自制太阳能自动跟踪控制器
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。
太阳能跟踪控制器硬件设计
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图 ３ １ 系统 总 体框 图 ．
图 ３ ３ 电源供 电 电路 ．
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１２ — ８
计算 机光盘 软件 与应用
２１ ０ １年第 ｌ ６期
Ｃ ｍ ｕ ｅ ＤＳ ｆ ｗ ｒ ｎ ｐ ｌ ｃ ｔｏ ｓ ｏ ｐ ｔ ｒＣ ｏ ｔａ ｅａ ｄＡ ｐ ｉ ａ ｉ ｎ
ｃ ｎ ｇ ｒｔ ｎ８ｂｔａ ａｏ 。０ｄｇｔＩｃ ｎ ｅｔｒ ｓ ａ ｒｃ ｓｉｇ ｕ ｉ，ｈ ｔｄｏ ｅ ｉｔｎｉ ｉ ｕｔ Ｅ Ｒ ｏ ｆ ｕａｉ ，．ｉ ｎ ｌｇｔ．ｉｉ ｏ ｖ ｒ ｉ ｌｐｏ ｅ ｓ ｎｔ ｏｏ ｉｄ ｎｅ ｓ ｙ ｃｒ ｉＥ Ｐ ＯＭ ｉｃｉＬ ｉｄ ｓ ｉ ｏ ａ ｅ ｇ ｎ ｎ ｐ ｔ ｃ ， ｃｒｕｔ ＥＤ ｄｏ ｅ ，
ｏ ｔ ｕ ｗ ｅ． ｉ ｒｉｌ ｅ ｃ ｉｅ ｅ ｏａ ｒ ｃ ｎ ｙ ｔｍ ｏ ｔｏ ｈｅ ｒ ｎ ｔ ｅ ｙ ｔ ｍ ａ ｄ ｒ ｏ ｐ ｎｅ ｔ ｎ ｏ ｔｏ ｕ ｐ ｔｐｏ ｒＴｈＳ ａｔｃｅ ｄ ｓ ｒｂ ｓ ｔ ｓ ｌｒｔａ ｋｉｇ ｓ ｓｅ ｃ ｎｒ ｌｔ ｏ ｙ ａ ｄ ｓ ｓｅ ｈ ｒ ｗａ ｅ ｃ ｍ ｏ ｎ ｓ ａ ｄ ｃ ｎ ｌ ｈ ｈ ｒ ａｇ ｒ ｈ ． ｅ ｄ ｓｇ ｆ ａ ｔａ ｋｎ ｎ ｉ ｌ ｔ ｃｕ ｅ ｎ ｅｉｂ ｅ ｃ ｎ ｏ ｆ ｄ ａ． ｘ ｓ ｓ ｌｒｔａ ｋ ｎ ｙ ｔｍ ｒ ｖ ｓ ｔｅ ｌ ｏ ｉ ｍｓ功 ｅ ｉ ｎ ｏ ｒ ｃ ｉ ｇ ａ ｄ ｓ ｔ ｍｐｅ ｓ ｕ ｔｒ ｄ ｒ ｌ ｌ ｏ ｔ ｌ ｏ ｕ １ ｉ ｏ ａ ｒ ｃ ｉｇ ｓ ｓｅ ｉ ｏ ｅ ｒ ａ ａ ｒ ａ ｍｐ ｈ
软件 设计 开 发
电路 实时采 样得 到 的光 强数 据 ，即两 个 Ａ ６０仪用 放大器 采样 到 Ｄ２ （ ）电源供 电电路 三 Ｄ ００ 模 Ｐ 电路外 接 电源 从 Ｊ 输 入 ，整流二 极管 Ｉ４ ０ 起 到 防止 电源 的 电压 差值 ，通 过 Ａ Ｃ８ ９ 数转 换传入 ＣＵ之后 ，显示 到液 晶 ９ Ｎ ０７ 反 向 ， 以及 给 外 加 电源 滤 波 的 作 用 ， 紧 接 着 接 入 三 端 稳 压 器 屏 上 ，这样 可 以对 两路 光 强信 号进 行 实时 了解 。 Ｍ ７０ Ｔ的 Ｖ ｎ ，三端 稳压器 电压输入 端 Ｖｎ需 要一个 ｃ Ｃ８ ５ ｉ端 ｉ ３电容 （ ）模数 转换 电路 六 ｌｕ Ｏ Ｆ的 电容 进行滤 波 ，ＧＤ管脚接 地 。 Ｎ 本 设计 采用 的模数 转 换器件 是 Ａ Ｃ ８ ９ 它 是 Ｃ Ｏ 的 ８ Ａ Ｄ Ｄ０ ０ ， ＭＳ 位 ／ 转换器 ，片 内有 ８路模拟 开关 ，可控 制 ８ 个模 拟量 中 的一个进 入 （ 四）光 电检 测 电路 本设计使用 两个光敏二极 管作为光强 的检 测元件 ，每个 光敏二 转 换器 中。 Ｄ ０ ０ Ａ Ｃ８ ９的分辨 率为 ８位 ， 换 时间约 ｌＯｓ 转 Ｏｕ ，含锁存 极管分别接一个 总阻值 为 １Ｋ Ｏ 大小 的可 调 电阻 以及 ５ Ｖ电压， 作为一 控 制 的 ８ 多路 开关 ，输 出有三态 缓 冲器控 制 ，单 ５ 路 Ｖ电源供 电 。 Ａ Ｃ ８ ９引 脚连接 Ｄ ００ 路 光强检测 电路 。随着手 电筒模拟 太阳位 置的变化 ，即不 同光敏 二 极 管感受太 阳光 的光强变化 ，光 敏二极管 的阻值会相应 改变 ，则加 Ａ Ｃ ８ ９ 片有 ２ 条 引脚 ， Ｄ０ ０ 芯 ８ 采用 双列 直插式 封装 ， 图所示 。 如 在 光敏二极管两 端的电压也会 改变 ，则加在可 调电阻两端 的电压也 ＩＯ Ｉ７ Ｎ ￣ Ｎ ：８路模拟 量输 入端 。本设 计只 用 了 ＩＯ和 ＩＩ两路通 Ｉ ｑ Ｎ 肯定会产生变化 。在可调 电阻固定一个阻值大 小的情况下 ，手 电筒 道 ，分 别采 集水平 方 向 的电压差 值模 拟量 和垂直 方 向的 电压 模拟 在 不同位置 ，则 电阻两端的 电压也 会不 同；同时，手 电筒 固定一个 量 ，ＩＯ 第一 个 Ａ６ ０的 ０Ｔ端 口：Ｉ１ Ｎ接 Ｄ２ Ｕ Ｎ 接第 二个 Ａ ６０的 ＯＴ Ｄ２ Ｕ 位 置， 由于两个光敏 二极管想对 于光源 的位置和 角度也不相 同，则 端 口。 他六 个输入 通道 ， 其 全部 悬空 。因此 ， 需要在 ＩＯ和 Ｉ１ 只 Ｎ Ｎ Ｎ Ｎ 必然会导致两个光敏检测电路可调电阻输出的电压不同。将这一对 之 间进 行选 择 。如 果要 选择 ＩＯ和 Ｉ１通道 ，ｃ地址 线总 是置为
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摘要以常规能源为基础的能源结构随着资源的不断耗用将愈来愈不适应可持续发展的需要，加速开发利用太阳能等可再生能源已成为人们的共识。
利用洁净的太阳光能，以半导体光生伏打效应为基础的光伏发电技术有着十分广阔的应用前景。
本课题主要论述了单轴太阳能自动跟踪系统的设计方法。
对自动跟踪控制系统的组成及其功能进行了详细的分析与研究，采用单片机AT89C52作为控制芯片，设计了整套自动跟踪装置。
所设计出的系统具有体积小、功耗低、成本低、抗干扰能力强等特点。
单轴太阳能自动跟踪系统通过单片机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。
通过对单轴自动跟踪系统与双轴自动跟踪系统发电效率的比较,理论证明它的可行性。
本设计取消了用于检测太阳能电池板法线与太阳光线间夹角的传感器，而直接利用太阳能电池板发电量作为角度调节依据实现控制。
我国牧区大量使用的是无跟踪的光伏系统，太阳能发电效率较低。
本文所述的单轴跟踪系统，结构简单，性价比高，特别适宜在这些地区使用。
关键词：光伏系统；太阳角自动跟踪；单轴跟踪系统AbstractWith the resources being used continuously, the energy structure based on Conventional energy resources will not more and more adapt to requirement of sustainable development. So accelerating the exploitation and utilization of renewable resources that solar energy is principle part has been our common ideas. Using the clean solar light energy, the technology of photovoltaic generating electricity is very promising. The thesis presents a new optimal design method.This thesis mainly describes a method of single axis solar energy automatic tracing system. Every part of this automatic system and its function are analyzed in detail. A set of automatic tracing device is designed with Microcontroller AT89C52. This system has four characteristics, such as smaller cubage, lower power, lower cost, more robust despite strong interfere. Moreover, some programs are designed to debug the designed system, to test its reliability and the results of test are given.Single axis solar energy automatic tracing system follows the orientation angle with Microcontroller system. Height angle can be adjusted by hand, it makes the solar cell keep the higher electricity power.The single axis solar energy automatic tracing system is compared with the double axis solar energy automatic tracing system. we testify its feasibility in theory. Double axis solar energy automatic tracing system consists of solar transducer, this device gets rid of transducer , it uses power of solar cell as angle regulation basis to realize controlling.In a pasturing area of our country, they use photovoltaic system without tracing device, solar electricity efficiency is lower, the tracing system we designed has better tracing effect, its configuration is simple, the capability price ratio is high, it is adapt to be use there in particular. Key words Photovoltaic system; Solar angle automatic tracing; Single axis tracing system 目录中文摘要 (I)Abstract.......................................................................................................II 1 引言. (1)1.1 课题背景 (1)1.2 课题内容..................................................................................... . (1)2 自动跟踪控制的总体设计方案 (2)2.1 控制方法的确定 (2)2.1.1 本课题设计方法的提出 (3)2.1.2 单轴自动跟踪系统数学模型的建立 (4)2.2 设计任务 (4)2.2.1 设计目标................................................................................... .. (4) 2.2.2 设计要求 (4)2.3 总体设计方案 (5)2.3.1 硬件设计方案 (5)2.3.2 软件设计方案 (6)2.4 可靠性设计 (6)2.4.1 单片机应用系统的硬件抗干扰技术 (6)2.4.2 单片机应用系统的软件抗干扰技术 (7)3 太阳能光伏发电系统的基本组成 (9)3.1 概述 (9)3.2 太阳能电池 (9)3.2.1 太阳能电池工作原理 (9)3.2.2 太阳能电池的分类 (10)4 太阳能辐射能量分析 (13)4.1 日照时间和太阳位置的计算 (13)4.1.1太阳能中天文参数的计算 (13)4.1.2水平面太阳位置的计算 (14)4.2 太阳辐射能的有关计算 (15)5 控制系统的硬件设计 (16)5.1 总体设计方案 (16)5.2 单片机AT89C52简介 (16)5.3 时钟芯片的选择 (17)5.4 印刷版电路的制作 (17)5.5 电机控制电路 (18)5.6 电机驱动电路 (19)6 控制系统的软件设计 (21)6.1 主程序设计 (21)6.2 喂狗程序 (21)6.3 电机驱动程序设计 (24)6.4 数据采集处理程序设计 (24)6.4.1 数据采集子程序 (24)6.4.2 数据处理子程序 (25)6.5 外部中断INT0 中断服务程序设计 (26)6.6 自动控制的优化设计 (27)7 结论 (28)8 致谢 (29)参考文献 (30)附录系统总原理图1引言1.1 课题背景能源问题关系到经济是否能够可持续发展。
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。
基于单片机的高精度太阳能跟踪控制器
摘要随着以常规能源为基础的能源结构随着资源的不断耗用将越来越适应可持续发展的需要，包括太阳能在内的可再生资源将会越来越受到人们的重视。
利用洁净的太阳光能，以半导体光生伏打效应为基础的光伏发电技术有这十分广阔的应用前景。
本设计尝试设计一种能够自动跟踪太阳光照射角度的双轴自动跟踪系统以提高太阳能电池的光-电转化率。
该系统是以单片机为核心，利用太阳轨道公式进行太阳高度角及方位角计算，并利用计时芯片以及步进电机驱动双轴跟踪系统，使太阳能电池板始终垂直于太阳入射光线，从而提高太阳能的吸收效率。
目前本设计仅通过简单的计算公式得到的数据，对东西向进行每小时一次的角度改变，南北向进行每天一次的角度改变，再通过单片机的判断进行每晚的东西向回归控制以及每半年的南北向跟踪方向的改变控制。
由于时间及作者目前的知识限制，跟踪系统只是进行粗略的角度跟踪，有较大误差，今后如有机会再进行改进。
关键词：太阳能电池太阳照射角自动跟踪单片机步进电机AbstractWith the conventinuous consumption of resources , the conventional enenrgy-based energt strcucture has not already more and more adapt to the needs for sustainable development,sppeing-up the development of and utilization of solar energy , the photovoltaic technology based on the photovoltaic effect has a very bord application prospect.In the design , we try to design an automatic tracking system with Biaxial in order to enhance solar light - electricity conversion efficiency. The system is based on single-chip, orbit the sun elevation angle formula using the sun and calculating azimuth and take the time chip advantage of dual-axis stepper motor driven tracking system, make the solar panels perpendicular to the solar incidence line, to improve the absorption efficiency of solar energy.At present, the design of a simple formula was only for calculating the data, the east-west to the point of view will be changed once an hour, the north-outh perspective will be changed once a day, and then the MCU to return to control things through the night to determine, as well as every haif a year to track the direction of the north-south change in control.Because of the time and the current limitations of the knowledge of the author’s , the tracking system to track the point of view is rough , there are many errors , if the opportunity arised the design will be iomproved in the future.Keywords:solar cells Inrradiation angle of sun tracking automatically single-chip Stepping motor目录第一章绪论 (5)1.1背景和意义 (5)1.2太阳追踪系统的国内外研究现状 (5)1.2.1光电追踪 (6)1.2.2视日运动轨迹追踪 (6)1.3论文系统设计方案 (8)1.3.1机械运动实现方案 (8)1.3.2控制系统方案 (9)第二章跟踪系统的设计构想及框架 (10)2.1 跟踪系统的设计要求 (10)2.2 跟踪系统的组成 (10)2.1.1.太阳能采集装置 (11)2.1.2.转向机构 (11)2.1.3.控制部分 (11)2.1.4.贮能装置 (12)2.1.5.逆变器 (12)2.1.6.控制器 (13)2.3 太阳照射规律 ............................................................................................ 错误!未定义书签。
简易太阳能跟踪装置
简易太阳能跟踪装置一.引言太阳能是已知的最原始的能源，它干净、丰富、可再生，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且不稳定，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，太阳能自动跟踪装置的设计为解决这一难题创造了可能，从而大大提高了太阳能的利用率。
一般来说，跟踪太阳能的方法可概括为两种方式：光电跟踪法和根据视日运动轨迹跟踪。
根据太阳在一天之内的运动轨迹跟踪的优点是能够全天候实时跟踪，缺点是误差较大，且编写的软件程序应根据四季的变迁与太阳运行轨迹变化不断进行修改和优化，较为麻烦和繁琐。
而光电跟踪是由光电传感器件根据入射光线强弱变化产生反馈信号到计算机或单片机，然后计算机或者单片机运行程序调整采光板的角度实现对太阳能的跟踪。
光电跟踪的优点是灵敏度高、智能化、结构设计较为方便；对软件稍加调整和优化便可一劳永逸。
所以本设计采用光电跟踪法。
将光电传感器接收到的信号经单片机处理之后控制两个步进电机的转动从而控制采光板在水平和俯仰两个自由度的旋转，以实现对太阳的几乎全方位的跟踪！该系统适用于各种需要跟踪太阳的装置。
二.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，系统主要由光信号的接收与转化、信号处理电路、单片机控制核心、功放电路、双轴步进电机方位限位等部分组成。
跟踪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。
太阳能自动跟踪装置组成框图三．定位模块太阳光线可以分解为两个分量，一个垂直于收集器表面，一个平行于收集器表面，只有前者的辐射能被收集器汲取。
简易太阳能控制器的制作方法
简易太阳能控制器的制作方法制作简易太阳能控制器可以通过以下步骤进行：
1. 收集材料，你需要准备一个太阳能电池板、一个充电控制器、一个12V直流电池、一根电线、一个电池盒和一个开关。
2. 连接太阳能电池板，首先，将太阳能电池板的正负极分别连
接到充电控制器的对应端子上。
确保连接牢固，避免接触不良。
3. 连接充电控制器和电池，将充电控制器的输出端连接到12V
直流电池的正负极上。
同样地，确保连接牢固，避免接触不良。
4. 安装开关，将开关安装在电路中，用于控制电池和负载的连
接和断开。
这可以帮助你手动控制太阳能电池板对电池的充电。
5. 安装电池盒，将12V直流电池放入电池盒中，并将电池盒与
充电控制器连接。
6. 测试，确保所有连接都牢固可靠后，进行一次系统的测试，
检查太阳能电池板是否能够正常充电电池，并且电池能够为负载供
电。
以上就是制作简易太阳能控制器的基本步骤。
当然，这只是一个简单的DIY版本，如果需要更复杂的控制功能，可能需要使用专业的太阳能控制器设备。
希望这些信息能帮到你。
太阳能电站自动跟踪式控制系统的设计
太阳能电站自动跟踪式控制系统的设计摘要由太阳能电池板的特性可知，它的发电量与照射到它上面的光照强度成正比，而接受太阳的直射光，可以得到太阳的最大光照强度。
采用相同功率的太阳电池板，自动跟踪式光伏发电设备要比固定式光伏发电设备提高发电量至少在40%以上，成本下降30％。
本文介绍了一种新型的太阳能电站自动跟踪式控制系统，该系统具有高可靠性、高稳定性、高抗干扰性，可以广泛推广应用，达到实时跟踪太阳的效果。
关键词光电检测；自动跟踪；单片机0 引言传统的燃料能源正在一天天减少，对环境造成的危害日益突出，丰富的太阳辐射能是重要的能源，是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源，因此太阳能光伏发电以系统是一个重要的发展方向。
只有光伏组件能够时刻正对太阳，效率才会达到最佳状态，所以需要太阳能电站自动跟踪式控制系统来完成。
1 太阳能电站自动跟踪式控制系统的组成1.1光传感器的设计利用硅电池片的光电特性，采用硅电池片作为光感元件，研制太阳能光控跟踪器。
1.1.1光传感器设计结构光传感包括3个部分，水平传感器、仰俯传感器、光强传感器。
其中仰俯传感器、水平传感器结构相同，摆放位置不同；光强传感器与前两个传感器机构相似，图1为仰俯传感器、水平传感器的原理图，图2为光强传感器的原理图。
图1图2图1中两个受光面1、2各贴放一个硅电池片，可以接受从空中透过的光。
A部分为涂黑遮光处，以避免漫反射光对硅电池片的干扰。
在两个A部分中间为透明，面积大小为硅电池片面积的大小，这样可以准确捕捉到光，准确无误不受干扰。
在受光面1、2的保留倾角α可以更好的提高捕捉灵敏度。
图2中受光面1贴放一个硅电池片，接受从空中透过的光直接检测光的强度。
1.1.2工作原理图3图3为3个传感器的安装示意图，当光强传感器中硅电池片5输出的电压信号超出设定的光控工作值时，控制器启动光控程序，根据水平传感器与仰俯传感器输出地信号调整电机工作，直至水平传感器与仰俯传感器输出平衡信号，停止电机动作。
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自制太阳能自动跟踪控制器
现有的太阳能自动跟踪控制器无外乎两种:一是使用一只光敏传感器与施密特触发器或单稳态触发器,构成光控施密特触发器或光控单稳态触发器来控制电机的停、转;二是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。
这里所介绍的控制电路也包括两个电压比较器,但设在其输人端的光敏传感器则分别由两只光敏电阻串联交叉组合而成。
每一组两只光敏电阻中的一只为比较器的上偏置电阻,另一只为下偏置电阻;一只检测太阳光照,另一只则检测环境光照,送至比较器输人端的比较电平始终为两者光照之差。
所以,本控制器能使太阳能接收装置四季全天候跟踪太阳,而且调试十分简单,成本也比较低。
电路原理
电路原理图如图1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补偿。
如图2所示,将RT1和 RT3安装在垂直遮阳板的一侧,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,其转换触点3与触点1闭合。
同时RT3内阻减小,LM358的⑤脚电位下降,K2不动作,其转换触点3与静触点2闭合,电机M正转;同理,如果只有RT2、 RT4受太阳光照射,继电器K2导通,K1断开,电机M反转。
当转到垂直遮阳板两侧的光照度相同时,继由器K1、K2都导通,电机M才停转。
在太阳不停地偏移过程中,垂直遮阳板两侧光照度的强弱不断地交替变化,电机M转——停、转——停,使太阳能接收装置始终面朝太阳。
4只光敏电阻这样交叉安排的优点是: (l)LM358的③脚电位升高时,⑤脚电位则降低,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;(2)可直接用安装电路板的外壳兼作垂直遮阳板,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退回。
早晨太阳升起时,垂直遮阳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,直至太阳能接收装置对准太阳为止。
安装调试
整个太阳能接收装置的结构如图2。
兼作垂直遮阳板的外壳最好使用无反射的深颜色材料,四只光敏电阻的参数要求一致,即亮、暗电阻相等且成线性变化。
安装时,四只光敏电阻不要凸出外壳的表面,最好凹进一点,以免散射阳光的干扰;垂直遮阳板(即控制盒)装在接收装置的边缘,既能随之转动又不受其反射光的强烈照射。
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。