太阳自动追踪器设计
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。
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。
基于PLC的太阳自动跟踪系统的设计与实现
第32卷第3期2010-3【127】基于PLC 的太阳自动跟踪系统的设计与实现Design of solar tracking system based on PLC张文涛ZHANG Wen-tao（北京电子科技职业学院 自动化工程学院，北京 100176）摘 要：太阳跟踪系统在光伏发电系统中应用广泛，本文作者通过设计基于ＰＬＣ控制技术的驱动系统，自动跟踪太阳光直射方向，提高光伏电池的运行效率。
本设计以北京地区为例，充分利用地理和气象原理，通过自动控制技术设计太阳跟踪系统。
该系统以ＰＬＣ为控制器为核心控制器，通过利用ＰＬＣ技术、变频调速技术、人机界面、工业网络等高新技术实施太阳跟踪，并具体论述了太阳跟踪系统的组成、原理、数学模型、应用经验等。
关键词：太阳追踪系统；ＰＬＣ；太阳能发电；数学模型；应用经验中图分类号：ＴＰ２７３．５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９－０１３４（２０１０）０３－０１２７－０３收稿日期：２００９－１２－０３作者简介：张文涛（１９７６－），男，北京人，主任，硕士，研究方向为机电一体化。
0 引言太阳追踪系统的主要功能是实现最大限度地获得输出功率，通过跟踪太阳光直射方向来提高光伏电池的效率，并采用一定算法来寻找光伏电池的最大功率点。
系统在不同时间、地点能够自动控制光伏电池方向，获得最大输出功率。
实践证明，通过实施自动跟踪太阳，可以提高光伏电池的发电效率达30%以上。
1 系统概述1.1 太阳追踪系统现状太阳追踪系统通常分为单轴太阳能追踪系统和双轴太阳能追踪系统两种。
单轴太阳能自动跟踪系统通过自动控制系统自动跟踪太阳方位角，高度角可手动进行调整，使太阳能电池保持较大的发电功率。
双轴太阳能追踪系统通过自动控制系统自动跟踪太阳方位角和高度角，方位角和高度角均依靠不同原理自动实施调整。
目前太阳追踪系统依据控制原理划分，分为带传感器闭环控制系统和不带传感器开环控制系统。
两种系统各有优缺点，闭环系统理论上精度更高，获得效率最大，但受到天气、温度、环境因素影响大，特殊环境会导致系统运行不正常。
自适应太阳跟踪装置设计方案
⾃适应太阳跟踪装置设计⽅案江苏省第四届先进制造技术实习教学与创新制作⽐赛作品设计⽅案书作品名称：⾃适应太阳跟踪装置作品单位：徐州⼯程学院作者：杨爱春，张强，⽥刚指导教师：蔺超⽂，汪菊2009年9⽉10⽇⾃适应太阳跟踪装置徐州⼯程学院杨爱春，张强，⽥刚指导教师：蔺超⽂，汪菊1、背景及意义：太阳能作为⼀种⽆污染、节能、环保、安全的新能源正⽇益受到重视。
⽽我国国⼟⾯积幅员辽阔，太阳能资源极为丰富，利⽤价值空间很⼤。
随着我国城市化进程的加快和新农村建设顺利进⾏，社会对太阳能的需求量越来越⼤，⽆法充分地对太阳能这⼀环保、经济的能源进⾏利⽤，不⽌是对地球上不可再⽣资源的浪费，更是对⼦孙后代赖以⽣存的环境的污染。
当前，我国对太阳能的利⽤，主要有三个⽅⾯：单位和个⼈安装和使⽤太阳能热⽔系统、太阳能供热采暖和制冷系统、太阳能光伏发电系统。
但是，太阳能是⼀种低密度、间歇性、空间分布不断变化的能源，这就对太阳能的收集和利⽤提出了更⾼的要求。
尽管相继研究出⼀系列的太阳能装置如太阳能热⽔器、太阳能⼲燥器、太阳能电池等等，但太阳能的利⽤还远远不够，究其原因，主要是利⽤率不⾼。
就⽬前的太阳能装置⽽⾔，如何最⼤限度的提⾼太阳能的利⽤率，仍为国内外学者的研究热点。
解决这⼀问题应从两个⽅⾯⼊⼿：⼀是提⾼太阳能装置的能量转换率，⼆是提⾼太阳能的接收效率，前者属于能量转换领域，还有待研究，⽽后者利⽤现有的技术则可解决。
太阳跟踪系统为解决这⼀问题提供了可能。
不管哪种太阳能利⽤设备，如果它的集热装置能始终保持与太阳光垂直，并且收集更多⽅向上的太阳光，那么，它就可以在有限的使⽤⾯积内收集更多的太阳能。
但是太阳每时每刻都是在运动着，集热装置若想收集更多⽅向上的太阳光，那就必须要跟踪太阳。
⾹港⼤学建筑系的教授研究了太阳光照⾓度与太阳能接收率的关系，理论分析表明:太阳的跟踪与⾮跟踪，能量的接收率相差37.7%，精确的跟踪太阳可使接收器的接收效率⼤⼤提⾼，进⽽提⾼了太阳能装置的太阳能利⽤率，拓宽了太阳能的利⽤领域。
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太阳位置自动追踪系统的设计引言：太阳是地球上一切生命的源泉，因此研究太阳的运动轨迹对于各个领域都具有重要意义。
然而，由于地球自转和公转的复杂性，太阳的位置是不断变化的。
为了更好地利用太阳能、实现太阳能追踪和降低能源消耗，设计一套太阳位置自动追踪系统是非常有必要的。
一、系统概述太阳位置自动追踪系统是一种通过感知和控制技术实现的系统，可以实时获取太阳的位置信息，并使太阳能装置随之自动调整方向。
该系统利用传感器获取地球上某一特定位置的太阳的位置信息，并通过控制器控制电机或其他执行机构来实现太阳能装置的自动追踪。
二、系统组成1. 光照传感器：光照传感器的作用是感知太阳的强度和位置信息。
利用传感器测量太阳光的强度，可以得到太阳的位置角度信息，并将其输入控制器进行分析和处理。
2. 控制器：控制器是系统的核心部分，它接收光照传感器的输入，并通过计算和判断决定太阳能装置的转动角度。
控制器还可以根据设定的参数，调整正在工作的执行机构，使其按照预定方向追踪太阳的运动。
3. 执行机构：执行机构是通过控制器发出的信号，控制太阳能装置的转动。
常用的执行机构有电机、液压缸等。
通过控制执行机构的运动，太阳能装置可以实现自动追踪太阳，最大限度地接收太阳能。
三、系统工作原理光照传感器感知到太阳的位置和光强度后，将信息传递给控制器。
控制器根据预设参数和算法分析这些数据，并产生相应的控制信号，驱动执行机构转动。
通过与预设目标进行比对，控制器可以精确地控制执行机构的运动，使太阳能装置随着太阳的运动而不断调整自身位置和方向。
四、系统设计与实施在设计太阳位置自动追踪系统时，需要考虑以下几个方面：1. 传感器选择与性能：选择合适的光照传感器，具备感知太阳位置和强度的功能，并具有高精度、高灵敏度的特点。
2. 控制器算法：设计适用于太阳位置自动追踪的控制算法，能够实时分析光照传感器的数据，并根据算法输出相应的控制信号。
太阳跟踪器课程设计
太阳跟踪器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解太阳的运动规律及其对地球的影响。
2. 学生能掌握太阳跟踪器的原理和制作方法。
3. 学生能了解太阳能在日常生活中的应用。
技能目标：1. 学生能运用所学的物理知识，设计并制作简单的太阳跟踪器。
2. 学生能通过实验和观察，分析太阳跟踪器的效果，提出改进方案。
3. 学生能运用科学探究的方法，解决太阳跟踪器制作过程中遇到的问题。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对自然科学的好奇心和探索精神，增强对物理学科的兴趣。
2. 学生在团队合作中，学会互相尊重、沟通和协作，培养团队精神。
3. 学生通过了解太阳能的利用，增强环保意识，认识到可再生能源在可持续发展中的重要性。
课程性质：本课程为动手实践课程，结合物理知识和实际操作，让学生在制作太阳跟踪器的过程中，学习物理知识，提高实践能力。
学生特点：六年级学生具备一定的物理知识基础，好奇心强，喜欢动手操作，但需要引导他们运用所学知识解决实际问题。
教学要求：教师需引导学生运用物理知识，设计并制作太阳跟踪器，关注学生在实践过程中的表现，及时给予指导和鼓励，提高学生的实践能力和科学素养。
通过课程目标的实现，为学生提供展示自我、锻炼能力的平台。
二、教学内容1. 太阳运动规律：地球自转、公转，太阳高度角和方位角的变化。
教材章节：第二章第一节《地球和太阳》2. 太阳跟踪器的原理：介绍太阳跟踪器的工作原理，如光电转换、电机驱动等。
教材章节：第三章第三节《太阳能的利用》3. 太阳跟踪器制作：设计并制作简易太阳跟踪器，包括材料准备、电路连接、程序编写等。
教材章节：第四章第二节《动手制作太阳能装置》4. 实验与观察：通过实验和观察，分析太阳跟踪器的效果，提出改进方案。
教材章节：第五章第一节《实验与观察》5. 太阳能应用：了解太阳能电池、太阳能热水器等在生活中的应用。
教材章节：第三章第四节《太阳能产品的应用》教学安排与进度：第一课时：讲解太阳运动规律，引导学生思考太阳跟踪器的原理。
太阳光自动跟踪系统课程设计
太阳光自动跟踪系统课程设计太阳光自动跟踪系统，听起来是不是有点高大上？其实说白了，就是一个能自动跟着太阳转的设备，简单点说，就是“阳光大追踪”。
你是不是已经想象到那个阳光照射下来，跟着阳光走，一直不离不弃的场景了？其实这就是太阳能发电的一个重要环节，咱们把它搞得聪明一点，让它自己动起来，追着太阳走，这样能更好地吸收阳光，提高发电效率。
不信？你往下看，保证让你眼前一亮。
咱得知道，太阳能发电要靠阳光。
你想呀，太阳一出来，咱们就等着吸收它的能量，但光照强度不同的时候，怎么能最有效地利用太阳能呢？这时候，咱们就得用太阳光自动跟踪系统了。
这个系统呢，通俗点说，就是给光伏电池板装上一双“眼睛”，让它能看到太阳，然后根据太阳的位置，自动调整角度。
就像咱们平常看电影的时候，电视遥控器能调节角度一样，太阳光自动跟踪系统就能调整光伏板的方向，使其始终对准太阳，保证最大限度地吸收太阳能。
你要是问，为什么不直接让太阳能板朝一个固定的方向就行了呢？唉，这问题可难不倒我。
因为太阳从早到晚的路径是不一样的。
早上从升起，下午落到西方，你要是把光伏板固定不动，太阳照射的角度就会一直变化，结果呢，电池板吸收的太阳能就不够多，效率也就大打折扣了。
对吧？就像你一整天都对着太阳背面站，怎么可能晒到好太阳？不过，太阳光自动跟踪系统就不同了，它能通过一系列巧妙的装置，全天候调节板子的角度，始终保持最优的光照位置。
这一切的核心其实就是那些传感器。
别看它们个头不大，作用可不小。
它们会感应太阳的位置，然后通过控制系统计算出光伏板应该转到什么角度。
然后，电机一启动，板子就开始转动，跟着太阳跑。
这过程啊，看着真是简单，实际操作起来，可是有一套复杂的技术在里面。
你想想，传感器得精确，电机得有劲，还得考虑到各种环境因素，比如风速、温度啥的。
这就像是在和太阳斗智斗勇，你追我赶，谁也不愿意掉队。
其实你仔细想想，太阳光自动跟踪系统就像是一个忠实的小跟班。
它总是默默地执行着它的任务，似乎没什么大不了的，但它的努力却决定了电池板的吸收效率。
太阳光直射自动跟踪器项目毕业设计_图文(精)
毕业设计指导书课题项目:太阳光直射自动跟踪器一、设计目的1、通过毕业设计培养学生综合运用所学的基础理论、基础知识、利用所掌握的基本技能，锻炼分析和解决实际问题的能力。
2、使学生接受单片机系统开发的综合训练，达到能够进行单片机最小化系统设计和实施方案的目的。
3、掌握以单片机为核心的机电一体化产品控制系统工作原理和设计思路。
二、课题介绍1.设计内容：设计、制作的实物是一种能自动跟踪太阳的装置；可应用于太阳能充电路灯、太阳能充电站等设施中。
它能探测太阳光，自动调整角度、始终面向太阳光直射的方向；而在晚上或阴、雨天时则会自动休息。
1硬件电路设计设计一个按阵列排布的光敏电阻组（Rgz），阵列组四周遮光密封，只有上方正中央开一小孔，小孔盖上薄玻璃（透光）并做防水密封处理。
这就构成一个探测太阳光方向的探光器。
在薄玻璃板范围内开另一小孔，在紧贴玻璃的内侧密封安装一个光敏电阻（Rgo），用作探测外界的光线强度。
探光器内的Rgz及Rgo接至探光电路板，输出光藕隔离信号给单片机主板。
除了探光器，还要设计配套的探光电路板，以及连接到单片机主板的接口电路。
2机械部分设计设计一个有两自由度的机械架：它由两个互相垂直的蜗轮蜗杆减速器叠架起来，最上面架设上述探光器。
两减速器都由单片机分别控制的两个步进电机驱动，使得探光器内Rgz阵列中央元件与透光孔的连线，可以一年四季都能全方位对准太阳。
3单片机控制程序设计设计控制程序，使单片机根据探光电路板输入的信号，判断光线强弱和太阳光的方向，自动启停系统、和输出脉冲信号给执行机构→使两个步进电机分别运转→驱动机械架动作→达到能判断白天/黑夜/阴、雨天，自动跟踪太阳光直射方向的目的。
2.控制要求：1、通电后能判断光线的强弱。
光线够强才启动系统电源运行，不调整角度时则会自动断开执行机构的电源。
要求光线强弱的启动值可调。
而在晚上、阴/雨天时整个系统（除Rgo对应的测光电路以外）全部断电。
2、在白天光线好的时候，都能自动探测太阳光的方向，并适时调整角度，自动面向太阳光直射的方向；三、设计步骤与安排(11年１1月10日～12年3月30日（一）收集资料及方案确定时间：2011年11月10日～2011年11月20日分好组选定设计课题后，查找与课题相关资料：如单片机、光敏电阻、电子电路原理等各方面的专业知识与产品资料。
太阳追踪器控制系统设计
南京信息职业技术学院毕业设计论文系部专业题目太阳追踪器控制系统设计指导教师评阅教师完成时间： 20**年 4月19日毕业设计(论文)中文摘要毕业设计(论文)外文摘要目录一绪论 (1)二太阳能自动追踪器的现状 (2)2.1 压差式太阳能跟踪器 (2)2.2 控放式太阳追踪器 (2)2.3 时钟跟踪器 (2)2.4 比较控制式太阳跟踪器 (2)三太阳能自动跟踪器存在的问题 (4)四结构设计 (5)五传感器 (6)5.1高精度传感器 (6)5.2大角度传感器 (7)六控制策略及程序设计 (8)七触摸屏控制界面设计 (10)结论 (12)致谢 (13)参考文献 (14)附件1：PLC控制程序 (15)一绪论太阳能光伏发电是改善生态环境、提高人类生存质量的绿色能源之一，研究太阳能发电技术意义重大。
如何提高太阳能电池光电转换率则是光伏发电能否推广应用的根本所在。
太阳能是一种低密度、间歇性、空间分布不断变化的能源，与常规能源有本质上的区别。
这就对太阳能的收集与利用提出了更高的要求。
提高太阳能电池光伏电池最大功率，可以从太阳能电池的材质上入手，或从逆变电源设计上入手[1]；另一途径是让太阳能电池跟着阳光旋转，使太阳能电池与阳光入射角保持垂直，以达到光能最大获取率[2]。
这要依靠太阳跟踪器来实现。
太阳跟踪器[3~5]，故名思意，基本功能就是使光伏阵列随着太阳而转动。
太阳能跟踪器根据结构和控制原理不同有单轴控制和双轴控制。
一般双轴系统可提高发电量35%左右，单轴系统可提高2O%左右，聚光型跟踪系统会更高[6]。
本文主要阐述一种双轴太阳跟踪器控制系统的设计方案。
二太阳能自动追踪器的现状2.1 压差式太阳能跟踪器压差式跟踪器的原理是：当入射太阳光发生偏射时，密闭容器的两侧受光面积不同，会产生压力差，在压力的作用下，使装跟踪器重新对准太阳。
根据密闭容器内所装介质的不同，可分为重力差式，气压差式，和液压式。
该机构结构简单，制作费用低，纯机械控制，不需要电子控制部分及外接电源。
太阳光自动跟踪设计_图文(精)
摘要通过分析全国日照时数表得出 : 开环系统在太阳能光伏工程中效率不高而并不适合采用。
为合理地利用太阳能 , 提高其跟踪效率而采用混合控制系统。
文中着重分析了双轴跟踪的原理提出了手动式方位角跟踪和自动式八方位高度角跟踪 , 引出了分级接收跟踪原理 , 设计了软件流程并和一套任意方位跟踪系统。
运行结果表明 , 该系统能实现太阳光任意方位检测并迅速跟踪有效降低系统运行功耗 ,减少机械结构损耗 ,跟踪精度可调 , 可望在太阳能光伏工程中获得应用。
并促进太阳光的接收效率。
【关键词】太阳能跟踪系统；时空控制；光强控制；跟踪传感器AbstractThe open system is not suitable for adoption in solar photovoltaic engineering because of its inefficiency through analyzing the national sunshine duration ing the mixture control system can enhance its track efficiency and make full use of solar energy reasonably.The paper analyzed the two axle track principle emphatically,then proposed the manual azimuth tracking and the automatic altitude angle tracking of 8positions,educed hierarchical receive track principle,designed the software flow and a suit of arbitrariness azimuth track system.Running results indicated that the system can accomplish solar arbitrariness azimuth detection and tracking rapidly,fall running power consume efficiently,reduce consume of mechanical structure,and have adjustable tracking precision.It may obtain applications in solar photovoltaic engineering.【Key words】solar Automatic tracking system；time and space contro；l light intensity control；solar tracking sensor目录第一章引言 11.1 综述1 1.2 太阳能自动跟踪系统现状11.2.1压差式太阳能跟踪器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 11.2.2时钟式跟踪器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 11.2.3控放式太阳能跟踪器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 21.3 我国光伏太阳能发电前景2第二章自动跟踪器的结构与原理 4第三章机械控制部分 73.1 主要结构73.1.1探测头⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ .73.1.2跟踪控制器 (LM339 及89C51⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯73.1.3机械传动机构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯83.2 机械系统的组成83.3 机械系统的安装83.3.1电机的固定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯83.3.2电机的摆放⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 93.3.3电机的平衡⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 93.3.4双轴跟踪系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 9第四章电子控制部分 114.1电路主要组成部分114.2软件设计11附录 13参考文献 16致谢 18第一章引言1.1 综述随着现代工业的发展，全球能源危机和大气污染问题日益突出，太阳能这个清洁的可再生能源，已受到许多国家的高度重视和利用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
太阳自动追踪器设计
二章太阳能电池板的自动寻光电路
2．1寻光元件
光敏电阻器又叫光感电阻，是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。
光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。
通常，光敏电阻器都制成薄片结构，以便吸收更
多的光能。
当它受到光的照射时，半导体片（光敏层）
内就激发出电子—空穴对，参与导电，使电路中电流
增强。
一般光敏电阻器结构如图2.1所示。
根据
光敏电阻的光谱特性，可分为三种光敏电阻器：
图2.1 光敏电阻器结构
紫外光敏电阻器：对紫外线较灵敏，包括硫化镉、
硒化镉光敏电阻器等，用于探测紫外线。
红外光敏电阻器：主要有硫化铅、碲化铅、硒化铅。
锑化铟等光敏电阻器，广泛用于导弹制导、天文探测、非接触测量、人体病变探测、红外光谱，红外通信等国防、科学研究和工农业生产中。
可见光光敏电阻器：包括硒、硫化镉、硒化镉、碲化镉、砷化镓、硅、锗、硫化锌光敏电阻器等。
主要用于各种光电控制系统，如光电自动开关门户，航标灯、路灯和其他照明系统的自动亮灭，自动给水和自动停水装置，机械上的自动保护装置和“位置检测器”，极薄零件的厚度检测器，照相机自动曝光装置，光电计数器，烟雾报警器，光电跟踪系统等方面。
2．2 电压比较元件
2.2.1 LM358 双运算放大器概述
LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。
它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。
LM358 的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。
2.2.2 LM358特性
✓内部频率补偿
✓直流电压增益高(约 100dB)
✓单位增益频带宽(约 1MHz)
✓电源电压范围宽：单电源(3—30V); 双电源(±1.5 一±15V)
✓低功耗电流，适合于电池供电
✓低输入偏流
✓低输入失调电压和失调电流
✓共模输入电压范围宽，包括接地
✓差模输入电压范围宽，等于电源电压范围
✓输出电压摆幅大(0 至Vcc-1.5V)
图2.2 LM358引脚图
2.3 继电器工作原理
2.3.1继电器（relay）的工作原理和特性
当输入量(如电压、电流、温度等)达到规定值时，使被控制的输出电路导通或断开的电器。
可分为电气量(如电流、电压、频率、功率等)继电器及非电量(如温度、压力、速度等)继电器两大类。
具有
动作快、工作稳定、使用寿命长、体积
小等优点。
广泛应用于电力保护、自动
化、运动、遥控、测量和通信等装置中。
继电器是一种电子控制器件，它具
有控制系统（又称输入回路）和被控制系
统（又称输出回路），通常应用于自动控
图2.3 电磁式继电器原理图
制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。
故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
1、电磁继电器的工作原理和特性
电磁式继电器如图2.3所示,一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。
只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。
当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。
这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。
对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。
2、热敏干簧继电器的工作原理和特性
热敏干簧继电器是一种利用热敏磁性材料检测和控制温度的新型热敏开关。
它由感温磁环、恒磁环、干簧管、导热安装片、塑料衬底及其他一些附件组成。
热敏干簧继电器不用线圈励磁，而由恒磁环产生的磁力驱动开关动作。
恒磁环能否向干簧管提供磁力是由感温磁环的温控特性决定的。
3、固态继电器（SSR）的工作原理和特性
固态继电器是一种两个接线端为输入端，另两个接线端为输出端的四端器件，中间采用隔离器件实现输入输出的电隔离。
固态继电器按负载电源类
型可分为交流型和直流型。
按开关型式可分为常开型和常闭型。
按隔离型式可分为混合型、变压器隔离型和光电隔离型，以光电隔离型为最多。
2.3.2 继电器主要产品技术参数
1、额定工作电压
是指继电器正常工作时线圈所需要的电压。
根据继电器的型号不同，可以是交流电压，也可以是直流电压。
2、直流电阻
是指继电器中线圈的直流电阻，可以通过万能表测量。
3、吸合电流
是指继电器能够产生吸合动作的最小电流。
在正常使用时，给定的电流必须略大于吸合电流，这样继电器才能稳定地工作。
而对于线圈所加的工作电压，一般不要超过额定工作电压的1.5倍，否则会产生较大的电流而把线圈烧毁。
4、释放电流
是指继电器产生释放动作的最大电流。
当继电器吸合状态的电流减小到一定程度时，继电器就会恢复到未通电的释放状态。
这时的电流远远小于吸合电流。
5、触点切换电压和电流
是指继电器允许加载的电压和电流。
它决定了继电器能控制电压和电流的大小，使用时不能超过此值，否则很容易损坏继电器的触点。
2.4 寻光执行机构
本设计采用5V直流电机用来调整太阳能电池板的支架,直流电机具有以下特点:
1、调速性能好。
所谓“调速性能”，是指电动机在一定负载的条件下，根
据需要，人为地改变电动机的转速。
直流电动机可以在重负载条件下，实现均匀、平滑的无级调速，而且调速范围较宽。
2、起动力矩大。
可以均匀而经济地实现转速调节。
因此，凡是在重负载下
起动或要求均匀调节转速的机械，例如大型可逆轧钢机、卷扬机、电力机车、电车等，都用直流电动机拖动。
为了得到理想的转速,本设计没有直接用直流电机输出的动力来控制电池板支架,而是通过一个简易的变速箱来调整传输比.进而达到速度理想、扭距大的效果.
2.5寻光电路分析
太阳能是一种低密度、间歇性、空间分布不断变化的能源，与常规能源有很大的区别，这就对太阳能的收集和利用提出了较高的要求。
在太阳能利用中，必须使太阳能电池板从日出到日落跟踪太阳，而在太阳能光电中，相同条件下，自动跟踪发电设备要比固定发电设备的发电量提高35%，成本下降25%。
因此在太阳能利用中，进行跟踪装置的控制方式进行研究是一项很有意义的工作。
自动跟踪式太阳能交通灯可以自动跟踪太阳光线调整角度。
如下图2.4所示,可以实现太阳能电池板自动寻光功能.
图2.4 太阳能电池板自动寻光电路
功能分析:如图所示,双运放LM358与R1,R2构成两个电压比较器,参考电压为VDD(+12V)的1/2.光敏电阻RT1、RT2与电位器RP1和光敏电阻RT3、RT4与电位器RP2分别构成光敏传感电路，该电路的特殊之处在于能根据环境光线的强弱进行自动的补偿。
将RT1和RT3安装在垂直面板的一侧，RT4和RT2安装在另一侧。
当RT1、RT2、RT3、和RT4同时受环境自然光线作用时，RP1和RP2的中心点电压不变。
如果只有RT1、RT3受太阳光的照射，RT1的内阻减小，LM358的3脚电位升高，1脚输出高电平，三极管VT1饱和导通，继电器K1导通，其转换触电3与触电1闭合，同时RT3内阻减小，LM358的5脚电位下降，K2不动作，其转换触电3与静触点2闭合，电机M正转；
同理，如果只有RT2、RT4受太阳光的照射，继电器K2导通，K1断开，电机M反转。
当转到垂直面板两侧，面的光照度相同时，继电器K1、K2都导通，电机M才停转。
在太阳不停地偏移过程中，垂直面板两侧光强度的强弱不断地交替变化，电机M转-停，转-停，使太阳能接受装置始终面朝太阳。
4只光敏电阻这样交叉安排的优点是：LM358的3脚电位升高时，5脚的电位则降低，LM358的5脚电位升高时，3脚电位则降低，可使电机的正反转工作既干脆又可靠。
可直接用安装电路板的外壳兼作面板，避免将光敏电阻RT2、RT3引至蔽阴处的麻烦。
使用该装置，不必担心第二天早晨它能否自动返回。
早晨太阳升起时，垂直面板两侧的光照度不可能正好相等，这样，上述控制电路就会控制电机，从而驱动接收装置向东旋转，直至太阳能接受装置对准太阳为止。
第三章机械设计
3 .1光敏电阻安装
利用硬纸板制作斜面平台，并且接上挡板，挡板两侧分别放置1，3和2，4光敏电阻。
最后将导线引出焊接在电路板上。
3.2电机驱动光敏电阻部件制作
先将电机固定并加上皮带传送装置，然后将其再次固定在硬纸盒中，之后将光敏电阻与电机整合完毕。
第四章调试
凋试时，首先不让太阳直接照到四只光敏电阻上，然后调节RP1、RI2，使LM358两正向输人端的电位相等且高于反向输人端0.5V－1V。
调试完毕后，让阳光照到垂直遮阳板上，接收装置即可自动跟踪太阳了。