太阳自动跟踪系统剖析

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单轴太阳能光伏发电自动跟踪控制系统设计

单轴太阳能光伏发电自动跟踪控制系统设计

单轴太阳能光伏发电自动跟踪控制系统设计引言:太阳能光伏发电已经成为可再生能源中最受关注的一种技术。

光伏发电效率受到太阳光照的影响,传统的固定光伏发电系统效率较低。

为了优化光伏发电系统的效率,设计了一种单轴太阳能光伏发电自动跟踪控制系统,能够根据太阳位置自动调整光伏板的角度,最大限度地提高太阳能的利用效率。

一、系统工作原理:该单轴太阳能光伏发电自动跟踪控制系统由光敏电阻、测量电路、控制电路和执行机构组成。

光敏电阻负责感应太阳光照强度,传递给测量电路进行电信号转换。

控制电路接收到转换后的信号,并与事先设定的峰值进行比较。

然后,根据比较结果来控制执行机构,使光伏板按需自动调整角度。

二、光敏电阻的选择:光敏电阻是该系统中最重要的一个元件,因为它直接影响到系统的准确度和稳定性。

在选择光敏电阻时,需要考虑以下因素:光敏电阻的特性曲线、光敏电阻的响应时间、光敏电阻的阻值范围等。

一般建议选择具有较高灵敏度和稳定性的光敏二极管。

三、测量电路设计:测量电路的作用是将光敏电阻的电信号转换为适合控制电路处理的电信号。

测量电路一般由信号放大器、滤波器和模数转换器构成。

信号放大器用于放大光敏电阻产生的微弱电信号,滤波器用于去除噪声和杂散信号,模数转换器用于将模拟信号转换为数字信号。

在设计过程中,需要合理设置放大系数和滤波参数,以确保测量电路的准确性和稳定性。

四、控制电路设计:控制电路是系统的核心部分,其功能是根据光敏电阻测量电路输出的信号,与事先设定的峰值进行比较,并根据比较结果来控制执行机构进行角度调整。

控制电路一般由比较器、运算放大器和逻辑电路构成。

比较器用于将输入信号与参考信号进行比较,运算放大器用于放大比较结果的差别,逻辑电路用于判断角度调整方向,并控制执行机构的运动。

五、执行机构设计:执行机构是该系统中最关键的部分,其功能是根据控制电路的指令,使光伏板按需自动调整角度。

常见的执行机构有两种:电动执行机构和气动执行机构。

太阳能电池板追日自动跟踪系统的研究

太阳能电池板追日自动跟踪系统的研究

太阳能电池板追日自动跟踪系统的研究1.引言近年来,由于环境污染和化石能源的消耗,太阳能作为一种清洁、可再生的能源逐渐受到了广泛关注。

太阳能电池板作为太阳能利用的重要组成部分,具有将阳光能转化为电能的能力。

然而,由于太阳的运动轨迹以及天气等因素,太阳能电池板的效率常常受到一定程度的限制。

因此,设计一种能够实现自动追踪太阳的系统,成为提高太阳能电池板效率的有效途径。

2.太阳能电池板追日自动跟踪系统的原理太阳能电池板追日自动跟踪系统通过控制电机的转动,使太阳能电池板始终朝向太阳。

系统主要由光敏电阻、测量装置、控制器和电机组成。

当太阳光照射到光敏电阻上时,光敏电阻产生电信号,并通过测量装置转换为相应的角度信息。

控制器通过比较实际角度与太阳位置的偏差,控制电机旋转,使太阳能电池板调整到正确的角度。

3.系统参数设计与优化为确保系统的准确性和稳定性,需要对系统的参数进行设计与优化。

首先需要选取合适的测量装置,以确保可以准确地测量太阳能电池板的角度。

传感器的选取应考虑其分辨率、精度和抗干扰能力等因素。

其次,需要合理设计控制器的算法,以保证系统的精度和灵敏度。

控制器应对太阳位置变化做出快速而准确的响应,从而实现对太阳能电池板运动的精确控制。

最后,还需对电机的选型和驱动方式进行优化,以确保电机可以在恶劣环境下稳定运行。

4.系统性能测试与分析在完成系统参数设计与优化后,需要进行系统性能测试与分析。

测试时可以在不同天气条件下观测太阳能电池板的追踪效果,并对实际追踪角度与理论角度之间的差异进行比较。

此外,还可通过测试太阳能电池板的电能输出情况,以评估系统的效率和稳定性。

通过对测试结果的分析,可以进一步改进系统设计,提高追日自动跟踪系统的性能和可靠性。

5.应用前景与展望太阳能电池板追日自动跟踪系统具有重要的应用前景和发展空间。

随着太阳能的广泛应用,对太阳能电池板效率的要求也越来越高。

追日自动跟踪系统可以帮助太阳能电池板始终追踪太阳,最大程度地提高电能转换效率,从而提高整个太阳能发电系统的综合效能。

光伏发电自动跟踪系统的改进与分析

光伏发电自动跟踪系统的改进与分析



日 时, 自动跟踪器即时响应, 找到太阳并跟踪到位。傍晚光线
消失 , 已不能发电时 , 传感器会发出信号 , 夜问停止 电路启动 , 并
转 回到东方 。
加, 使太 阳能 、 绿色生物能 、 燃料电池 、 海洋能源等新能源的研究
与应用 , 引起 全 世 界 的 极 大 关 注 。尤 其 是 太 阳能 因其 具 有 普遍
起 系统输 出信 号产生偏差 , 到一定 幅度 时 , 达 方向开关 电路启 动, 执行机构开始进行纠正 , 使光 电传感器重新达到平衡 , 即太
阳能 电池 板 方 阵 平 面 与 光 线 构 成 9 度 角 而停 止 转动 , 完 成 一 0 并
分 主要 由电池板支架 、 底座和直流 电机构成 ; 控制部分驱动电机
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许 昌市科学 技术情 报研 究所
能源是人类不断发展 和进 步的动力 , 能源利 用的水平映 人类文明发展 的程度。一次性 能源 的 日益枯竭和环境压力的增
复 杂 、 护 困难 , 用 双轴 自动 跟 踪 系 统 不 现 实 。针 对 这 一 实 际 维 利 情 况 , 据太 阳能 发 电 自动 跟 踪 系 统 的原 理 与 基 本方 法 , 双 轴 根 对
国家 。 因此 , 广 普 及 光伏 发 电 技 术 对 人 类 经 济 的 可 持 续 发 展 推
千 瓦 , 阳能 电池 年 产 量 达 到 ll8 千 瓦 , 超 过 日本 和 欧 洲 太 8万 已
二、 光伏 发 电 自动跟 踪 系统 的 改进 与 发 展 我 国 目前 使 用 的无 跟 踪 装 置 的用 户 太 阳 能 光 伏 系 统 , 由于

太阳能双轴自动跟踪系统设计与研究

太阳能双轴自动跟踪系统设计与研究

太阳能双轴自动跟踪系统设计与研究太阳能是一种清洁、可再生的能源,越来越多的人开始关注和使用太阳能发电系统。

太阳能发电系统中,太阳能电池板的角度对能量转换效率影响很大。

为了使太阳能电池板能够始终面向太阳,保持最佳角度,研究和设计太阳能双轴自动跟踪系统是非常必要的。

首先,系统设计方面。

太阳能双轴自动跟踪系统主要由太阳能电池板、运动控制系统和传感器系统组成。

太阳能电池板负责转换太阳能为电能,是整个系统的核心部件。

运动控制系统根据传感器系统实时采集到的太阳位置数据,控制太阳能电池板的角度调整。

传感器系统包括光敏传感器和方位传感器,负责检测太阳的位置并将数据传输到运动控制系统。

在太阳能双轴自动跟踪系统的研究中,需要考虑以下几个问题。

首先是数据采集问题。

传感器系统需要实时采集太阳的位置数据,以便运动控制系统进行调整。

传感器系统应该具备高精度、快速响应的特点,以确保数据的准确性和系统的灵敏度。

其次是运动控制问题。

运动控制系统需要精确地控制太阳能电池板的角度调整,以达到最佳转换效率。

运动控制系统应该具备稳定性和高精度的特点,以确保太阳能电池板能够准确地跟踪太阳的位置。

此外,系统的安全性和稳定性问题也需要考虑。

例如,对于极端天气条件下的系统运行,系统应该具备抗风、抗雨和抗震能力。

太阳能双轴自动跟踪系统的研究还可以从以下几个方面展开。

首先是材料和结构的研究。

太阳能电池板的材料和结构对于系统的效率和稳定性有着重要影响。

通过研究和优化太阳能电池板的材料和结构,可以提高系统的效率和稳定性。

其次是算法和控制的研究。

根据实时采集到的太阳位置数据,运动控制系统需要精确地计算调整角度,并控制太阳能电池板的运动。

通过研究和优化算法和控制策略,可以提高系统的精度和响应速度。

综上所述,太阳能双轴自动跟踪系统的设计与研究非常重要。

通过合理设计系统的结构和算法,并优化材料和控制策略,可以提高太阳能发电系统的转换效率和稳定性。

这将对太阳能发电系统的普及和应用起到积极的促进作用,推动可持续能源发展。

太阳能双轴跟踪系统原理解析

太阳能双轴跟踪系统原理解析

太阳能双轴跟踪系统原理解析太阳能双轴跟踪系统原理解析1. 引言太阳能作为一种清洁、可再生的能源形式,受到了越来越多的关注和应用。

为了更高效地收集太阳能,提高太阳能发电系统的效率,太阳能双轴跟踪系统应运而生。

本文将深入探讨太阳能双轴跟踪系统的原理及其在太阳能发电领域的应用。

2. 太阳能双轴跟踪系统的基本原理太阳能双轴跟踪系统是一种能够根据太阳的位置来调整太阳能发电设备角度的系统。

它通过使用两个轴(水平轴和垂直轴)来实现对太阳能接收器的定位,以确保太阳能始终垂直照射到接收器上。

这种追踪方式与传统的固定式太阳能系统相比,能够使得接收器相对于太阳的角度始终保持最佳状态,从而提高太阳能发电的效率。

3. 太阳能双轴跟踪系统的构成太阳能双轴跟踪系统主要由以下几个组成部分构成:3.1 太阳能追踪控制器:该控制器根据预设的追踪算法和传感器采集的数据,来计算并控制太阳能发电设备的运动。

它可以通过控制执行机构,调整发电设备的角度和方向。

3.2 电动机或执行机构:太阳能双轴跟踪系统通过电动机或其它执行机构来实现设备的角度调整。

这些电动机或执行机构通过接收控制器的指令,将设备转动到正确的位置上。

3.3 传感器:为了准确地获取太阳的位置信息,太阳能双轴跟踪系统通常会配备多个传感器。

这些传感器可以是太阳光电传感器、倾斜传感器等。

它们通过检测太阳的位置和周围环境的变化,向控制器提供实时的反馈信息,以确保设备能够准确追踪太阳。

3.4 太阳能接收器:太阳能双轴跟踪系统最关键的一部分是太阳能接收器。

它通常由太阳能电池板或聚光器组成,用于将太阳光转化为电能。

通过精确地追踪太阳,太阳能接收器可以最大限度地吸收太阳的能量,提高太阳能的利用效率。

4. 太阳能双轴跟踪系统的优势相较于固定式太阳能系统,太阳能双轴跟踪系统具有以下几个优势:4.1 提高发电效率:通过追踪太阳的位置并使接收器始终垂直照射,太阳能双轴跟踪系统可以最大限度地吸收太阳能,提高发电效率。

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。

【推选】太阳能自动跟踪系统的探索PPT资料

【推选】太阳能自动跟踪系统的探索PPT资料
太阳能自动跟踪系统的设计思想 与“多元法”定位装置相对应,整个系统必须用6个电机分别对Aa、Bb、Cc、Dd、Ee、Ff 方向进行控制,各个控制系统的原理图如图
步距角为 的步进电机转轴通过1:10的卷筒轴相连。小 4所示。
o
当手电筒光的运动速度大于5cm/s小于15cm/s时,经过20次的来回运行,系统的跟踪误差为2o~3o;
式确定 :
() arc LsS ( i in n )
2 R
光敏电阻的布置
——某地黄昏时电池
板与地面的夹角,
晨光
(电池板的极大转角)
-
——当地早晨光线与 地面的夹角(太阳高 度角)
L/2
R
O
R——半圆柱体的半径
图3 角计算图
L——电池板的长度
三、控制系统
➢ 与“多元法”定位装置相对应,整个系统 必须用6个电机分别对Aa、Bb、Cc、Dd、Ee、 Ff 方向进行控制,各个控制系统的原理图 如图4所示。
太阳能利用研究的重要性
正中央的光敏电阻与电池板垂直,最边上的两上光敏电阻与电池板的夹角 可由下公式确定 :
开关B′导通时,电机沿顺时针方向转动。
采用该太阳自动跟踪系统能大大提高太阳能的利用率;
+
采用该太阳自动跟踪系统能大大提高太阳LD能R2的利用率; R3
电阻的深度为5cm,这样确保小手电筒的光照要离开前一个1k光敏电阻2N时39,06 恰好能照在后一个光敏电阻上。
(太6阳月能份清在洁英无国污的染测、定取实之例不)R1尽0Vk1、正用常 之不竭 R5 不足:结构复杂,跟踪精度不高,不能全2自_动跟7踪
R4 2k
741
6
太阳能自动跟踪系统的设计思想 ——当地早晨光线与地面的LD夹R角1 (太阳3高+度角4)

太阳能发电自动跟踪系统技术方案

太阳能发电自动跟踪系统技术方案

太阳能发电自动跟踪系统技术方案太阳能发电自动跟踪系统是一种能够根据太阳位置实时调整太阳能电池板角度的技术方案。

根据太阳的位置变化,自动跟踪系统可以最大程度地使太阳能电池板与太阳光源保持垂直,从而提高太阳能发电效率。

下面是一个关于太阳能发电自动跟踪系统技术方案的详细描述。

1.系统结构太阳能发电自动跟踪系统主要由以下组件组成:太阳能电池板、追踪装置、控制器和电池等设备。

太阳能电池板是核心组件,负责将太阳光转化为电能。

追踪装置通过电机和传感器实现对太阳能电池板角度的调整。

控制器则负责收集太阳位置信息,控制追踪装置的工作,并实时监测太阳能发电系统的工作状态。

2.工作原理太阳能发电自动跟踪系统的工作原理是基于太阳位置的实时计算和反馈控制的。

系统通过安装在太阳能电池板上的传感器,实时监测太阳位置,并将数据传输给控制器。

控制器会根据太阳位置信息,计算出太阳能电池板需要调整的角度,并通过追踪装置调整电池板的角度,使其面向太阳。

3.太阳位置计算太阳位置计算是太阳能发电自动跟踪系统的核心算法之一、根据地理位置和时间,可以通过公式计算出太阳高度角和方位角。

高度角表示太阳光线与地平面的夹角,而方位角表示太阳在东西方向上的位置。

利用这些数据,可以精确计算出太阳在天空中的位置。

4.追踪装置追踪装置是太阳能发电自动跟踪系统的核心部件之一、它包括电机和支架,能够根据控制器的指令,调整太阳能电池板的角度。

追踪装置可以分为单轴和双轴两种类型。

单轴追踪装置只能实现水平角度的调整,而双轴追踪装置还可以调整垂直角度。

5.控制器控制器是太阳能发电自动跟踪系统的关键组件之一、它负责收集太阳位置数据,并根据算法计算太阳能电池板需要调整的角度。

控制器还可以监测系统的工作状态,并根据环境条件进行智能调节,例如在阴天或夜间停止跟踪,以节省能源。

6.电池电池是太阳能发电自动跟踪系统的能量储存装置。

太阳能发电系统不仅可以随着太阳位置的变化而调整电池板的角度,同时也可以将多余的电能储存到电池中,以备不时之需。

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绪论21世纪是太阳能时代。

在未来的40年中,人类可以实现100%的可再生能源供电。

不再需要中东的石油、西伯利亚的天然气以及澳大利亚的铀。

实际上,目前在我们家门口就已经获得了未来能源的载体:太阳、风力、水力、地热能,以及来自农田和林地的生物能。

根据欧盟报告,2050年全球能源供给分配应当为:40%太阳能,30%生物能,巧%风能,10%水能,5%原油。

报告论述了如何达到这种经济、环保、和平并且可持续的能源供给状态。

跨国石油公司,比如壳牌、惠普等,已经在向着这种能源供给状态发展。

地球上的万物生长都依赖于太阳的存在,太阳给我们提供了巨大的能量源,地球上大部分的能源归根结蒂也来自于太阳。

比如石油、煤炭等化石能源都是过去的动植物通过吸收太阳能不断的生长,后来这些动植物被掩埋在土壤下形成的能源,这其实是太阳能一种形式的转换,并被存储了下来,直到今天被人类开采使用。

太阳能开发利用的潜力是相当巨大,据统计,全世界人们一年所使用的能量总和仅仅相当于太阳辐射到地球能量的数万分之一。

在化石能源即将枯竭的未来,在未来能源方面,太阳能给人类带来新的生机。

太阳在一天中不断改变位置,这造成太阳能存在着密度低、间歇性的特点,且光照方向和度随时间不断变化。

传统太阳能电池板固定在一个角度,不能时刻工作在最大效率处,而采用双轴太阳能跟踪系统的太阳能电池板在功率保持一定的情况下可以提升36% 的发电量,提高太阳能的利用率。

第一章跟踪系统的控制方案目前光跟踪技术主要是两种方法:1.视日运行轨道跟踪方法。

2.光电自动跟踪方法。

1.1视日运行轨道跟踪视日运行轨道跟踪技术是一种根据理论计算的太阳运行的轨迹而采取的一种跟踪技术,根据跟踪的方位它主要分为两种:单轴跟踪和双轴跟踪。

1.1.1单轴跟踪单轴跟踪分为三种方式:1.倾斜布置东西追踪;2.焦线南北水平布置,东西跟踪;3.焦线东西水平布置,南北跟踪。

它们跟踪原理是相同,即电池阵列绕单一轴转动,其转动方向为自东向西或者南北方向,自东向西单轴跟踪方式是跟踪太阳方位角变化,驱动电池阵列转动,使电池阵列方位角与太阳方位角相同。

这类跟踪方式结构简单,控制容易,在光照强度大和光照相当稳定的地方实施这类跟踪方式比较适宜。

但这类跟踪方式存在一个最大缺点是除了正午这个时刻外在其他时侯不能保持电池阵列接收光辐射面与太阳光线垂直,这样大大降低了光的吸收效率,造成了能量的流失大,影响了整个光伏发电的效率。

1.1.2双轴跟踪双轴跟踪是一种全方位的跟踪技术,它弥补了单轴跟踪的不足之处,目前视日运动轨迹的双轴跟踪主要分为两种方式:极轴跟踪方式,高度一方位角太阳轨迹跟踪方式。

极轴跟踪方式:是聚光镜的一轴指向地球北极,即与地球自转轴相平行,故称为极轴;另一轴与极轴垂直,称为赤纬轴。

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追踪太阳的视日运动;反射镜围绕赤纬轴作俯仰转动是为了适应赤纬角的变化,通常根据季节的变化定期调整。

这种追踪方式并不复杂,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。

高度一方位角太阳轨迹跟踪是一种地平坐标系统跟踪方式,它是当今比较先进的一种跟踪方式,跟踪精度较高。

高度一方位角跟踪方式通过计算具体地点和具体时刻的太阳运动轨迹(高度角和方位角表示运行轨迹),根据光伏电池阵列的具体位置,先沿着垂直轴转动弥补方位角偏差,然后沿水平轴转动弥补高度角偏差,以保证电池阵列与太阳运行轨迹一致。

这种方式受天气季节性影响较小属于一种理论计算轨迹程序控制跟踪方式。

由于理论计算轨迹与实际运行轨道误差小,因此该跟踪方式跟踪精度较高,这种方式缺点是受跟踪系统机械影响比较大,在系统长期运行或者外力影响造成机械误差后,会造成跟踪偏差变大,影响了跟踪精度。

1.2光电自动跟踪光电跟踪技术是利用光信号强度的变化转化成电信号大小的变化,这种变化差异作为一种感知输入来控制跟踪装置跟踪太阳的一种技术。

目前,光电自动跟踪装置根据传动方式分类有:重力式跟踪装置、电磁式跟踪装置、电动式跟踪装置、压差式跟踪装置和控放式跟踪装置等。

光电跟踪是通过光传感元件如光敏电阻、硅光电管等接受太阳光,由于太阳运动,造成太阳光入射角度的变化,这样通过多个相同类型的光传感器敷设到不同方位,使得传感器之间产生偏差信号值,此信号经过放大后,输入到控制系统单元,控制单元计算位置偏差值,然后控制跟踪系统驱动装置调整电池阵列位置保持它与太阳光垂直。

这种方式的优点是跟踪精度高,实时跟踪性能好,它反映了实际跟踪情况,受机械偏差影响小。

缺点是受天气季节气候影响大,天阴的情况下,光传感元件效果差,极容易产生误差,严重的情况下,会造成驱动装置误动作。

第二章 跟踪控制系统设计在太阳光的采集过程中,为了能够最大效率地采集太阳光,要求太阳能板始终与太阳保持一个最佳角度,因此必须跟踪太阳。

常见的跟踪控制系统,按照被控制量对控制量是否存在着反馈可分为闭环、开环和混合控制方式。

闭环控制能够通过反馈来消除误差,但感光元件在稍长时间段内接收不到太阳光会导致跟踪系统的失效,甚至会引起执行机构的误动作;开环跟踪虽然在任何天气下都可以正常工作,但是在跟踪过程中产生的累积误差自身并不能消除;混合控制方式结合了两者的优点并克服了两者的缺点,能够得到最佳的控制效果。

结束 开始 是否是晴天? 是否是垂直? 驱动电机 根据日期时间计算高度角和方位角 根据高度角和方位角驱动电机第三章跟踪控制系统硬件电路3.1控制电路本文以AT89C52为主控制器,实现了一种混合控制,系统示意图如图1所示。

主要电路份为三部分:单片机、键盘显示接日芯片和日历时钟芯片之间的通信电路;以光敏电阻为感光元件的反馈电路;单片机控制步进电机的驱动电路。

3.1.1控制单元AT89C52控制部件选择ATMEL公司生产的AT89C52型单片机。

AT89C52是一种低功耗、高性能的8位单片机,片内带有4KB的flash可编程可擦除只读存储器,它采用CMOS 工艺和高密度非易失性存储器(NURAM)技术,而且引脚和指令系统都与MCS-51兼容。

AT89C52是一种功能强、灵活性高且价格合理的单片机,可方便地应用在各种控制领域。

3.1.2日历时钟芯片DS1302DALLAS公司生产的串行实时时钟芯片DS1302,它具有实时时钟和31字节的静态RAM,采用串行通信,可方便地与单片机接口。

DS1302可提供秒、分、时、日、星期、月和年,并带闰年补偿,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。

3.2传感器使用两只光敏传感器与两只比较器分别构成两个光控比较器控制电动机的正反转。

由于一年四季、早晚和中午环境光和阳光的强弱变化范围都很大,所以上述两种控制器很难使大阳能接收装置四季全天候跟踪太阳。

这里介绍的是将 4 个完全相同的光敏电阻分别置于太阳光接收器的东西南北方向,负责检测这四个方向的光源强度。

如果太阳光垂直照射在太阳能电池板板上,东西( 南北) 两个光敏电阻所接收到的太阳强度相同,其阻值完全相同,此时电动机不转动。

当太阳光方向与电池板垂直方向有夹角时,接收光强多的光敏电阻阻值减少,再经过运算放大电路和信号调整芯片输出电压,从而驱动电动机转动,直至两个光敏电阻上的光照强度相同,称为光敏电阻光强比较法。

其优点在于控制较精确且电路比较容易实现。

光电模块检测的俯视图,其由 5 只光敏电阻组成。

正中央一只,旁边四只围成一圈。

第四章跟踪系统机械部分太阳跟踪装置的载体是太阳能电池板,电池板面积比较大,带动它所需力量较大,考虑到跟踪平台在输入功率较小的情况下带动较大的电池板工作,机械结构又对会聚光线的强度存在影响等因素,跟踪平台机械部件设计一般应满足一下要求:(1)光伏发电太阳跟踪装置的机械执行机构能够进行大范围的跟踪,其跟踪范围要求大于或等于太阳的运动范围,并要避免极限位置锁死;当跟踪平台在运动载体上运行时,载体的运动不确定,可能朝各个方向行驶,相对于跟踪平台来说,太阳的运动变得更加复杂。

所以跟踪平台两个方向的跟踪范围应该设置的较大,以应对可能出现的情况。

(2)光伏发电太阳跟踪装置的机械执行机构还要有较好的防风性。

跟踪平台一般用于固定安装的场合,或者安装在中低速运送的载体上(太阳能车、船),实现对太阳能双维大范围自动跟踪。

在高速运动的载体上工作,如果遇到很大的逆向风,采用防风性能一般的平台,极有可能导致平台被吹动或者吹翻,无法进行正常运转工作;采用能够自锁的机构,如锅轮传动或者螺旋传动机构,遇到逆风情况,跟踪平台不会被风吹动或者吹翻,保持正常运转。

(3)较大的输出功率,工作能耗小于给定值;综合各种传动结构,齿轮传动具有传动比准确、传递扭矩大的优点;以上两种传动比都较大,能在使用功率较小的普通电机的同时传递足够大的动力,比较适合在中低速运动载体上运行的需求;但这两种结构在传动时存在间隙,没有谐波传动跟踪精度高。

(4)结构紧凑,可靠性高;如果系统的结构比较松散,长期逆风工作变形会较大,刚性降低,提高刚性需要加固结构或者使用刚性好的材料,这些都会使成本增加,而且传动部件的性能易受到影响,跟踪装置的寿命及可靠性降低。

此外,应尽量简化加工工艺,进一步提高跟踪装置性价比。

4.1机械结构简图步进电机、轴承和箱体等未画出4.2机构受力太阳能电池板面积为100mm ⨯80mm ,面积较小,所以忽略风力影响,则整个机构受外力为太阳能电池板自身重量10kg ,竖直向下。

太阳能电池板重力产生的转矩)2/(cos b a mg T +⨯⨯=θθ为太阳能电池板与竖直方向夹角a 为齿轮4到太阳能电池板距离b 为太阳能电池板宽度则最大转矩为=⨯⨯⨯=⨯+⨯=--22max 10558.91010)2/3040(mg T 5.39M N ⋅第五章驱动单元设计5.1步进电机现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机(VR)、永磁式步进电机(PM)、混合式步进电机(HB)和单相式步进电机等。

反应式步进电动机采用高导磁材料构成齿状转子和定子,其结构简单,生产成本低,步距角可以做的相当小,一般为三相,可实现大转矩输出,步进角一般为1.5度,但噪声和振动都很大。

反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成,定子上有多相励磁绕组,利用磁导的变化产生转矩,但动态性能相对较差。

永磁式步进电机转子采用多磁极的圆筒形的永磁铁,在其外侧配置齿状定子。

用转子和定子之间的吸引和排斥力产生转动,它的出力大,动态性能好,但步距角一般比较大。

一般为两相,转矩和体积较小,步进角一般为7.5度或15度。

混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点。

它又分为两相和五相:两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度。

这种步进电机的应用最为广泛,它是PM和VR的复合产品,其转子采用齿状的稀土永磁材料,定子则为齿状的突起结构。

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