单片机的太阳能热水器控制系统设计包括传感器的选择和布置、执行元件的控制和驱动、控制算法的设计和优化以及人机交互界面的设计等方面。
这些设计要求兼顾系统的可靠性、高效性和便利性,以实现对太阳能热水器的精确控制和高效利用。
通过优化设计,可以将太阳能热水器的效能最大化,提供可靠的热水供应。
基于STC12CSA60S2单片机的太阳跟踪控制器设计

21 年第 9 01 期
计 算机与数字工程
Co ue mp tr& Diia gn e ig g tl En ie rn
Vo . 9 No 9 13 .
1 39
基 于 S C1 C A6 S T 5 0 2单 片 机 的太 阳 跟 踪 控 制 器 设 计 2
负责读 取 实时 时 间 、 算 太 阳角 、 计 发送 数 据 给从 机 从单 片机 主要 负责接 收数 据 , 驱 动 步进 电机运 转 并 以对 准太 阳 。主 单 片 机 和 从 单 片 机 之 间 通 过 4 5 8
图 3 Z G7 9 L 2 0外 围 电 路
总线 来传 输数 据 。定 位 和 限位 开关 用 来 提 高 系统 的准 确性 和可 靠性 。键 盘显示 模 块 提供 人机 交 互 , 可调 整 和显示 时 间 、 方位 角 、 高度 角等信 息 。
Ab t a t Th e f o a r c i g c n r l y t m e i n d wih t eS s rc e s t l rt a k n o t o s e i d sg e t h TC1 C5 0 2 a h o e o s s s 2 A6 S st ec r .Th s s s e r a ie i y tm e l z mu tc mp t r c mm u ia i n t r u h RS 8 , o ih t e h s o t e man ag rt m r c s ig a d t e sa e ma h n l o i ue o nc t h o g 4 5 o f wh c h o t d h i l o i h p o e sn n h lv c i e c n r l h t p i g mo o st r c . I d i o o to e s e p n t r o t a k n a d t n,s s e d sg e h n ma h n n e f c i e b a d c n r l r t — t i y tm e i n d t e ma - c i e i t ra e va k y o r o t o l o a e
基于单片机的太阳能追光系统设计

基于单片机的太阳能追光系统设计随着社会进步和科技发展,太阳能作为一种清洁、可再生能源越来越受到人们的关注和重视。
太阳能发电系统是利用太阳能源,将其转化为电能的一种装置,其中,太阳能追光系统是太阳能发电系统中重要的一部分。
本文将介绍基于单片机的太阳能追光系统的设计。
一、太阳能追光系统的原理在太阳能发电过程中,太阳能的转化效率与太阳光照的直射角度有很大的关系。
因此,为了达到最高的发电效率,需要保证太阳能电池板始终朝向太阳。
太阳能追光系统正是为了实现这一目的而设计的。
太阳能追光系统主要由光电传感器、驱动电机、单片机、各种电子元件等组成。
系统的工作原理如下:当光电传感器感知到太阳光照射到电池板上时,会向单片机发送信号,单片机会通过内部的程序算法计算出太阳的位置,并发出指令控制驱动电机调整电池板的位置,使其始终朝向太阳。
这样就能够最大程度地保证太阳能电池板的直接照射,从而实现最高的发电效率。
二、系统设计方案基于单片机的太阳能追光系统主要由以下几个部分构成:1.光电传感器光电传感器是太阳能追光系统的重要组成部分,它的作用是感知太阳光照射到电池板的情况,并将感知到的信息传输给单片机。
常见的光电传感器包括光敏二极管、光敏电阻等。
2.驱动电机驱动电机是用来调整太阳能电池板的方向的,可以根据单片机指令进行旋转。
现在市面上有很多种驱动电机,包括舵机、直流电机等。
驱动电机选择需要考虑功率大小、旋转速度、控制方便程度等因素。
3.单片机单片机是太阳能追光系统的核心部分,通过内部的程序计算太阳的位置,并发出信号控制驱动电机调整电池板的方向。
现在市面上常用的单片机包括51系列、STM32系列等。
4.电子元件太阳能追光系统还需要一些电子元件的配合工作,包括电容、电阻、二极管、发光二极管等。
三、系统实现方法太阳能追光系统的实现具体步骤如下:1.选用合适的光电传感器和驱动电机,并将它们与单片机相连通。
2.编写单片机程序,通过程序将光电传感器感知到的信息转化为太阳的位置,并发出右、左、上、下等指令控制驱动电机的转动。
基于51单片机的太阳能热水器控制系统设计

基于51单片机的太阳能热水器控制系统设计一、本文概述随着全球对可再生能源需求的日益增加,太阳能作为一种清洁、可持续的能源形式,已经引起了广泛的关注和应用。
太阳能热水器作为一种常见的太阳能应用产品,其在节能减排、提高生活质量等方面具有显著的优势。
然而,太阳能热水器在实际使用过程中,仍存在一些问题,如水温控制不稳定、能效利用率不高等。
为了解决这些问题,本文提出了一种基于51单片机的太阳能热水器控制系统设计方案。
该系统以51单片机为核心控制器,结合温度传感器、水位传感器、执行机构等硬件设备,实现了对太阳能热水器水温和水位的精确控制。
通过实时监测水温和水位信息,系统能够自动调整加热功率和补水流量,确保水温稳定在用户设定的范围内,同时避免了水资源的浪费。
系统还具有故障诊断功能,能够及时发现并处理潜在的故障问题,提高了系统的可靠性和稳定性。
本文首先介绍了太阳能热水器的工作原理和现状,分析了传统控制系统存在的问题和不足。
然后,详细阐述了基于51单片机的太阳能热水器控制系统的硬件组成和软件设计。
在硬件设计方面,本文介绍了各个硬件模块的功能和选型原则,包括温度传感器、水位传感器、执行机构等。
在软件设计方面,本文详细说明了系统的控制算法和程序流程,包括温度控制算法、水位控制算法、故障诊断算法等。
本文通过实验验证了系统的可行性和有效性,为太阳能热水器的智能化、高效化提供了有益的探索和实践。
本文的研究不仅有助于提升太阳能热水器的能效利用率和用户体验,还为其他可再生能源应用产品的智能化控制提供了有益的参考和借鉴。
本文的研究成果对于推动太阳能热水器行业的技术进步和产业发展具有重要的现实意义和应用价值。
二、太阳能热水器控制系统总体设计太阳能热水器控制系统的总体设计是确保整个系统高效、稳定运行的关键。
在设计过程中,我们充分考虑了太阳能热水器的实际应用场景和用户需求,以及51单片机的性能特点,从而构建了一个既实用又可靠的控制系统。
基于单片机的太阳能自动跟踪双轴系统设计

microcomputer as the control core with the time moduleꎬ the cloudy day detection moduleꎬ the photoelectric detection
目前ꎬ生活在藏族高原地区的很多村民仍直接饮
提高太阳能的利用率是当前技术的发展目标ꎬ而
用当地的泉水ꎬ而未经净化的泉水含有多种细菌用
长期饮用会威胁到人体健康ꎮ 基于高原地区阳光资源
该系统可有效解决太阳能的间歇性、低密度、时空偏移
很丰富ꎬ故开发一款便携式太阳能净水器极为必要ꎮ
黑龙江科学
第 10 卷 第 24 期
2019 年 12 月
HEILONGJIANG SCIENCE
Vol 10
Dec 2019
基于单片机的太阳能自动跟踪双轴系统设计
扎西顿珠ꎬ袁 超ꎬ胡石峰
( 西藏农牧学院电气工程学院ꎬ西藏 林芝 860000)
摘要: 设计了一种基于 51 单片机的双轴太阳跟踪系统ꎬ以提高太阳能的利用效率ꎮ 该自动控制系统基于 51 单片机为控制核心的
rotate the biaxial mechanical structureꎬ so that the sun always illuminates vertically in the solar energy On the
photovoltaic panelꎬ the solar energy utilization efficiency is maximized
单片机太阳能跟踪系统设计

单片机太阳能跟踪系统设计摘要:本文介绍了一种基于单片机的太阳能跟踪系统的设计。
该系统通过使用光敏传感器和步进电机,能够实时跟踪太阳位置并自动调整太阳能电池板的方向,以最大程度地吸收阳光能量。
文章详细讨论了系统的硬件设计和软件编程,并进行了实验验证系统的有效性与稳定性。
引言:随着可再生能源的发展和应用,太阳能作为一种绿色能源正变得越来越普遍。
而太阳能电池板作为太阳能转换的核心装置,其工作效率直接受到太阳光照强度和入射角度的影响。
因此,设计一种能够实时追踪太阳位置的太阳能跟踪系统,对于提高太阳能电池板的能量转换效率具有重要意义。
1. 系统硬件设计1.1 光敏传感器光敏传感器是实现太阳位置检测的关键模块,其作用是测量光强度并转化为电信号。
在本设计中,采用光敏二极管作为光敏传感器,通过调整电路参数和选用适当的滤光片以提高传感器的灵敏度和稳定性。
1.2 步进电机步进电机是用于控制太阳能电池板偏转角度的执行器。
本设计中,选用具有较高精度和可控性的双相步进电机,通过调节步进电机的脉冲信号和相位控制信号,可以实现对太阳能电池板的精确调整。
1.3 控制电路控制电路是整个系统的核心部分,主要由单片机、驱动电路和电源组成。
单片机作为系统的主控制器,通过接收光敏传感器采集的信号,并经过一系列计算和判断,生成控制信号给步进电机实现调整。
驱动电路负责将单片机输出的信号转化为适合步进电机工作的电流信号,以驱动步进电机。
2. 系统软件编程2.1 信号采集与处理在软件编程阶段,首先需要进行光敏传感器信号的采集与处理。
通过ADC模块采集光敏传感器输出的电压信号,并借助数字滤波算法对其进行滤波和降噪处理,确保获取准确可靠的光强度数据。
2.2 太阳位置计算根据光敏传感器测量到的光强度数据,通过一定的数学模型和算法,可以计算出太阳的位置。
根据太阳位置的变化规律,可以判断出太阳的相对方位和倾角,从而确定太阳能电池板的调整方向。
2.3 步进电机控制根据太阳位置计算的结果,通过单片机输出的脉冲信号和相位控制信号,控制步进电机按照设定的步进角度和方向调整太阳能电池板的位置,使其始终面向太阳。
基于单片机的太阳追踪系统的设计

关键 词 :太 阳追 踪 ;遮 光 器 ; 单 片 机 ;智 能控 制
L I Z o n g — t a o ,L I Z h i ・ g a n g ,YU Cu n — g u i ,CHEN Na 。
( 1 . N a n j i n g U n i v e r s i t y o fS c i e n c e a n d T e c h n o l o g y , N a n j i n g 2 1 0 0 9 4, C h i n a ;
第 2 2卷 第 2期
Vo 1 . 2 2 No . 2
电 子 设 计 工 程
El e c t r o n i c De s i g n En g i n e e r i n g
2 0 1 4年 1 月
J a n . 2 01 4
基才单 片 机 的太阳追踪 系统的设计
中图分类号 : T N 7 9 文献 标 识 码 : A 文 章 编 号 :1 6 7 4 ~ 6 2 3 6 ( 2 0 1 4 ) 0 2 — 0 1 8 8 — 0 3
De s i g n o f t he s o l a r t r a c k i n g s y s t e m ba s e d o n t h e s i ng l e -c hi p mi c r o c o mpu t e r
李 宗涛 ,李志 刚 ,于存 贵 ,陈 娜
基于单片机的太阳能电池板自动对光跟踪系统

基于单片机的太阳能电池板自动对光跟踪系统太阳能电池板是利用太阳光直接转换为电能的一种装置,而太阳能电池板的效能会受到光照角度的影响。
所以,为了提高太阳能电池板的效能,我们需要设计一种能够自动对光进行跟踪的系统。
本文将介绍基于单片机的太阳能电池板自动对光跟踪系统的制作方法和原理。
一、系统的原理基于单片机的太阳能电池板自动对光跟踪系统的原理是通过单片机控制电机转动太阳能电池板,使得太阳能电池板始终朝向太阳。
需要使用光敏电阻作为感应器,接收太阳光的信号,然后通过单片机处理这些信号,控制步进电机驱动太阳能电池板的转动方向,从而使得太阳能电池板能够随着太阳的运动而自动对光进行跟踪。
二、系统的制作1. 材料准备制作基于单片机的太阳能电池板自动对光跟踪系统需要准备的材料包括:太阳能电池板、光敏电阻、单片机(以Arduino为例)、步进电机、电机驱动模块、电池、导线等。
2. 系统的搭建将太阳能电池板固定在支架上,然后将光敏电阻固定在太阳能电池板旁边。
接着,将光敏电阻的输出端与单片机的模拟输入端相连,将步进电机与电机驱动模块相连,再将电机驱动模块与单片机相连。
将电池与单片机连接,然后进行电路的调试和连接。
3. 程序编写通过单片机的编程,可以实现太阳能电池板自动对光跟踪的功能。
首先需要编写一个程序,通过读取光敏电阻的输出值,判断光线的方向,并根据判断结果控制步进电机的转动方向。
具体的编程细节可以根据具体的单片机型号和使用的编程语言来进行调整。
三、系统的测试搭建好基于单片机的太阳能电池板自动对光跟踪系统之后,需要进行系统的测试。
在测试之前,可以将太阳能电池板暂时放置在一个可以模拟太阳光照的环境中,然后观察太阳能电池板是否能够根据光线的方向进行自动转动。
如果系统能够正常工作,那么太阳能电池板应该能够随着光线的变化而自动调整角度,保持朝向光源的方向。
四、系统的优化基于单片机的太阳能电池板自动对光跟踪系统虽然能够实现太阳能电池板的自动调整角度,但是在实际使用中还存在一些不足之处。
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基于单片机的太阳跟踪系统设计摘要:针对现代社会能源越来越匮乏的现状,以常规能源为基础的能源结构随资源的不断好用将愈来愈不适应可持续发展的需要。
太阳能是已知的最原始的能源它干净、可再生、丰富,而且分布范围广,具有非常广阔的利用前景。
但太阳能利用效率低,这一问题一直影响和阻碍着太阳能技术的普及。
太阳能自动跟踪系统的设计为解决这一问题提供了新途径,从而大大提高了太阳能的利用效率。
本设计采用光电跟踪的方法,利用步进电机双轴驱动,由光电传感器根据入射光线的强弱变化产生反馈信号到微机处理器。
微机处理器运行程序,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的跟踪。
采用单片机来实现的太阳能追踪系统能有效提高太阳板的光电转化效率,并具有较广泛的应用前景。
关键词:太阳能;跟踪;光敏二极管;单片机;步进电机Design of Sun Tracking System Based on Single ChipMicrocomputerAbstract: According to the status that increasingly lack of energy in modern society, conventional energy-based energy structure with the continuous consumption of resources will become increasingly unsuited to the needs of sustainable development. 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 system designed to solve the problem provide the new way which greatly improve the efficiency in the use of solar energy. This design uses the photoelectric tracking method, and use the stepping motor driver, by photoelectric sensor incident, then the strength o f the light’s changes produce feedback signals to the computer processor, and 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. Solar tracking system by single chip microcomputer to achieve can improve the efficiency of conversion of photoelectric Solar panels, and has a broad prospect of application.Key words:Solar energy;Tracking;Photosensitive diode ;SCM;Stepping motor目录1绪论 (1)1.1课题研究背景 (1)1.1.1国外现状 (1)1.1.2国内现状 (1)1.1.3目前太阳能的开发和利用 (2)1.2太阳光跟踪的方法 (2)1.2.1光电跟踪 (2)1.2.2时日运动轨迹跟踪介绍 (2)1.3系统的原理叙述 (3)2方案研究与选取 (5)2.1方案一 (5)2.2方案二 (5)2.3方案的确定 (6)3硬件电路分析 (7)3.1AT89C52单片机模块 (7)3.1.1单片机的选取 (7)3.1.2 AT89C52单片机模块电路设计 (7)3.1.3单片机复位电路的设计 (8)3.2电源引入模块 (9)3.3时钟模块 (9)3.3.1 时钟分频芯片74LS74 (10)3.3.2时钟模块电路设计 (10)3.4光强度采集模块 (11)3.4.1光电器件的选择 (11)3.4.2光强度采集模块电路设计 (12)3.5 A/D转换模块 (13)3.5.1 ADC0809芯片介绍 (13)3.5.2 ADC0809应用说明 (15)3.6四位一体数码管显示模块 (17)3.6.1 LED数码管介绍 (17)3.6.2数码管显示模块电路 (17)3.7太阳光跟踪控制模块 (18)3.7.1步进电机的介绍 (18)3.7.2步进电机控制电路设计 (19)3.7.3步进电机的驱动电路原理 (20)4太阳光跟踪系统的软件设计 (22)4.1主程序设计及工作原理 (22)4.2光强度检测程序设计 (22)4.3步进电机控制程序设计 (23)4.4数码管显示程序设计 (23)5硬软件调试 (25)5.1硬件调试 (25)5.2软件调试 (26)5.2.1数码管显示的调试 (26)5.2.2光强度检测和A/D转换部分的调试 (26)5.2.3电机控制部分调试 (26)5.3设计中遇到的问题及其解决方法 (26)6设计结果和数据分析 (28)6.1设计结果 (28)6.2数据分析 (28)结论 (29)致谢 (31)参考文献 (32)附录 (33)附录一 (33)附录二 (33)附录三 (34)1绪论1.1课题研究背景1.1.1国外现状常规能源资源的有限性和环境压力的增加,使世界上许多国家重新加强了对新能源和可再生能源技术发展的支持。
近几年,国际光伏发电迅猛发展。
1973年,美国制定了政府级阳光发电计划;1980年又正式将光伏发电列入公共电力规划,累计投资达8亿多美元;1994年度的财政预算中,光伏发电的预算达7800多万美元,比1993年增加了23.4%;1997年美国和欧洲相继宣布"百万屋顶光伏计划",美国计划到2010年安装1000~3000MW太阳电池。
日本不甘落后,1997年补贴"屋顶光伏计划"的经费高达9200万美元,安装目标是7600Mw。
印度计划1998-2002年太阳电池总产量为150MW,其中2002年为50Mw。
国际光伏发电正在由边远农村和特殊应用向并网发电和与建筑结合供电的方向发展,光伏发电已由补充能源向替代能源过渡。
到目前为止,世界太阳电池年销售量己超过60兆瓦,电池转换效率提高到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;在太阳热利用方面,由于技术日趋成熟,应用规模越来越大,仅美国太阳能热水器年销售额就逾10亿美元。
太阳能热发电在技术上也有所突破,目前已有20余座大型太阳能热发电站正在运行或建设。
1.1.2国内现状煤炭巨量消费已成为我国大气污染的主要来源。
我国具有丰富的太阳能、风能、生物质能、地热能和海洋能等新能源和可再生能源资源,开发利用前景广阔。
太阳能光伏发电应用始于70年代,真正快速发展是在80年代。
在1983年一1987年短短的几年内先后从美国、加拿大等国引进了七条太阳电池生产线,使我国太阳电池的生产能力从1984年以前的年产200千瓦跃到1988年的4.5兆瓦。
目前太阳电池主要应用于通信系统和边远无电县、无电乡村、无电岛屿等边远偏辟无电地区,年销售约1.1兆瓦,成效显著。
1.1.3目前太阳能的开发和利用人类直接利用太阳能有三大技术领域,即光热转换、光电转换和光化学转换,此外,还有储能技术。
太阳光热转换技术的产品很多,例如热水器、开水器、干燥器、采暖和制冷、温室与太阳房、太阳灶和高温炉、海水淡化装置、水泵、热力发电装置及太阳能医疗器具等等。
可以说太阳能应用的前景十分广阔。
1.2太阳光跟踪的方法目前太阳能利用最普遍的形式是通过集热器将太阳能转换为热能,为了收集到尽可能多的太阳能,最好采取跟踪方式,使太阳光收集器的采光面始终对准太阳。
传统的跟踪方式主要采用以下这两种方式:光电跟踪和视日运动轨迹跟踪;前者是闭环的随机系统,后者是开环的程控系统。
1.2.1光电跟踪目前,国内常用的光电跟踪有重力式、电磁式和电动式,这些光电跟踪装置都使用光敏传感器如硅光电管。
在这些装置中,光电管的安装靠近遮光板,调整遮光板的位置使遮光板对准太阳、硅光电池处于阴影区;当太阳西移时遮光板的阴影偏移,光电管受到阳光直射输出一定值的微电流,作为偏差信号,经放大电路放大,由伺服机构调整角度使跟踪装置对准太阳完成跟踪。
光电跟踪灵敏度高,结构设计较为方便;但受天气的影响很大,如果在稍长时间段里出现乌云遮住太阳的情况,太阳光线往往不能照到硅光电管上,导致跟踪装置无法对准太阳,甚至会引起执行机构的误动作。
1.2.2时日运动轨迹跟踪介绍根据跟踪系统的轴数,视日运动轨迹系统可分为单轴和双轴两种。
(1)双轴跟踪如果能够在太阳高度和赤纬角的变化上都能够跟踪太阳就可以获得最多的太阳能,全跟踪即双轴就是根据这样的要求而设计的。
双轴跟踪又可以分为两种方式:极轴式全跟踪和高度角-方位角式全跟踪。
例如极轴式全跟踪极轴式全跟踪原理:聚光镜的一轴指向天球北极,即与地球自转轴。
工作时反射镜面绕极轴运转,其转速的设定与地球自转角速度大小相同方向相反用以跟踪太阳的视日运动;反射镜围绕赤纬轴作俯仰转动是为了适应赤纬角的变化,常根据季节的变化定期调整。
这种跟踪方式并不复杂,但在结构上反射镜的重量不通过极轴轴线,极轴支承装置的设计比较困难。
(2)单轴跟踪单轴跟踪又可分为水平单轴跟踪、不同倾角单轴跟踪、最佳倾角跟踪。
此作品跟踪原理是用光敏电阻代替传感器,在采集板上控制电机转速转动一角度后采集此时的光强,继续运转电机采集,在一定时间内电机转动一圈后采集的数据通过比较来寻找光强最大的位置。