自动跟踪太阳智能型太阳能系统设计
基于AT89S52的智能型双精度太阳自动跟踪系统设计

( 山东农业大学 机械与电子工程学 院, 山东 泰安 2 11) 7率 , A 8 S 2单片机为控制核心 , 以 T95 采取极轴式 跟踪方 式 , 设计 了一套 以视 日运动轨 迹跟 踪为主 、 电跟踪进行 跟踪校正 的智能型双精度太 阳跟踪系统 , 光 该系统 通过采 集时钟 芯片信 息计算 当前 太 阳位 置 , 实现视 日运动轨迹 跟踪 ; 同时利用 光电传感器采集 的光强偏 差控 制步进 电机 , 实现光 电跟踪 , 校正轨迹 偏差 , 证聚光板与太 阳光相垂直 。试 验表 明, 保 该太 阳跟踪 系统 能在不 同天 气状 况下对太 阳进行较准 确跟踪 , 能 量接 收效率提 高 2 % 以上 , 到了充分利用太 阳能 的目的。 0 达
w sa o t .T esnt jc r t c ig a sda ma o e wt hte c c rc ig sdf glt g a d pe d h u a t yr kn s e s i m d , i p o l t a kn e r eua n . r e o a w u n h oer t i u or i T ess m clua s h rsn oio f u ycl c n fr t nf m cokc i.t aheet jc r h yt a l e epee t si o nb o et gi oma o o l hp o c i a t y e c t t p tn s i n i r c v r eo
t c i g h l h h t ee ti s n o sc l c g t n e s y d v a o o a h e e p o o lcrc t c i g h c r k n ;w i t e p o o l cr e s r ol t i h tn i e it n t c iv h te e t r k n ,w ih a e c e l i t i i a
光伏发电自动跟踪系统的设计

光伏发电自动跟踪系统的设计一、本文概述随着全球能源危机和环境问题的日益严重,可再生能源的开发和利用受到了越来越多的关注。
其中,光伏发电作为一种清洁、可再生的能源形式,具有广泛的应用前景。
然而,传统的光伏发电系统往往存在固定安装、无法有效跟踪太阳位置的问题,导致能量接收效率不高。
因此,本文旨在设计一种光伏发电自动跟踪系统,以提高光伏电池板的能量接收效率,从而推动光伏发电技术的发展和应用。
本文首先介绍了光伏发电的基本原理和现状,分析了传统光伏发电系统存在的问题和不足。
然后,详细阐述了光伏发电自动跟踪系统的设计原理和实现方法,包括硬件设计和软件编程两个方面。
在硬件设计方面,介绍了系统的主要组成部分,如传感器、电机驱动器等,并阐述了它们的工作原理和选型依据。
在软件编程方面,介绍了系统的控制算法和程序流程,包括太阳位置计算、电机控制等。
本文对所设计的光伏发电自动跟踪系统进行了实验验证和性能分析,证明了该系统的有效性和优越性。
也指出了该系统存在的不足之处和改进方向,为未来的研究提供了参考和借鉴。
通过本文的研究和设计,旨在为光伏发电领域提供一种高效、可靠的自动跟踪系统解决方案,推动光伏发电技术的进一步发展和应用,为实现可持续发展和环境保护做出贡献。
二、光伏发电原理及关键技术光伏发电是利用光生伏特效应将光能直接转换为电能的发电方式。
当太阳光照射到光伏电池上时,光子与光伏电池内的半导体材料相互作用,激发出电子-空穴对。
这些被激发的电子和空穴在光伏电池内部电场的作用下分离,形成光生电流,从而实现光能向电能的转换。
光伏发电的关键技术主要包括光伏电池材料的选择、光伏电池的结构设计、光电转换效率的提升以及系统的集成与优化。
光伏电池材料是光伏发电的基础,常用的材料有单晶硅、多晶硅、非晶硅以及薄膜光伏材料等。
不同材料具有不同的光电转换效率和成本,因此在选择时需要综合考虑性能和经济性。
光伏电池的结构设计也是影响光伏发电效率的重要因素。
《2024年太阳能自动跟踪系统的设计与实现》范文

《太阳能自动跟踪系统的设计与实现》篇一一、引言随着环境保护和可再生能源的日益重视,太阳能的利用成为了全球关注的焦点。
太阳能自动跟踪系统作为一种提高太阳能利用效率的重要手段,其设计与实现显得尤为重要。
本文将详细阐述太阳能自动跟踪系统的设计原理、实现方法和应用前景。
二、系统设计目标本系统的设计目标是为了提高太阳能的利用率和发电效率,通过自动跟踪太阳的运动,使太阳能电池板始终面向太阳,从而最大限度地接收太阳辐射。
同时,系统应具备操作简便、稳定可靠、成本低廉等特点。
三、系统设计原理太阳能自动跟踪系统主要由传感器、控制系统和执行机构三部分组成。
传感器负责检测太阳的位置,控制系统根据传感器的数据控制执行机构进行相应的动作,使太阳能电池板能够自动跟踪太阳。
1. 传感器部分:传感器采用光电传感器或GPS传感器,实时检测太阳的位置。
光电传感器通过检测太阳光线的强度和方向来确定太阳的位置,而GPS传感器则通过接收卫星信号来确定地理位置和太阳的位置。
2. 控制系统部分:控制系统是太阳能自动跟踪系统的核心部分,负责接收传感器的数据,并根据数据控制执行机构的动作。
控制系统采用微处理器或单片机等控制器件,通过编程实现控制算法。
3. 执行机构部分:执行机构主要负责驱动太阳能电池板进行动作。
常见的执行机构有电机、齿轮、导轨等,通过控制执行机构的动作,使太阳能电池板能够自动跟踪太阳。
四、系统实现方法1. 硬件实现:太阳能自动跟踪系统的硬件主要包括传感器、控制系统和执行机构。
传感器和执行机构的选择应根据实际需求和预算进行选择,而控制系统的硬件则需根据所采用的微处理器或单片机等器件进行设计。
2. 软件实现:软件实现主要包括控制算法的编写和系统调试。
控制算法的编写应根据传感器的数据和执行机构的动作进行编程,通过控制算法实现太阳能电池板的自动跟踪。
系统调试则需要对整个系统进行测试和调整,确保系统的稳定性和可靠性。
五、应用前景太阳能自动跟踪系统的应用前景广阔,可以广泛应用于太阳能发电、太阳能热水器、太阳能干燥等领域。
太阳能自动跟踪系统的设计

太阳能自动跟踪系统的设计解决方案:跟踪系统驱动器接口电路步进电机驱动电路限位信号采集电路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,如何提高太阳能利用装置的效率,始终是人们关心的话题,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。
跟踪太阳的方法可概括为两种方式:光电跟踪和根据视日运动轨迹跟踪。
光电跟踪是由光电传感器件根据入射光线的强弱变化产生反馈信号到计算机,计算机运行程序调整采光板的角度实现对太阳的跟踪。
光电跟踪的优点是灵敏度高,结构设计较为方便;缺点是受天气的影响很大,如果在稍长时间段里出现乌云遮住太阳的情况,会导致跟踪装置无法跟踪太阳,甚至引起执行机构的误动作。
而视日运动轨迹跟踪的优点是能够全天候实时跟踪,所以本设计采用视日运动轨迹跟踪方法和双轴跟踪的办法,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,实现对太阳的全天候跟踪。
该系统适用于各种需要跟踪太阳的装置。
该文主要从硬件和软件方面分析太阳自动跟踪系统的设计与实现。
系统总体设计本文介绍的是一种基于单片机控制的双轴太阳自动跟踪系统,系统主要由平面镜反光装置、调整执行机构、控制电路、方位限位电路等部分组成。
跟踪系统电路控制结构框图如图1所示,系统机械结构示意图如图2所示。
任意时刻太阳的位置可以用太阳视位置精确表示。
太阳视位置用太阳高度角和太阳方位角两个角度作为坐标表示。
太阳高度角指从太阳中心直射到当地的光线与当地水平面的夹角。
太阳方位角即太阳所在的方位,指太阳光线在地平面上的投影与当地子午线的夹角,可近似地看作是竖立在地面上的直线在阳光下的阴影与正南方的夹角。
系统采用水平方位步进电机和俯仰方向步进电机来追踪太阳的方位角和高度角,从而可以实时精确追踪太阳的位置。
上位机负责任意时刻太阳高度角和方位角的计算,并运用软件计算出当前状况下俯仰与水平方向的步进电动机运行的步数,将数据送给跟踪系统驱动器,单片机接收上位机送来的数据,驱动步进电机的运行。
太阳自动追踪系统设计毕业设计论文 精品

目录中文摘要 (3)英文摘要 (4)1 引言 (5)1.1 课题研究的背景和意义 (5)1.2 课题研究的现状 (5)1.3 课题研究的主要内容 (6)2 系统的总体设计方案 (7)2.1 跟踪方法 (8)2.1.1太阳轨迹跟踪方法的设计 (8)2.1.2 光电跟踪方法的设计 (10)2.2 机械结构的设计 (13)2.3 充电模块的设计 (14)2.3.1 充电策略的选择 (14)2.3.2 充电控制器的选择 (17)3 系统的硬件设计 (18)3.1 电源模块的设计 (19)3.1.1 24V到5V的转化 (21)3.1.1 24V到负15V的转化 (22)3.1.1 24V到15V的转化 (22)3.1.1 24V到12V的转化 (23)3.1.1 24V到-12V的转化 (23)3.2 光电检测模块的设计 (24)3.2.1 太阳方位检测模块 (24)3.2.2 太阳光强检测模块 (26)3.3 单片机控制模块 (28)3.3.1 单片机的选择 (28)3.3.2 外部时钟电路 (29)3.3.3 步进电机驱动电路 (29)3.4 蓄电池充电模块 (31)3.4.1 DC/DC变换电路 (31)3.4.2 MOSFET驱动电路 (33)3.4.3 电压采样电路 (34)3.4.4 电流采样电路 (35)3.4.5 蓄电池温度检测电路 (35)3.4.6 PWM方波设计 (36)4 电路仿真 (37)4.1 降压(BUCK)电路的仿真 (37)4.2 太阳光强和方位检测电路的放大电路的仿真 (37)结论 (38)致谢 (39)[参考文献] (40)附件1: (44)附件2: (45)太阳自动追踪系统设计摘要:人类正面临着石油和煤炭等矿物燃料枯竭的严重威胁,太阳能作为一种新型能源具有储量无限、普遍存在、利用清洁、使用经济等优点,但是太阳能又存在着低密度、间歇性、空间分布不断变化的缺点,这就使目前的一系列太阳能设备对太阳能的利用率不高。
太阳能自动跟踪装置设计

太阳能自动跟踪装置设计摘要随着能源需求的不断增长和传统能源的禁限,太阳能作为一种可再生,环保且无限可用的清洁能源显得越来越重要。
但是由于其发电量受到日照角度的影响,因此需要设计一种能够自动跟踪太阳光线的装置,以最大化太阳能电池板的能量输出。
本文设计了一种太阳能自动跟踪装置,并对其原理、结构、控制系统以及实验结果进行了分析和评价。
实验结果表明,本文设计的太阳能自动跟踪装置可以有效提高太阳能电池板的能量输出,同时具有结构简单、节能环保等优点。
关键词:太阳能,自动跟踪,电池板,能量输出AbstractWith the continuous increase of energy demand and the limitations of traditional energy, solar energy as a renewable, environmentally friendly and unlimited clean energy is becoming more and more important. However, sinceits power generation is affected by the angle of sunlight, it is necessary to design a device that can automatically track solar rays in order to maximize the energy output of solar panels. In this paper, a solar automatic tracking device is designed, and the principle, structure, control system and experimental results are analyzed and evaluated. The experimental results show that the solar automatic tracking device designed in this paper can effectively improve the energy output of solar panels, and has the advantages of simple structure, energy saving and environmental protection.Keywords: solar energy, automatic tracking, solar panel, energy output.1.引言随着环保意识的提高和可再生能源需求的不断增长,太阳能作为一种非常重要的清洁能源被广泛应用于各个领域。
太阳能自动跟踪系统的设计与实践

1 引 言 .
方 面 也 应 该 抓 住 机 遇 , 进 行 相 应 的基 础 池充 电,进而在夜间给路灯提供 电源 。
传统 的燃料 能源正在一天天减 少,
研究和应用开 发,为开设相关 的专业做
2 太阳能自动跟踪 系统硬件设计 . 2 i 太 阳能 自动跟踪系统 的机械 构 . 太 阳能 自动跟踪系统 的机械结构 由 太 阳能 电池板 、减速 电机 、齿轮传动机
描述 的硬 件 电路 实现 。
【 Al r op rt nNisI ls rga 6 t aC roai . o IFahP ormme e ] e o rUsr
Gu d . 0 . i e 2 09
其在 目前 的多媒体娱乐市场上 具有 很高
的 竞 争 力 ,并 且 应 用 前 景 广 泛 。用 基 于
文设计一种太 阳能自动跟踪 系统,其 能根据 太阳相 对地球运动轨迹的规律 ,控制太 阳能板 自 实时跟踪太 阳方位 ,保 持太阳能电池板始终与太 阳入射 光线垂直 , 动
从而保持较高的太阳能利用率 。本文重 点叙述太阳能 自动跟踪控制系统的硬件与软件设计与实践的内容。
【 关键词 】太阳能; 自 动跟踪 ;G S P ;单 片机
政策 ( T )续延2 6 。太 阳能光伏 发 位计算的 的太 阳 自动跟踪装置 ,该装置 动作等 。 IC -年 电和风 电在我 国是一个新兴事物 ,光 伏 能 自动跟踪太 阳的运动 ,保证太阳 能设 产业让 国内企 业看 到了机遇 ,而 且该产 备的能量转换部分 所在平面始终与太 阳
[] t aC roainNisI S f r vlpr s 5AJr op rt . o I ot eDeeo e e o wa
太阳能智能追光系统的设计毕业论文

太阳能智能追光系统的设计毕业论文目录1绪论 (1)1.1 太阳追光系统的发展现状 (1)1.2 太阳能追光系统的设计思想 (1)1.3 太阳能智能追光系统的研究意义 (1)1.4 研究目标、研究容和拟解决的关键问题 (2)2硬件设计 (3)2.1 主控制器 (3)2.1.1 主控制器的选用 (3)2.1.2 控制器的介绍 (3)2.2 驱动元件 (4)2.2.1 直流电机与步进电机的比较 (4)2.2.2 步进电机控制原理 (5)2.3 输入模块 (6)2.3.1 电压比较器 (6)2.3.2 光敏电阻 (7)2.4 硬件结构框图与原理图 (9)2.4.1 系统整体结构框图 (9)2.4.2 整体硬件原理图 (10)3方案研究 (11)3.1 基于挡板的传感部分方案 (11)3.2 接收系统方案 (12)4系统软件设计 (14)5智能追光算法 (15)6仿真与实验调试 (19)6.1 Protues仿真 (19)6.1.1 仿真原理 (19)6.1.2 软件仿真及调试 (19)6.1.3 仿真结果 (20)6.2 实验调试 (20)6.2.1 硬件调试 (20)6.2.2 解决过程 (21)6.3 PCB制版 (21)结束语 (22)参考文献 (24)致谢 (25)附录 (26)附录A:程序清单 (26)附录B:电路原理图 (30)附录C: PCB图 (31)附录D:实物照片 (32)1绪论太阳能既是一次能源,又是可再生能源。
它资源丰富,既可免费使用,又无需运输,对环境无任何污染。
为人类创造了一种新的生活形态,使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代,所以研究实现对太阳能的高效利用有重大意义。
1.1太阳能追光系统的发展现状目前对太阳进行跟踪的仪器有:单轴太阳能自动跟踪器,步进式太阳能自动跟踪,可自动跟踪的太阳灶,五像限法太阳自动跟踪仪,单轴液压式自动跟踪,极轴式跟踪。
不足之处:结构复杂,跟踪精度不高,不能全自动跟踪[1]。
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图书分类号:密级:摘要人类正面临着石油和煤炭等矿物燃料枯竭的严重威胁,太阳能作为一种新型能源具有储量无限、普遍存在、利用清洁、使用经济等优点,但是太阳能又存在着低密度、间歇性、空间分布不断变化的缺点,这就使目前的一系列太阳能设备对太阳能的利用率不高。
太阳光线自动跟踪装置解决了太阳能利用率不高的问题。
本文对太阳能跟踪系统进行了机械设计和自动跟踪系统控制部分设计。
第一,机械部分设计:机械结构主要包括底座、主轴、齿轮和齿圈等。
当太阳光线发生偏离时,控制部分发出控制信号驱动步进电机1带动小齿轮1转动,小齿轮带动大齿轮和主轴转动,实现水平方向跟踪;同时控制信号驱动步进电机2带动小齿轮2,小齿轮2带动齿圈和太阳能板实现垂直方向转动,通过步进电机1、步进电机2的共同工作实现对太阳的跟踪。
第二,控制部分设计:主要包括传感器部分、信号转换电路、单片机系统和电机驱动电路等。
系统采用光电检测追踪模式实现对太阳的跟踪。
传感器采用光敏电阻,将两个完全相同的光敏电阻分别放置于一块电池板东西方向边沿处下方。
当两个光敏电阻接收到的光强度不相同时,通过运放比较电路将信号送给单片机,驱动步进电机正反转,实现电池板对太阳的跟踪。
关键词太阳能;跟踪;光敏电阻;单片机;步进电机AbstractHuman being is seriously threatened by exhausting mineral fuel, such as coal and fossil oil. As a kind of new type of energy sources, solar energy has the advantages of unlimited reserves, existing everywhere,using clean and economical .But it also has disadvantages ,such as low density,intermission,change of space distributing and so on.These make that the current series of solar energy equipment for the utilization of solar energy is not high. In order to keep the energy exchange part to plumb up the solar beam,it must track the movement of solar.In this paper, the solar tracking system of the mechanical part and control system part are designed.First, the mechanical part is designed.Mechanical structure mainly includes the main spindle, stepping motors, gears and gear ring, and so on. When the sun's rays has a deviation, small gear are rotated by stepper motor according to the control signal from MCU. And the large gear and main spindle is rotated by small gear in order to track to achieve the level direction.At the same time, another small gear is rotated by another stepper motor according to the control signal.And the large gear and the solar panels are rotated by the small gear in order to track to achieve the vertical direction. Solar is tracked by the two stepper motors together.Second, control system part is designed.Control system mainly includes the sensors part, stepper motor, MCU system and the corresponding external circuit, and so on. Photoelectric detection system is used to track solar. Sensors use photosensitive resistance. The two same photosensitive resistances were placed in east and west direction of the bottom edge .When the two photosensitive resistances received different light at the same time, the signal from comparison circuit is sent to MCU in order to rotate stepping motors.Keywords Solar energy Tracking Photosensitive resistance SCM Stepping motor目录1绪论 (I)1.1课题来源 (I)1.2课题背景 (I)1.2.1能源现状及发展 (I)1.2.2我国太阳能资源 (I)1.2.3目前太阳能的开发和利用 (II)1.2.4太阳能的特点 (II)1.3课题研究的目的 (II)1.4研究课题的意义 (II)1.4.1新环保能源 (II)1.4.2提高太阳能的利用率.................................................................................................... I II 1.5太阳能利用的国内外发展现状.......................................................................................... I II 1.6太阳追踪系统的国内外研究现状...................................................................................... I V 1.7论文的研究内容. (V)1.8论文结构 (V)2太阳能自动跟踪系统总体设计 (V)2.1太阳运行的规律 (V)2.2跟踪器机械执行部分比较选择.......................................................................................... V I2.2.1立柱转动式跟踪器........................................................................................................ V I2.2.2陀螺仪式跟踪器 (VII)2.2.3齿圈转动式跟踪器 (VII)2.2.4本课题的机械设计方案 (VIII)2.3跟踪方案的比较选择 (VIII)2.3.1视日运动轨迹跟踪........................................................................................................ I X2.3.2光电跟踪........................................................................................................................ I X2.3.3视日运动轨迹跟踪和光电跟踪相结合........................................................................ X I2.3.4本设计的跟踪方案 (XII)3机械设计部分 (XIII)3.1太阳能自动跟踪系统机械设计方案 (XIII)3.2第一齿轮转动计算 (XIII)3.2.1材料选择 (XIII)3.2.2尺寸计算 (XIII)3.2.3校核计算..................................................................................................................... X IV3.2.4齿根弯曲疲劳强度验算 (XV)3.3第二齿轮转动计算 (XVII)3.3.1材料选择 (XVII)3.3.2尺寸计算 (XVII)3.3.3校核计算 (XVII)3.3.4齿根弯曲疲劳强度验算............................................................................................. X IX 3.4轴瓦校核计算.. (XX)3.4.1大轴瓦校核计算 (XX)3.4.2小轴瓦校核计算 (XXII)3.5键联接计算.................................................................................................................... X XIV3.5.1主轴与大齿轮的键联接.......................................................................................... X XIV3.5.2小轴与齿圈的键联接 (XXV)3.5.3步进电机1输出轴与小齿轮1的联接 (XXV)3.5.4步进电机2输出轴与小齿轮2的联接 (XXV)3.6抗风性分析.................................................................................................................... X XVI3.6.1底座上螺钉校核...................................................................................................... X XVI3.6.2轴校核...................................................................................................................... X XVI 4自动跟踪系统设计............................................................................................................. X XVII 4.1系统总体结构............................................................................................................... X XVII 4.2光电转换器.. (XXVIII)4.2.1光电转换电路 (XXVIII)4.3单片机及其外围电路.................................................................................................... X XIX4.3.1 AT89C51单片机...................................................................................................... X XIX4.3.2外围电路.................................................................................................................. X XXI 4.4步进电动机及驱动电路............................................................................................... X XXII4.4.1步进电动机介绍..................................................................................................... X XXII4.4.2步进电机的主要特性............................................................................................. X XXII4.4.3步进电机的选择 (XXXIII)4.4.4驱动电路 (XXXIV)4.5系统的实现 (XXXV)4.5.1光敏电阻光强比较法 (XXXV)4.5.2光敏电阻光强比较法的工作过程 (XXXVI)4.5.3系统的流程图...................................................................................................... X XXVII 5结论.. (XXXIX)5.1结论 (XXXIX)5.2展望 (XXXIX)致谢.............................................................................................................................................. X L 参考文献.................................................................................................................................... XLI 附录1 .............................................................................................................. 错误!未定义书签。