单片机的太阳跟踪系统
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自动对光跟踪系统是一种利用单片机控制的太阳能电池板系统,能够自动追踪太阳的位置,并将太阳能最大化地转化为电能的技术装置。
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原理、实现方法以及应用。
太阳能是一种清洁、可再生的能源,而太阳能电池板是将太阳光能直接转化为电能的装置。
太阳能电池板只有在正对太阳光时才能发挥最大的转换效率。
传统的太阳能电池板无法自动追踪太阳的位置,造成了能源的浪费和效率的降低。
为了解决这个问题,研发出了太阳能电池板自动对光跟踪系统。
这种系统的核心是单片机,通过单片机的控制,实现太阳能电池板的自动对光跟踪。
该系统主要包括光敏电阻、电机、光电二极管、运放等组件。
光敏电阻用于检测环境光照强度,通过与单片机连接,可以实时获取光照数据。
电机被用作驱动装置,通过单片机控制电机的转动角度,实现太阳能电池板的旋转。
光电二极管用于检测光敏电阻的输出电压,通过运放放大信号,方便单片机采集和处理。
太阳能电池板自动对光跟踪系统的工作原理如下:光敏电阻检测到环境光照强度,将其转化为电信号并输出给运放。
运放对信号进行放大并输出给单片机。
单片机根据接收到的信号,计算出太阳的位置并控制电机进行相应的调整。
当太阳位置发生变化时,光敏电阻检测到的光照强度会发生变化,通过运放和单片机的处理,电机将太阳能电池板自动调整到最优位置,以获取最大的光能转换效率。
基于单片机的太阳能电池板自动对光跟踪系统的优势在于可以实现对太阳能电池板动态跟踪,最大化地利用太阳能。
系统具有实时性强、精度高、稳定性好等特点。
该系统可以应用于太阳能发电系统、太阳能热水器等领域,有效提高太阳能设备的发电效率。
基于51单片机的太阳自动跟踪系统的研究

基于51单片机的太阳自动跟踪系统的研究0 引言随着社会经济的快速发展,人类所面临的能源问题越来越突出,太阳能作为一种清洁能源,无疑受到各国的普遍重视。
在相同条件下,光照强度越大,太阳能电池输出功率越大。
因而增大太阳能电池受光面的光照强度,就可增大太阳能电池输出功率。
除了提高太阳光电池本身的转换效应和提高蓄电池充放电效应外,对太阳的自动跟踪是太阳光伏发电系统中另一种提高转换效率的有效手段。
因此,在太阳能的利用过程中,实施太阳跟踪是很有必要的。
对太阳进行跟踪的方法很多,但不外乎为采用确定太阳位置所用的两种坐标系统,即赤道坐标系和地平坐标系,并分为双轴跟踪和单轴跟踪。
单轴跟踪已在很多文献作了介绍,本文要讨论的为双轴跟踪。
为了叙述方便,在以后的陈述中将两种坐标系下的整个系统统称为太阳能板。
本文采用在地平坐标系下的太阳跟踪及程序跟踪和传感器跟踪相结合的控制方式,即采用程序控制,利用光学传感器对太阳能板做自动定位和误差校正,而通过单片机控制步进电机来实现。
单片机利用时钟提供的日期和时间,计算出太阳能板的预期位置,与编码器提供的当前位置比较,输出控制信号。
驱动装置根据单片机提供的信号控制俯仰角电机和方位角电机使太阳能板运行至太阳垂直照射点,从而进行跟踪。
传感器在太阳能板位置出现误差时进行校正。
1 系统组成系统由时钟、单片机、驱动装置、编码器、太阳能板和传感器6 部分组成。
系统的核心部件是传感器和单片机。
太阳跟踪系统原理见图1。
1.1 智能单元与双坐标步进电机控制系统本文的控制系统选用了AT89C51 单片机作为智能单元。
AT89C51 是一种低功耗、低电压、高性能的8 位单片机。
片内带有一个4 KB 的FLASH 可编程、可擦除只读存储器。
文中所述系统为地。
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随着太阳能的发展和应用越来越广泛,对太阳能电池板的效率要求也越来越高。
由于太阳的光照角度不断变化,导致太阳能电池板不能始终保持最佳的光照角度,从而影响能量的收集效率。
设计一套太阳能电池板自动对光跟踪系统成为了必要。
系统的原理如下:1. 光敏电阻感知太阳光的强度:在系统的上部安装光敏电阻,它会根据太阳光的强度发生变化,并将光敏电信号传递给单片机。
2. 单片机控制舵机调整太阳能电池板的角度:根据光敏电阻感知到的太阳光的强度,单片机会根据预先设定的光照强度阈值来判断太阳能电池板是否需要调整角度。
如果太阳光的强度低于阈值,单片机会控制舵机将太阳能电池板转动到光照强度更高的位置;如果太阳光的强度高于阈值,单片机会控制舵机将太阳能电池板转动到光照强度更低的位置。
3. 舵机驱动太阳能电池板的角度调整:通过舵机的转动,太阳能电池板可以在垂直方向和水平方向上做出调整,使其始终面向太阳并保持最佳的光照角度。
系统的设计如下:1. 硬件设计:(1) 光敏电阻电路:将光敏电阻连接到电阻电容触发器电路中,以实现光敏电阻的数模转换。
(2) 舵机控制电路:使用单片机的PWM输出口连接到舵机,通过输出不同占空比的PWM信号控制舵机的转动角度。
(3) 单片机电路:使用一块单片机作为系统的核心控制器,负责光照强度的判断和舵机的控制。
2. 软件设计:(1) 初始化:对单片机和舵机进行初始化设置。
(2) 读取光敏电阻信号:通过模拟输入通道读取光敏电阻发送的模拟信号。
(3) 判断光照强度:将光敏电阻的模拟信号转换为数字信号,并与预设的光照强度阈值进行比较,判断太阳能电池板是否需要调整角度。
(4) 控制舵机调整角度:如果光照强度低于阈值,根据舵机的转动情况控制舵机转向光照强度更高的位置;如果光照强度高于阈值,根据舵机的转动情况控制舵机转向光照强度更低的位置。
3. 系统测试和调整:将系统连接好后进行测试,观察太阳能电池板的角度调整情况,根据需要进行系统调整和优化。
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一、系统的设计原理太阳能电池板是将太阳能转换为电能的装置,而对光跟踪系统则可以使太阳能电池板在太阳光的照射角度和光强变化时自动调整角度,以保证太阳能电池板能最大程度地吸收太阳能。
本系统的设计原理就是通过单片机控制电机的转动,使太阳能电池板在日常运行中保持与太阳光的最佳垂直角度。
二、系统的制作过程1. 材料准备材料准备包括太阳能电池板、单片机、电机、传感器等。
太阳能电池板是太阳能电池工作的主体,单片机则起到了控制和逻辑运算的作用,电机则是实现对太阳能电池板角度调整的关键部件,传感器则可以检测到太阳的方位和光照强度。
2. 硬件组装首先将太阳能电池板固定在底座上,然后将电机安装在太阳能电池板上,并连接好传感器和单片机。
传感器负责检测太阳的位置和光照强度,单片机接收传感器的数据并进行逻辑判断,从而控制电机的转动来调整太阳能电池板的角度。
3. 软件编程软件编程是整个系统的核心部分。
通过编程,我们可以实现单片机的逻辑判断和控制电机的转动。
单片机通过接收传感器的数据,不断地判断太阳的位置和光照强度,并根据这些数据来控制电机的运动,使太阳能电池板始终保持在最佳的吸收太阳能的角度。
四、系统的性能与优势本系统的性能主要表现在以下几个方面:1. 自动化程度高,无需人工干预。
2. 反应速度快,能够及时调整太阳能电池板的角度。
3. 能够最大程度地吸收太阳能,提高了太阳能电池板的发电效率。
1. 清洁能源,无需外部能源支持。
2. 环保无污染,符合可持续发展的发展理念。
五、系统的应用前景基于单片机的太阳能电池板自动对光跟踪系统适用于各种太阳能设备,如太阳能发电系统、太阳能家用设备等。
该系统能够有效提高太阳能设备的发电效率,减少能源浪费,为推动清洁能源的发展做出了积极贡献。
基于单片机的太阳能电池板自动对光跟踪系统是一种应用前景广泛、性能优越的系统,它将为清洁能源的发展做出积极贡献,成为未来太阳能设备发展的重要方向。
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随着科技的发展,太阳能发电已经成为一种非常流行的新能源。
然而,太阳能发电需要利用太阳能电池板将太阳能转化为电能。
为了提高太阳能电池板的发电效率,我们需要让电池板始终朝向太阳。
本文提出了一种基于单片机的太阳能电池板自动对光跟踪系统,实现了对太阳的实时跟踪,从而提高了太阳能电池板的发电效率。
一、系统设计该系统主要由直流电机、光敏电阻、光敏二极管、单片机等组成。
光敏电阻安装在电池板下方,用于测量光强度。
光敏二极管安装在直流电机旁边,用于检测太阳光源的位置。
单片机通过调节直流电机,使电池板始终朝向太阳。
当光强度改变时,光敏电阻会发出信号通知单片机,单片机将根据光敏二极管检测到的太阳光源位置实时调整电机的方向。
二、系统实现系统使用的单片机为STC89C52RC,具有速度快、存储容量大、易于编程等特点。
单片机的编程采用Keil C语言。
程序包括初始化、主程序、中断程序三个部分。
初始化程序主要是对单片机各个端口进行初始化、设置计时器等。
主程序中实现了自动跟踪的功能。
当光强度发生变化时,中断程序会被触发,并将光强度值读入单片机。
单片机根据光敏二极管检测到的太阳光源位置实时调整电机的方向。
当光强度达到一定数值时,系统会进入休眠模式,从而节省能量。
三、实验结果实验结果表明,该系统的跟踪精度高,发电效率较高。
在晴朗的天气下,系统可以实时跟踪太阳,使太阳能电池板始终朝向太阳。
在夜晚或阴天,系统进入休眠模式,从而避免了能量的浪费。
四、发展前景基于单片机的太阳能电池板自动对光跟踪系统在未来的发展中具有广阔的应用前景。
随着新能源市场的扩大,太阳能电池板的生产和销售也将逐步增加。
太阳能电池板自动对光跟踪系统的应用将大大提高太阳能电池板的发电效率,从而更加节能环保,更加适应未来发展的需要。
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。
基于LabVIEW和单片机的太阳自动跟踪监控系统

基于LabVIEW和单片机的太阳自动跟踪监控系统基于LabVIEW和单片机的太阳自动跟踪监控系统【引言】随着人们对清洁能源的需求不断增长,太阳能发电逐渐成为一种受欢迎的替代能源。
为了提高太阳能发电的效率,一个高效且精准的太阳自动跟踪监控系统对于充分利用太阳能资源至关重要。
本文将介绍一种基于LabVIEW和单片机的太阳自动跟踪监控系统的设计和实现。
【系统设计】该系统的设计基于LabVIEW图形化编程软件和单片机。
其中,LabVIEW用于界面设计、数据采集和处理,单片机负责控制太阳能面板的运动。
(一)硬件部分:该系统的硬件部分主要包括以下几个组成部分:1. 太阳能面板:用于捕捉太阳能并将其转化为电能。
2. 光敏电阻:用于检测环境光强度。
3. 电动机:驱动太阳能面板的运动。
4. 光电二极管:用于测量太阳能面板与光线的角度。
(二)软件部分:1. LabVIEW界面设计:使用LabVIEW软件进行界面设计,包括界面的布局、按钮和图表等的设计,以及与硬件部分的数据交互。
2. 数据采集与处理:通过LabVIEW软件对光敏电阻和光电二极管等传感器的数据进行实时采集和处理,实现对环境光强度和太阳与面板之间的角度的监测。
3. 控制算法设计:根据采集到的数据,通过LabVIEW软件设计和优化控制算法,实现对电动机的控制,使太阳能面板的角度随着太阳位置的变化而自动调整,最大限度地捕捉太阳能。
4. 通信:通过串口通信接口将控制指令传输给单片机,实现对太阳能面板的精准控制。
【系统工作原理】在正常工作状态下,系统通过光敏电阻实时检测环境光强度,并根据检测到的数据计算出太阳与太阳能面板的角度。
然后,通过与LabVIEW软件预设的控制算法比对,确定太阳能面板的角度偏差,并将控制指令以串口通信的形式传输给单片机。
单片机接收到指令后驱动电动机进行相应的运动,使太阳能面板与太阳光线垂直对齐。
【系统实现】1. 硬件搭建:根据系统设计的要求,搭建好太阳能面板、光敏电阻、电动机和光电二极管的物理连接。
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题目:基于MSP430的太阳跟踪系统摘要(中英文)基于MSP430的太阳跟踪系统本设计基于MSP430f149芯片,制作了一个用于精确跟踪太阳收集能量的系统。
系统由430单片核心、光信号采集转换、追踪太阳部分、电压采集、无线数据发送、PC机交互界面六部分组成。
光信号采集转换卡感知太阳位置实现跟踪,由AD实时采集各部分电压并发送到PC上实现实时监控。
关键词:太阳跟踪、msp430Sun tracking system based on the M SP430T his design based on the MSP430f149 chip, made a used to accurately track the sun collect energy system. By 430 single chip system core, light signal acquisition conversion, track the sun part, voltage collection, wireless data transmission, the PC interface six parts. The light signal acquisition conversion card perception the sun position track, and the real-time data acquisition by AD each part to achieve the PC voltage and real-time monitoring.Key words: the sun tracking 、msp4301.引言随着现在社会太阳能利用的普及,太阳能利用率成了一个大家普遍关注的问题。
基于此,我们设计了这个可以精确跟踪太阳并可实时监控电池板电压的系统,此外为了便于分析能量利用情况,我们同时通过软件的方式将电池的数据实时的保存在文件中便于以后查看。
在设计过程中所要解决的首要问题便是使电池板实时精准对准太阳的同时尽可能地降低功耗,其次是能够将数据通过无线方式发送到PC上,并显示出相应的数据。
MSP430单片机是一款超低功耗的单片机,并且内部多个AD为我们提供了极大地方便。
在这个设计中我们选择了430f149这款单片机,及降低了功耗,又节约了成本。
2.系统方案2.1总体介绍本设计是以外部电路尽量简单,充分使用MSP430的内部设备资源的前提完成的。
信号处理和AD采样部分均以430单片机内部资源为核心处理的。
其它部分分为:光信号采集转换、追踪太阳部分、无线数据发送、PC 交互显示四部分组成。
总体框图如图2.1所示2.2 AD 采样通过430单片机内部的A0和A1两路12位的AD 实现对所要测量的电压的精确采样,以其内部2.5v 作为参考电压。
其中由于电池板和电池的电压均高于2.5伏,因此采用在电池上并联电阻降低电压的方法达到所需的采样电压。
在单片机内部,将采集到的电压按公式:4095*in R ADC R R V V N V V -+--=-将其转换为所采集到的实际的电压值。
由于电池板的电压不稳定,而AD 采样速度有很快,这会导致采集的数据会产生波动,跳变很大。
因此我们将连续采集的三十二个数据放进一个数组中求平均值,将平均值显示传送给PC ,乘以相应的系数便得到电池和电池板上的真正电压。
由于实行的是多通道多次转换,因此是单片机每采集两路数据共64组数据,才求平均值。
2.3 光信号采集转换光传感器是有4路光敏电阻组成的光敏阵列,光敏电阻由于光照不同阻值不同,因此可将光信号转换成电信号,送到由一个电压比较器作为主体的模数转换卡中,将由电信号产生的模拟量转换为由十六进制组成的数字量,当转换卡输出0x0100时,既是前方光强,0x1000时,既是后方光强,0x0001时,既是左方光强,0x0010时,既是右方光强,单片机根据相应的数字量控制相应的舵机转动。
2.4 追踪太阳部分该部分主要由两个舵机组成的二自由度云台控制太阳能电池板所对的位置。
一个舵机控制电池板的左右转动,另一个电池板控制舵机的前后转动,因此两个舵机可以控制太阳能电池板实现在整个空间转动,达到精确跟踪太阳的目的。
2.5 无线数据发送无线数据发送由430单片机内部的UART 模块和一个无线数据发送器组成。
当单片机检测到光信号采集卡中发送的信号一直是0x0f0f 时,证明此时太阳能电池板是正对着太阳,因此启动单片机的AD 采样部分,当单片机判断采集够三十二个数,求平均值后,变将其付给TXBUF0,即发送缓冲器,将其发送出去。
由于单片机内部采用的是多通道多次,当共采集64个数据后,单片机发送一次。
在PC 上需要分辨不同电池的数据和太阳能板的数据,因此在每次发送时,430单片机首先向电脑发送一个字符作为识别码,’a ’代表电池一的数据,’d ’代表电池二的数据,’g ’代表太阳能电池板的数据。
PC 做相应的处理后便显示出对应的曲线。
AD每次转换后的数据超过了8bit,因此单片机无法一次发送完所有的数据,因此需要多次发送。
将数据按如下方式:待发送变量1=%256V;in待发送变量2=/256V;in经过两次数学运算:取模和取余运算后,便可将数据发送到PC上。
通过把一个数据转换成三等份将数据发送出去,既保证了数据的简洁准确性,又保证了数据的可分辨性。
2.6PC交互显示PC上的交互显示界面是用labview做的一个较直观的观察窗口。
难点一就是在于将430单片机发送的字符型数据转换成相应的十进制数据,并用图标曲线的方式表现出来,难点二在于识别不同的数据,以显示在不同的电池以及太阳能电池板对应的曲线上。
由于在单片机内部发送数据之前发送了一个识别码,因此PC机可以较轻松的识别出相应的数据,每次取三个数据,第一个数据用于分辨数据类型,通过一下方式:(数据1*256+数据2)便可得到一个完整的电压数据,最后再将数据发送到Labview内部自带的曲线图上就可可以满足显示不同曲线的要求。
3.系统硬件设计系统硬件主要由光信号采集转换、二自由度云台、电池转换电路、太阳能充电管理、无线数据传送、5V稳压电源六部分组成。
3.1光信号采集转换光信号采集转换部分主要部分是光敏电阻组成的光敏阵列和以芯片LM339组成的电压比较器。
光敏阵列共四路,分别感知前后左右的光强,并将光强转变为为电压的模拟量。
光敏电阻的另一个优点是在通常情况下的电阻是10K左右,因此所消耗的功率极少,满足低功耗的要求。
将微弱的光信号转变为电信号的数字量需要极高的灵敏度,并且在这个过程中消耗的电能也不能过高,而LM339是一款高精度、低失调、低功耗、拥有四路独立比较功能的集成专用电压比较器芯片,与我们的要求非常符合。
在如下电路图3.1中,我们又巧妙地的分别将前、后、左、右两路的反相输入端与后、前、右、左的同相输入段比较,与传统的电压比较器的连接方法相比,具有更加准确。
灵敏度更高不、易于调节、电路简单、功耗低等优点,并且充分利用了一个电压比较器的四路比较单元,因此最后的比较效果更加出色。
通过一片LM339,我们将由光敏电阻产生的电压模拟量转换成了单片机所需要的数字量。
3.2二自由度云台在实际应用中由于太阳在一直运动,就需要太阳能电池板时刻不停的转动以时刻保持与太阳光线成九十度角,因此需要一套能保证太阳能电池板在三维空间中转动的装置。
通过对各种装置的研究,最终决定选用二自由度云台,云台中有两个舵机,在支撑普通的太阳能电池板的情况下,转动时每个舵机的工作电流是200ma左右,静止时每个舵机的电流在100ma左右,相对于其它的马达来说,所消耗的功率较小,符合低功耗的要求。
此外,舵机有个优点是可以控制它转动的位置,实现精确定位的目的。
3.3电池转换电路电池转换电路我们暂时选用的是通过一个三极管控制继电器,实现不同电池间的切换,便于太阳能电池板长时间工作。
首先电池一接的是继电器的常闭开关,这样在给电池一充电时继电器部分是不消耗电能的,只有在电池已充满电后,单片机给三极管一个高电平,继电器实现了跳变,实现了太阳能电池板给电池二充电,这样可以尽可能的减少电能的损耗,实现低功耗。
3.4太阳能充电管理由太阳能电池板几乎没有像锂电池一样8.4伏或者8.2伏这样的电压,因此需要将太阳能电池板电压进行转换,以达到适合给锂电池充电的电压。
此外,给电池充电时,电池会有虚电压,而且为防止电池损坏要防止过充,因此需要一款合适的电池管理芯片对电池充电进行管理,实现充电过程中的涓流充电、横流充电,并防止过冲和回流保护等。
基于此,我们选择了cn3722这款芯片,它具有PWM降压模式充电管理集成电路,具有太阳能电池最大功率点跟踪功能。
CN3722非常适合对单节或多节锂电池或磷酸铁锂电池的充电管理,具有封装外形小,外围元器件少和使用简单等优点。
3.5无线数据由于太阳能电池板通常位于阳光下,而监控设备以及管理人员不可能一直守在电池板跟前记录观察数据,因此需要将数据传送到远处,而用有线进行数据传送需要耗费大量的成本,并且需要较高的维护费用和大量的维护人员,因此我们选择无线进行传送数据的方式,一是可以减少大量资金的投入,减少维护人员的数量,二可以不必考虑地形的影响,三是设备占用空间少,维护简单。
我们选用的是XL02-2322无线数传模块,只需要将它的TXD和RXD 分别与430单片机的3.5,3.4口连接起来即可。
如图3.53.65V稳压电源由于电路中所有的模块均工作在5v电压的条件下,因此需要有五伏电源对整个系统进行供电。
我们采用的是两片7805 5V变压芯片并联,将12伏的电源转换成5V电源给整个系统供电。
7805分别用100uf的电解电容和104的瓷片电容滤波,7805加上散热片,可以满足两个舵机最大工作电流时的电流,电路可以稳定工作。
4.系统软件设计程序部分共分为两部分:430单片机内程序,PC机上监控界面程序。
算法设计的难点在于将单片机内部的UART、AD等联合起来协同工作。
并能保证整个系统的稳定。
图4.11、程序中首先检测太阳能电池板是否正对着太阳,一旦发现没有正对太阳,单片机内部立刻停止其它的一切工作,修正太阳能板的位置,直到太阳能板与太阳光线成九十度。
2、此时AD开始采样,多通道重复模式,直到A1、A2两通道各采样32次放到数组中,单片机分别对两组数据取平均值。
3、判断数据平均值是否大于8.4,若连续计算的平均值均大于32次,继电器转换待充电电池。
4、单片机对两组数据进行处理,分别取余和取模,准备发送。
5、首先判断是电池充电的序号,如电池一正在充电,发送字符’a’,否则发送字符’d’,接着将取得余和模分别发送,接着发送字符’g’,再发送电池板的数据。