基于单片机的太阳能电池自动跟踪系统的设计
STM32单片机太阳能电池板自动跟踪的研究与设计
STM32单片机太阳能电池板自动跟踪的研究与设计摘要如何解决能源危机，缓解环境压力，实现能源的可持续发展，已成为全球能源研究的热点。
由于其诸多优势，太阳能已逐渐成为一种新型的有潜力的新型能源，但是由于其本身存在的不足，制约了它的推广与推广。
日冕追踪该控制体系的研制对于我国光伏发电行业的推广和应用以及国家节能降耗等都有着积极的作用。
本论文是针对STM32的一种新型的太阳能电池板自动追踪装置进行了研究。
本文对STM32单片机的太阳能电池板的自动追踪控制进行了详细的论述。
关键词：STM32单片机；太阳能电池板；太阳能自动跟踪系统引言能源是人类发展和进步的重要资源，对能源的管理是我国国民经济发展的第一要务。
当今全球的主要消费是石油、天然气和煤炭等非再生能源，它们的储存量非常小，而且在使用过程中会产生大量的CO2，对生态环境的危害很大。
目前，我国面临的主要问题是，我国目前面临的主要问题是如何通过新的资源来实现资源的利用。
1 STM32单片机太阳能自动跟踪系统硬件设计1.1硬件总体设计方案根据国内外有关能源管理的经验，本文介绍了一种新型的太阳能自动跟踪控制器，并根据该系统的特点，实现了一种新型的太阳能自动跟踪控制器。
本发明既可有效地克服太阳电池的非平稳、间断现象，又可使压缩气体储存装置发热，从而改善其工作效能与效能，其详细的系统硬件结构见下图1-1。
图 1-1 系统硬件总体框图该仪器的各个部件，其主要的作用是：1）利用光电感应器来探测太阳的方向，纠正由观测日线轨道追踪而引起的累计偏差，以及对气象的晴好情况的判别；2.一种对光传感器所产生的弱电流进行采集与加工的信号进行处理，以完成电流转换和电压的放大；3. RTC即时时钟，用以将目前的日期及时刻资讯供给所述控制器；4. LCD液晶屏幕显示当地时间、日期和此时的日高角和方向信息；5. GPS模块的功能是：通过获取地理位置的数据，为观测轨道的计算提供经纬数据；6.采用STM32F103VET6为控制器，通过输出控制讯号，带动方向角马达及角度马达旋转，完成对日的追踪。
基于单片机的太阳能电池自动跟踪系统的设计_图文(精)
第24卷第3期V ol 124N o 13师学院学报(自然科学版Journal of Chang Chun T eachers C ollege (Natural Science 2005年8月Aug 2005基于单片机的太阳能电池自动跟踪系统的设计薛建国(学院电子信息工程系,351100[摘要]本系统以单片机为核心,构建了由光电二极管检测和比较,方位角和高度角双轴机械跟踪定位系统组成的自动控制装置,设计出一套自动使太阳能电池板保持与太垂直的自动跟踪系统。
在晴天检测时能自动跟踪太阳并实时回存正确数据,消除因季节变化而产生的积累误差,在阴天时能自动引用晴天时的位置,控制精度高,具有广泛的应用潜力。
实现了追踪太阳的效果,达到提高发电效率的目的。
[关键词]太阳跟踪;光电检测;自动定位;单片机;设计[中图分类号]T N710[文献标识码]A [文章编号]1008-178X (200[收稿日期]2005-06-05[作者简介]薛建国(1965-,男,人,省学院电子信息工程系高级讲师,从事多媒体、电子技术、单片机研究。
太阳能作为一种清洁无污染的能源,发展前景非常广阔,太阳能发电已成为全球发展速度最快的技术。
然而它也存在着间歇性、光照方向和强度随时间不断变化的问题,这就对太阳能的收集和利用提出了更高的要求。
目前很多太阳能电池板阵列基本上都是固定的,没有充分利用太阳能资源,发电效率低下。
据实验,在太阳能光发电中,相同条件下,采用自动跟踪发电设备要比固定发电设备的发电量提高35%,因此在太阳能利用中,进行跟踪是十分必要的[1]。
本文提出一种新型的基于单片机的太自动跟踪系统设计方案,该系统不仅能自动根据太方向来调整太阳能电池板朝向,结构简单、成本低,而且在跟踪过程中能自动记忆和更正不同时间的坐标位置,不必人工干预,特别适合天气变化比较复杂和无人值守的情况,有效地提高了太阳能的利用率,有较好的推广应用价值。
11自动跟踪系统的组成和结构111组成。
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。
基于单片机的太阳跟踪系统设计
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。
基于单片机的太阳能电池自动跟踪系统的设计
阳能自动跟踪系统设计作者:admin 来源:太阳能自动跟踪系统设计太阳能自动跟踪系统设计1 视日运动跟踪法视日运动跟踪法是根据地日运行轨迹，采用赤道坐标系或地平坐标系描述太阳相对地球的位置。
一般在双轴跟踪中极轴式跟踪采用赤道坐标系，高度角-方位角式跟踪采用地平坐标系。
1.1 极轴式跟踪赤道坐标系是人在地球以外的宇宙空间里，观测太阳相对于地球的位置。
这时太阳位置是相对于赤道平面而言，用赤纬角和时角这两个坐标表示。
太阳中心与地球中心的连线，即太阳光线在地球表面直射点与地球中心的连线与在赤道平面上的投影的夹角称为太阳赤纬角。
它描述地球以一定的倾斜度绕太阳公转而引起二者相对位置的变化。
一年中，太阳光线在地球表面上的垂直照射点的位置在南回归线、赤道和北回归线之间往复运动，使该直射点与地心连线在赤道面上的夹角也随之重复变化。
赤纬角在一年中的变化用式(1)计算：式中：δ为一年中第n天的赤纬角，单位：(°);n为一年中的日期序号，单位：日。
时角是描述地球自转而引起的日地相对位置的变化。
地球自转一周为360°，对应的时间为24 h，故每小时对应的时角为15°。
日出、日落时间的时角最大，正午时角为零。
计算公式如下：式中：ω为时角，单位：(°);T为当地时间，单位：h。
根据上述方法可以计算出地球上任意地点和时刻的太阳的赤纬角和时角，由此可建立极轴式跟踪，对于太阳跟踪系统来说，采光板的一轴与地球自转轴相平行，称为极轴，另外一轴与其垂直。
工作时采光板绕地球自转轴旋转，其转速的设定为与地球的自转速度相同，方向相反。
为了适应太阳赤纬角的变化，采光板围绕与地球自转轴垂直的轴做俯仰运动。
此种跟踪方式原理简单，但是由于采光板的重量不通过极轴轴线，极轴支撑结构的设计比较困难，因此本设计没有选用极轴式跟踪。
1.2 地平坐标系地平坐标系用高度角和方位角来描述太阳的位置，已知太阳赤道坐标系中的赤纬角和时角，可以通过球面三角形的变换关系得到地平坐标系的太阳的高度角和方位角。
基于单片机太阳能自动跟踪系统的研究与设计
光度 检 测的 光 电二极 管， 同时 和圆 柱体 中的所 有光 电二 级 管 以及 运
算放 大器 形成一 个比较 电路 ， 电路 图如 图２ 所示。
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电设 备， 那 么其 发 电量相 比较 于固定 发 电设备 要高 出３ ５ ％， 所 以当利
用太 阳能 的时候 ， 非常有必 要进行 跟踪 。
技 术 交 流
基 于单 片 机太 阳能 自动跟 踪 系统 的研究 与设 计
肖健 新 辽 宁 锦州 渤海 大学 工学 院
摘要 ： 本文设 计的系 统 的核心是 单片机 ， 实现 的功 能具体 包括了 检 测光电二极管， 高 度 角比较以及方位角比较 的自 动定位跟 踪 ， 同时该 自 动跟 踪 系 统的太 阳光和太 阳能电池板之 间的方 向是相互垂 直的。 在当 天气是万里晴空， 进行检 测的时候 是 自 动跟 踪 ， 然后进 行 数据 的存 储， 这种 方式可以避 免由于季 节 性 的因素， 从 而导致的数据误 差 ， 当 天气是 阴天的时候 系 统 就会 自 动启用晴天时候的数据 位 置， 而且有着极 高的控 制精 度， 同时应用潜力也比较 强， 能够很 好地进 行太 阳的追踪 ， 进而达到发电 效率提 高的目 的。 关键 字 ： 单片机 自动跟 踪 太 阳跟踪
互 的 对称 位置 ， 将 一 个 干 簧 管 安 置 在 小 齿 轮 的 附 件 地 方 ，同 时 对 位
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置进 行调 整 ， 进 而实现 当通 过干簧 管 的时候 ， 干簧 管可 以闭 合。 把 这
本 文 设 计 的 方 案 是 基 于 单 片 机 的 太 阳 光 自动 跟 踪 ， 本 系 统 的 结
构 设 计简 单 ， 投 入 的成 本 比较 低 ，同时 太阳 能的 方 向的调 整 可 以以 太 阳的 光 线为 依据 ， 另外 在 自动 跟踪 的 时候 可 以自动地 进行 记忆 以 不 同时 间 段 中的 坐标 位 置 更改 ，这个 过程 完 全 是 自动 的 ， 非 人为 因 素 尤 其是 当没 有人 监督 或 者是 天 气 变化 很复 杂 的 时候 ， 可 以很 好 地 实现 太 阳能利 用率的 提高 ， 而且十分 有必 要进行广 泛地 普及。
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【摘要】太阳能电池板是一种非常环保和可持续的能源形式，然而其效率受到光照角度的影响。
针对这一问题，基于单片机的太阳能电池板自动对光跟踪系统应运而生。
本文通过介绍研究背景和研究目的，详细阐述了系统的原理及设计、硬件设计、软件设计、系统性能测试和系统优势。
实验结果表明，该系统能够有效提高太阳能电池板的光能利用效率，具有广阔的应用前景。
结论部分分析了实验结果并展望了未来的研究方向，强调了光跟踪系统在未来的应用前景。
这篇文章为太阳能领域的研究和应用提供了重要的参考价值。
【关键词】太阳能电池板、单片机、自动对光跟踪系统、系统原理、硬件设计、软件设计、系统性能测试、系统优势、实验结果分析、应用前景、研究背景、研究目的、展望未来。
1. 引言1.1 研究背景太阳能电池板是利用太阳能转换为电能的一种设备，其效率受到光照强度和入射角度的影响。
传统的太阳能电池板固定安装在固定的倾角上，导致在不同时间段和季节内无法获得最大的光照能量转换效率。
研究开发基于单片机的太阳能电池板自动对光跟踪系统具有重要的意义。
太阳能电池板的自动对光跟踪系统利用光敏电阻和舵机等传感器和执行器，通过单片机控制，实现太阳能电池板自动跟踪太阳光线的移动，保持光线垂直入射，提高能量转换效率。
这样的系统可以在不同时间段和季节内自动调整太阳能电池板的倾斜角度，使其始终面向太阳，从而最大限度地吸收太阳能。
在实际应用中，这种系统可以广泛用于太阳能发电、太阳能热水器等领域，提高能源利用效率，减少能源消耗，降低环境污染。
1.2 研究目的研究目的是设计一种基于单片机的太阳能电池板自动对光跟踪系统，以提高太阳能电池板的能量转换效率。
目前，太阳能电池板常常存在着只能在特定角度下获得最大光照的问题，导致能量转换效率不高。
通过引入自动对光跟踪系统，能够实现太阳能电池板根据太阳位置自动调整角度，保持最佳光照状况，从而提高能源利用效率。
基于单片机的光伏板自动跟踪系统设计
基于单片机的光伏板自动跟踪系统设计【摘要】本文针对光伏板自动跟踪系统进行设计和研究。
在介绍了研究背景、问题提出和研究目的。
在详细阐述了光伏板自动跟踪系统设计原理、硬件设计、软件设计、系统测试和性能分析。
在对设计进行总结，分析了设计的优缺点，并展望了未来的发展方向。
该系统可以实现根据太阳位置自动调整光伏板的角度，提高光伏板的光能转换效率。
通过本文的研究，可以为光伏板系统的自动跟踪提供技术支持，并为未来的光伏板系统设计提供借鉴。
【关键词】光伏板、单片机、自动跟踪系统、设计原理、硬件设计、软件设计、系统测试、性能分析、设计总结、优缺点分析、未来展望、研究背景、问题提出、研究目的1. 引言1.1 研究背景目前市面上已经出现了一些光伏板自动跟踪系统，但大多数使用的是传统的模拟信号处理电路，这种系统存在体积大、功耗高、灵活性差的缺点。
本研究将采用单片机作为控制核心，结合传感器实时监测光照强度和位置信息，实现对光伏板的自动跟踪。
通过本研究的实践，将为光伏板自动跟踪系统的设计提供一种新的思路和解决方案，从而更好地利用太阳能资源，提高光伏板的能量利用率，促进清洁能源的发展。
1.2 问题提出现在让我们来看一下问题提出部分。
在光伏板自动跟踪系统设计中，我们面临着一些问题需要解决。
传统的固定式光伏板存在着只能在固定方向上接收阳光照射的局限性，无法充分利用太阳能资源。
由于太阳在天空中的位置不断变化，固定式光伏板无法实现持续高效的能量转换。
光伏板在不同季节、不同地点受到的太阳辐射角度也会有所不同，固定式光伏板无法灵活地调整以适应这种变化。
为了充分利用太阳能资源，提高光伏板能量转化效率，我们需要设计一种能够实现自动跟踪太阳位置的光伏板跟踪系统。
这样可以使光伏板始终面向太阳并最大程度地吸收阳光照射，从而提高光伏板的能量转换效率。
本研究旨在解决光伏板固定式安装存在的问题，提出一种基于单片机的光伏板自动跟踪系统设计方案，以期能够实现更高效的太阳能利用和能量转换。
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第24卷第3期V ol 124 N o 13长春师范学院学报(自然科学版)Journal of Chang Chun T eachers C ollege (Natural Science )2005年8月Aug 2005基于单片机的太阳能电池自动跟踪系统的设计薛建国(福建莆田学院电子信息工程系,福建莆田351100)[摘 要]本系统以单片机为核心,构建了由光电二极管检测和比较,方位角和高度角双轴机械跟踪定位系统组成的自动控制装置,设计出一套自动使太阳能电池板保持与太阳光垂直的自动跟踪系统。
在晴天检测时能自动跟踪太阳并实时回存正确数据,消除因季节变化而产生的积累误差,在阴天时能自动引用晴天时的位置,控制精度高,具有广泛的应用潜力。
实现了追踪太阳的效果,达到提高发电效率的目的。
[关键词]太阳跟踪;光电检测;自动定位;单片机;设计[中图分类号]T N710 [文献标识码]A [文章编号]1008-178X (2005)03-0026205[收稿日期]2005-06-05[作者简介]薛建国(1965-),男,福建莆田人,福建省莆田学院电子信息工程系高级讲师,从事多媒体、电子技术、单片机研究。
太阳能作为一种清洁无污染的能源,发展前景非常广阔,太阳能发电已成为全球发展速度最快的技术。
然而它也存在着间歇性、光照方向和强度随时间不断变化的问题,这就对太阳能的收集和利用提出了更高的要求。
目前很多太阳能电池板阵列基本上都是固定的,没有充分利用太阳能资源,发电效率低下。
据实验,在太阳能光发电中,相同条件下,采用自动跟踪发电设备要比固定发电设备的发电量提高35%,因此在太阳能利用中,进行跟踪是十分必要的[1]。
本文提出一种新型的基于单片机的太阳光自动跟踪系统设计方案,该系统不仅能自动根据太阳光方向来调整太阳能电池板朝向,结构简单、成本低,而且在跟踪过程中能自动记忆和更正不同时间的坐标位置,不必人工干预,特别适合天气变化比较复杂和无人值守的情况,有效地提高了太阳能的利用率,有较好的推广应用价值。
11自动跟踪系统的组成和结构111 组成。
自动跟踪系统由光电检测电路,双轴机械跟踪定位系统,时钟电路,单片机控制系统等几部分组成。
11111 光电检测电路太阳的方位随着观测位置和观测时间的不同而不同,因此,欲跟踪太阳就必须先对太阳进行检测定位。
图1是太阳光电定位装置中光电检测电路的俯视简图,共由9个光电三极管组成。
正中央1个,旁边8个围成一圈。
将此检测板用一不透光的下方开口的圆柱体盖住,圆柱体的直径略大于图中的外圆。
圆柱体的上方中央开一个与检测用的光电二极管直径相同的洞,以让光线通过(如图2所示)。
将整个光电检测装置安装在太阳能光电池板上,光电二极管的检测面与电池板平行。
在圆柱体的外面不受圆柱体遮挡的地方(确保会受到光线的照射)也安装一个光电二极管(其朝向与圆柱体内的光电二极管朝向相同),用于检测环境亮度,并与圆柱体内的每个光电二级管及运放(可用LM324集成电路中的一个)构成一个比较电路(如图3)。
适当调整图中电阻的阻值,这样当圆柱体内的光电二极管没有受光线照射时,运放将输出低电平。
此电平可对接到的输入端进行检测,圆柱体内的每个光电二级管各用一个单片机的输入端,总共用了9个。
这样就可以检测太阳光线的朝向,来决定哪个电机转动、向哪个方向转动。
另外,为了增大光电二极管的检测范围,视实际情况需要,也可再增加一圈光电二极管,并与内圈的相应的光电二极管并联(如图4)。
图1 图2 图3图4 图511112 双轴机械跟踪定位系统机械部分主要由电池板支架、底座、两转动轴和直流电机构成,整个电池板及检测装置安装在图5中上部的电池板支架上,光电二极管检测平面和电池板面应平行。
太阳能器自动跟踪装置设计成双轴机械跟踪定位系统,即可同时在方位角和高度角两个方向上跟踪。
机械装置由电机驱动,可以使电池板在水平方向上的360°和垂直方向上的0～90°之间自由旋转。
2个转动轴的转动部位都安装轴承,使摩擦力减小,以降低方位角和高度角两直流电机的调整功率。
在转动轴上各固定一较大的齿轮,电机可通过传送带与小齿轮连接,并进行一定的转速比调整,以降低大齿轮转速和电机的调整功率。
在两小齿轮的对称放置上各安装2块小磁铁,在小齿轮旁边适当位置安装一个干簧管(干簧继电器),并调整其位置使小齿轮上的磁铁在经过干簧管时,干簧管能闭合。
将此信号送由单片机进行判断,就能检测到转动的角度。
单片机送出方位角和高度角电机的正反转控制信号,经两路三级管和继电器分别加在方位角和高度角这2个电机上,这样就构成了方位角和高度角的跟踪机构。
另外,在两个大齿轮边宜安装一锁定装置,在方位角和高度角没有调整时,该锁定装置通过安装在弹簧上(弹簧的另一端固定在大齿轮的轴心位置)的铁片,锁定齿轮,以防因系统自重和外界因素导致方位角和高度角自行移动。
在单片机发出正反转调整信号时,同时也驱动接通电磁阀,拉动该铁片,以解除锁定。
11113 时钟电路由于系统中要进行一些与时间有关的控制,这就需要使用实时时钟。
若使用单片机进行计时,则天长日久会引起较大的误差,因此使用DA LLAS公司生产的串行实时时钟芯片DS1302[2]。
它具有实时时钟和31字节的静态RAM,采用串行通讯,可方便地与单片机接口。
DS1302可提供秒、分、时、日、星期、月和年(带闰年补偿),可采用12h或24h方式计时,采用双电源(主电源和备用电源)供电。
将DS1302的SC LK、IΠO、RST三根引脚与单片机AT89C52的三根输入口相连接(如图6)。
DS1302主要引脚有:X1,X2:连接321768kH z晶振。
G ND:电源地。
RST:复位,用于对芯片操作。
IΠO:数据输入、输出引脚。
SC LK:串行时钟输入。
VCC1,VCC2:主电源与后备电源。
图7为DS1302数据传送时序,当RST为高位时,对芯片的操作有效。
SC LK为时钟脉冲,其上升沿时,IΠO线上信息输入有效(低位在前,高位在后);而下降沿时,IΠO线上的数据输出有效(低位在前,高位在后)。
图6 DS1302与AT89C52的连接图图7 S1302数据传送时序图11114 单片机控制电路单片机选用低损耗、高性能、C M OS八位微处理器AT89C52[3],片内有8k字节的可擦写存储器, 4组IΠO口。
若要求的存储量较多,则可改用STC89系列高性能单片机。
21系统电路图与工作原理211 电原理图图8为整个系统的电原理图。
电源部分和部分重复的光电检测单元、高度角的三级管和继电器(和图中方位角的相同)没有画出。
图中D0为置于外部环境中的光电二极管,通过调整R20,可使在外界没有光线时,单片机P17脚检测到低电位,以判断昼夜。
D1为置于圆柱体中央的光电二极管。
适当调整R0和R1的值,使当圆柱体中的光电二极管D1在受到光照时运放A1能输出高电平(1),而D1在没有受到光照时输出低电平(0)。
其他各路也同样处理。
K1、K2为行程开关,用于检测的方位角和高度角的初始位置。
继电器的两组触点一缓步用于控制电机的转动,另一组同时接通电磁阀,解除锁定。
图8 系统的电原理图212 工作原理系统的框图如下:开机后先进行时间校正,调用全自动调整子程序,在开机后的第一次调整时,图9 主程序框图图10 自动调整子程序框图如遇阴天,因尚未存储正确的位置数据,程序将无法定位,这时应用手电筒模拟太阳予以定位。
有了初始数据后,程序就可自动调整。
在光线正常时,程序每隔20分钟进行一次校正,这样既可以保持较高的发电效率又可以防止过多的电能消耗在电机上。
当晴天校正成功后,将时(1-24)和分(用1、2、3表示0、20、40分)组成一个字节来表示时间,方位角和高度角合用2个字节,其中水平方位角占9位,高度角占7位,最大可分别表示512和128,故足以达到10的精度,将这三个字节存储到89C52的指定的RAM 区中。
如阴天调整不成功,则不予存储,改为调用前次在同一时间调整成功时的位置。
这样既可以在阴天时,调用已存储的晴天时的太阳位置,也可以在晴天时自动校正,清除因不同季节太阳位置的变化而产生的积累误差。
一个校正点要用3个字节,若1个小时校正4个点(间隔20分钟),一天假定调整14个小时,则共要用到126个字节。
而AT89C52片内有256字节RAM ,足可视需要将时间间隔改为10分钟。
31结论本太阳自动跟踪系统能自动检测昼夜,并应用了太阳辐射与环境亮度的比较,使得该自动跟踪系统的准确性高、可靠性强,在晴天检测过程中能实时回存正确的时间和角度数据,消除因季节变化而产生的积累误差。
在阴天时能自动转动到以前晴天时的位置。
即使是在天气变化比较复杂的情况下,系统也能正常工作,提高太阳能的利用效率。
如果应用于太阳能电池板,则可从电池板直接获取电能,而无需另外输入能量,本系统也可用于其它太阳能利用装置。
图11 时间较正子程序框图图12 全自动调整子程序框图[参考文献][1]陈维,李戬洪.太阳能利用中的跟踪控制方式的研究[J ].能源工程,2003,(3),18-21.[2]丁金华,孙秋花.串行时钟芯片DS 1302的应用[J ].大连轻工业学院学报,1998,(1),40-45.[3]余永权.AT ME L89系列(MCS -51兼容)Flash 单片机原理及应用[M].北京:电子工业出版社,2000.Design that the Solar Cell B ased on One -chip ComputerFollows the System AutomaticallyX UE Jian -guo(Electronic &In formation Engineering Department ,,Putian niversity ,Putian 351100,China )Abstract :This system regards one -chip com puter as the core ,structure it by photodiode measuring and com para 2tive law ,a.1zimuth and high corner double axle machinery follow the automatic control device that the navigation system make up ,design one enable the sun panel keep with sunlight vertical automatic tracking system m odel auto 2matically.G o back to store the correct data when can be real when it is fine while measuring ,dispel the accumula 2tion error produced because of seas onal variation ,position on can when being automatically fine day of quoting at overcast day ,reach the anticipated performance index ,it is high to control the precision ,have extensive applica 2tion potentiality.Realize following the trail of the result of the sun ,achieve the g oal of im proving efficiency of gen 2erating electricity.K ey w ords :The sun follows ;the photoelectricity is measured ;makes a reservation automatically ;one -chip com put 2er ;designs。