【正文】 ........................... 15 四通道電壓比較器的選取 ...................................................................................... 17 三端穩(wěn)壓芯片的選取 .............................................................................................. 18 本章小結(jié) .................................................................................................................. 19 第 4 章 光電檢測(cè)跟蹤系統(tǒng)的軟件部分設(shè)計(jì) ...................................................................... 20 仿真軟件 Proteus ....................................................................................................... 20 Proteus 仿真軟件的特點(diǎn) .................................................................................. 20 ISIS 智能原理圖繪制系統(tǒng) ............................................................................... 20 Proteus 仿真步驟 ..................................................................................................... 21 光敏電阻的電路設(shè)計(jì) .............................................................................................. 23 四通道電壓比較器的電路設(shè)計(jì) .............................................................................. 24 LED 顯示電路設(shè)計(jì) ................................................................................................. 25 三端穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì) .................................................................................................. 25 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) ........................................................................................ 26 本章小結(jié) .................................................................................................................. 29 第 5 章 系統(tǒng)仿真和調(diào)試 ...................................................................................................... 30 系統(tǒng)整體仿真原理圖 ....................................................................................... 30 硬件和軟件的調(diào)試 .................................................................................................. 30 硬件調(diào)試步驟 ................................................................................................ 31 軟件調(diào)試 ........................................................................................................ 31 仿真調(diào)試后的結(jié)果顯示 .......................................................................................... 33 本章小結(jié) .................................................................................................................. 36 結(jié)論 .......................................................................................................................................... 37 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 38 附錄 1 電路圖 ...................................................................................................................... 40 附錄 2 PCB 圖和實(shí)物圖 ......................................................................................................... 41 附錄 3 元器件清單 ................................................................................................................ 42 致謝 .......................................................................................................................................... 43 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1 章 緒論 課題背景 隨著時(shí)代的進(jìn)步 ，人類社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度日益增加 ， 世界正面臨著石油和煤炭等礦物燃料枯竭的嚴(yán)重威脅 。 能源短缺 世界上許多 國(guó)家 和地區(qū)能源儲(chǔ)備量不能滿足人類的需求 ，據(jù)統(tǒng)計(jì)近 10年內(nèi)化石燃料(煤、石油與天然氣等 )能源消耗提高 了 將近 20倍，預(yù)計(jì)今后 10年化石燃料的用量將翻一番，但全球 已經(jīng)調(diào)查 得到石油和天然氣的剩余量只夠消耗 40年到 50年，剩余量很高的碳和煤能源也只夠使用 190到 190年。世界國(guó)際環(huán)境衛(wèi) 生組織已經(jīng)非常重視這個(gè)問(wèn)題，并制定了一系列的法律法規(guī)，限制每個(gè)國(guó)家 二氧化碳 、二氧化硫等導(dǎo)致溫室效應(yīng)的氣體的排出量。 能源日益枯竭的形勢(shì)非常 嚴(yán)峻， 目前各個(gè)國(guó)家和地區(qū)都非常認(rèn)真的對(duì)待這一問(wèn)題。 太陽(yáng) 能 的特點(diǎn) 太陽(yáng)能是取之不盡用之不竭的 ，萬(wàn)物生長(zhǎng)都要依靠太 陽(yáng)， 所有的能源幾乎都源于太陽(yáng)。 太陽(yáng)光線通過(guò)空氣照射到地表的能量達(dá)到 10 KW? ，它大約為地球上人類每年使用掉得資源量的 10? 倍。 因此在不久的將來(lái)，隨著太陽(yáng)能技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的地方可以利用太陽(yáng)能，能源的開(kāi)發(fā)也會(huì)越來(lái)越廣泛。 國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能應(yīng)用的現(xiàn)狀 日本相對(duì)于其他國(guó)家的太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)和利用來(lái)說(shuō)，其太陽(yáng)能發(fā)電的技術(shù)已經(jīng)非常成熟，太陽(yáng)能技術(shù)日益創(chuàng)新，能量利用 率不斷提高， 同時(shí)經(jīng)濟(jì)效益也是大部分能源中最高的。德國(guó)科學(xué)家估算在接下來(lái)的 5 年中，德國(guó)開(kāi)發(fā)能源的存儲(chǔ)量要比各個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家的均值水平多 1 倍。太陽(yáng)能 在新資源開(kāi)發(fā)中有著 相當(dāng) 大 的優(yōu)勢(shì)，據(jù)美國(guó) 科學(xué)家對(duì)太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)進(jìn)行了預(yù)測(cè)，在 40 年后，核能和太陽(yáng)能分別占前兩位。各地地區(qū)太陽(yáng)照 射 能 量 約 為 ? 2/J m a? ，平均 值為? 2/J m a? 。 雖然我國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電水平有了相當(dāng)程度的提高，但是離大規(guī)模的應(yīng)用推廣還有很大的距離，光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)還處于成長(zhǎng)期 ，我們還應(yīng)該向發(fā)達(dá)國(guó)家引進(jìn)最新的技術(shù) [7]。 3個(gè)形式都為單軸的檢測(cè)跟蹤，他們的原理差不多。 雙軸 檢測(cè) 追 蹤 雙軸檢測(cè) 追 蹤 分為兩個(gè)形式：高度 方位式追蹤和軸線追蹤。太陽(yáng)能光伏發(fā)電設(shè)備的方為軸線和地表垂直， 另外一 個(gè)軸線和方位軸相垂直，叫做 俯仰 軸。因此課題研究的主要目的是設(shè)計(jì)出一種基于光電傳感器的太陽(yáng)光線自動(dòng)跟蹤檢測(cè)裝置，該裝置能自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)光線的運(yùn)動(dòng)，保證太陽(yáng)能設(shè)備的能量轉(zhuǎn)換部分所在平面始終與太陽(yáng)光線垂直，使接受到的太陽(yáng)能始終保持最大化，從而提高設(shè)備對(duì)太陽(yáng)能的利用率。 第二章 ，主要是對(duì)太陽(yáng)光入射角光電檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行總體的設(shè)計(jì)，確定了系統(tǒng)最佳的跟蹤檢測(cè)方案 。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第 2 章 太陽(yáng) 光電檢測(cè)系統(tǒng)的 整 體設(shè)計(jì) 光電檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 本系統(tǒng)研制的出發(fā)點(diǎn)是更加有效的利用太陽(yáng)能。 本系統(tǒng)的整體研發(fā)要求是經(jīng)濟(jì)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠。 太陽(yáng)照射 規(guī)律 地球圍繞太陽(yáng)的運(yùn)行規(guī)律 大家都知道，太陽(yáng)每天圍繞南北極的軸線自東向西旋轉(zhuǎn)一圈。地球自身旋轉(zhuǎn)的軸線與公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的軌跡平面的垂直方向的 相交的 角度約為 176。 每年的 三月十二號(hào)是這一年的春分之日 ， 太陽(yáng)開(kāi)始自南向 北逐漸向地球的軸線靠近，即 176。90 ?? ，其中 ? 可以看做我們考察點(diǎn)得地球緯度。 每年的六月二號(hào)是這一年的夏天來(lái)到之日，在中午 12點(diǎn)其高度角是這一年中最大的，白天的持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，與此同時(shí)夏天來(lái)臨了。二十三號(hào)之后，每天太陽(yáng)升起和降落的地點(diǎn)逐漸向南邊偏移。冬至之后，太陽(yáng)中午的高度慢慢變大，白天持續(xù)的時(shí)間變長(zhǎng)， 太陽(yáng)每天的升起和下 落點(diǎn)又逐漸接近正西和正東，一直到春分之日又開(kāi)始循環(huán) [32]。夏天最大 的角度變化為 夏至 值 日的176。太陽(yáng)的時(shí)角用 ? 表示，它 可以這樣表示：在中 午 0?? ，每隔一個(gè)小時(shí) 增加十五度，早 上是正的，下午是負(fù) 的 。 利用太陽(yáng) 方位角 和高度角的數(shù)學(xué)計(jì)算公式 ，就可以在固定 的 緯度，固定 的時(shí)段計(jì)算出太陽(yáng)在這個(gè)條件下的位置。 Godman 也研發(fā)了一套追蹤設(shè)備，它可以經(jīng)過(guò)軸線做一個(gè)大的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)能夠完 成由東向西的追蹤太陽(yáng)光線，它的軸線運(yùn)行長(zhǎng)度非常的大，其裝置的表面 由許多接受器構(gòu)成，這樣能夠大量增加夏天光電轉(zhuǎn)換的利用率 [14]。 60年過(guò)后在一篇叫做《太陽(yáng)自動(dòng)追蹤》的期刊上發(fā)表了單軸光壓自動(dòng)追蹤裝置，設(shè) 備用到了一個(gè)軸追蹤，同時(shí)我國(guó)氣象衛(wèi)星站研發(fā)了新的全智能太陽(yáng)追蹤裝置，在對(duì)太陽(yáng)照射檢測(cè)已 投入 使用 [17]。 在對(duì)系統(tǒng)的追蹤參數(shù)進(jìn)行一系列的設(shè)置，跟蹤裝置將根據(jù)太陽(yáng)的運(yùn)行規(guī)律做出相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)。 太陽(yáng)在 地球上的方位可以用 太陽(yáng)高度角 ? 和方位角 ? 來(lái)決定。?? ，冬至 為 176。 0t 代表太陽(yáng)時(shí)間 ，在試驗(yàn)中我們最好能使 用 0t 來(lái)提高運(yùn)算準(zhǔn)確度。15 ； 在中午的時(shí)候 176。0?? ，在西南方向時(shí)， 176。0?? ，由此可以推出： c os( ta n ta n )ar? ? ??? (215) 因?yàn)?? (上午 為 176。用于這類科學(xué)研究的裝置一般包括兩種：一種是望遠(yuǎn)鏡式，它的光電轉(zhuǎn)換裝置和太陽(yáng)的入射光線垂直。 控制系統(tǒng)原理：采用四個(gè)光敏電阻交叉對(duì)比所受光照強(qiáng)度，當(dāng)該板未對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)時(shí)，因角度差會(huì)造成兩兩對(duì)應(yīng)的光敏電阻上所接受的光強(qiáng)不同，從而產(chǎn)生微弱的壓差，該壓差與標(biāo)準(zhǔn)壓差送入 電壓比較器芯片中進(jìn)行比較輸出 ， 得出四路高低電平的信號(hào)變化，該變化信號(hào)就是太陽(yáng)方位的實(shí)時(shí)反應(yīng)信號(hào)，這四路信號(hào)送入 H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片中，驅(qū)動(dòng)兩電直流電機(jī)按相應(yīng)的方位進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)、位移，當(dāng)位移過(guò)程中， 控制板對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)時(shí)，芯片無(wú)輸出，電機(jī)進(jìn)入鎖定狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)太陽(yáng)光的實(shí)時(shí)跟蹤。 本章 小結(jié) 本章節(jié)對(duì)課題研制的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)提出了具體的要求，即經(jīng)濟(jì)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠等，此次設(shè)計(jì)的研究要以此為方向。同時(shí)，此跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還必須本著造價(jià)低廉、可靠性高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔的 原則進(jìn)行。 光電檢測(cè)系統(tǒng)的工