【正文】 靈敏度則較低。在半導(dǎo)體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻，為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。光照愈強(qiáng)，阻值愈低。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。若陽光發(fā)生傾斜，使
。當(dāng)陽光正對(duì)太陽能板時(shí)，光敏電阻 R R2 阻值相等， u u2 電壓相等。在光敏電阻兩端的金屬電極加上電壓，其中便有電流通過，受到波長的光線照射時(shí)，電流就會(huì)隨光強(qiáng)的而變大，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。通常采用涂敷、噴涂、燒結(jié)等方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻體 光敏電阻原理圖及梳狀歐姆電極，接出引線，封裝在具有透光鏡的密封殼體內(nèi)，以免受潮影響其靈敏度。額定功率是指光敏電阻用于某種線路中所允許消耗的功率，當(dāng)溫度升高時(shí)，其消耗的功率就降低。伏安特性曲線用來描述光敏電阻的外加電壓與光電流的關(guān)系，對(duì)于光敏器件來說，其光電流隨外加電壓的增大而增大。隨著的 光照強(qiáng)度的增加，光敏電阻的阻值開始迅速下降。光譜響應(yīng)又稱光譜靈敏度，是指光敏電阻在不同波長的單煙臺(tái) 大學(xué)文經(jīng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 色光照射下的靈敏度。外加電壓與暗電流之比稱為暗電阻，常用“ 0LX”表示。 光敏電阻的特性包括： 光電流、亮電阻。 紅外光敏電阻器：主要有硫化鉛、碲化鉛、硒化鉛。當(dāng)它受到光的照射 時(shí)，半導(dǎo)體片內(nèi)光敏電阻外形圖和電路符號(hào)就激發(fā)出電子 — 空穴對(duì)，參與導(dǎo)電，使電路中電流增強(qiáng)。光敏電阻器的阻值隨入射光線（可見光）的強(qiáng)弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻值（暗阻）可達(dá) 1~10M 歐 ,在強(qiáng)光條件（ 100LX）下，它阻值（亮阻）僅有幾百至數(shù)千歐姆。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，在外加電場(chǎng)的作用下作漂移運(yùn)動(dòng)，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負(fù)極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。世界各國都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。一些傳感器的發(fā)展，往往是一些邊緣學(xué)科開發(fā)的先驅(qū)?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)入了許多新領(lǐng)域：例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙，微觀上要觀察小到nm 的粒子世界，縱向上要觀察長達(dá)數(shù)十萬年的天體演化，短到 s 的瞬間反應(yīng)。在利用信息的過程中，首先要解決的就是要獲取準(zhǔn)確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。而單靠人們自身的感覺器官，在研究自然現(xiàn) 象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動(dòng)中它們的功能就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。當(dāng)太陽光方向與電池板垂直方向有夾角時(shí)，接收光強(qiáng)多的光敏電阻阻值減少，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，直至兩個(gè)光敏電阻上的光照強(qiáng)度相同，稱為光敏電阻光強(qiáng)比較法。 光電轉(zhuǎn)換器 光電轉(zhuǎn)換器接收太陽光，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，單片機(jī)根據(jù)采集來的信號(hào)進(jìn)行分析比較，得出結(jié)果最終控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)與轉(zhuǎn)向來達(dá)到太陽能電池面板始終垂直于入射光線，從而達(dá)到最高效率的利用太陽能。聯(lián)軸器材料選用鑄鋼。適用于低速、重載、轉(zhuǎn)速平穩(wěn)的場(chǎng)合。 (5) 剛性聯(lián)軸器 剛性聯(lián)軸器不具有補(bǔ)償被聯(lián)兩軸軸線相對(duì)偏移的能力，也不具有緩沖減震性能；但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。應(yīng)用：正反向變化多，啟動(dòng)頻繁的高速軸。不允許兩軸有相對(duì)位移，無緩沖。一般動(dòng)力機(jī)大都借助于聯(lián)軸器與工煙臺(tái) 大學(xué)文經(jīng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 作機(jī)相聯(lián)接，是機(jī)械產(chǎn)品軸系傳動(dòng)最常用的聯(lián)接部件。 分類還包括球籠式萬向聯(lián)軸器；圓錐碗簧聯(lián)軸器； SWP、 SWC 型十字軸式萬向聯(lián)軸器；彈簧管聯(lián)軸器； WS、 WSD 型十字軸式萬向聯(lián)軸器； WSH 型 滑動(dòng)軸承 十字軸式萬向聯(lián)軸器；ML型薄膜聯(lián)軸器； SWZ 型整體軸承座十字軸式萬向聯(lián)軸器。主要用于兩軸有偏斜或在工作中有相對(duì)位移的地方，根據(jù)補(bǔ)償位移的方法又可分為剛性可移式聯(lián)軸器和彈性可移式聯(lián)軸器。一般動(dòng)力機(jī)大都借助于聯(lián)軸器與工作機(jī)相聯(lián)接。) (36) =5000h 可知大于預(yù)期計(jì)算壽命，所以選擇 6405 軸承符合要求。 179。 2) 用線性插值法求 Y 值。 = (35) (4) 按照軸承樣本或設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇 C=38200 的 6405 軸承 [16]。現(xiàn)暫選一近似中間值，取 Y=，則 P=( 5500＋ 2700)=8556N (3) 求軸承應(yīng)有的基本額定動(dòng)載荷值 C=P179。 (34) =7625h5000h 可知大于預(yù)期計(jì)算壽命，所以選擇 6406 軸承符合要求。 179。 2) 用線性插值法求 Y 值。 = (33) (4) 按照軸承樣本或設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇 C=47500N 的 6406 軸承?，F(xiàn)暫選一近似中間值，取 Y=，則 P=( 1500＋ 5500)=10908N (3) 求軸承應(yīng)有的基本 額定動(dòng)載荷值 C=P179。所以，該軸符合要求。設(shè)橫截面受力 F 大約為 70KN。 圖 底座 中心軸的選擇 尺寸設(shè)計(jì) 選擇軸的直徑為 30mm，長度為 400mm。太陽能電池是一種由于 光生伏特效應(yīng) 而將太陽光 能直接轉(zhuǎn)化為電能的器件，是一個(gè)半導(dǎo)體光電二極管，當(dāng)太陽光照到光電二極管上時(shí)，光電二極管就會(huì)把太陽的光能變成電能，產(chǎn)生電流。（ 1） 光 — 熱 — 電轉(zhuǎn)換方式通過利用太陽輻射產(chǎn)生的熱能發(fā)電，一般是由 太陽能集熱器 將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換成工質(zhì)的蒸氣，再驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。專家預(yù)測(cè) 太陽能光伏產(chǎn)業(yè) 在二十一世紀(jì)前半期將超過核 電成為最重要的基礎(chǔ)能源之一。多晶硅的需求主要來自于半導(dǎo)體和太陽能電池。為能向 AC220V 的電器提供電能，需要將太陽能發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的 直流電 能轉(zhuǎn)換成交流電能，因此需要使用 DCAC逆變器。（三） 蓄電池： 一般為鉛酸電池，一般有 12V 和 24V 這兩種，小 微型系統(tǒng) 中，也可用 鎳氫電池 、鎳鎘電池或 鋰電池 。太陽能電池板的質(zhì)量和成本將直接決定整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量和成本。 圖 太陽能電池板 太陽能電池板發(fā)電系統(tǒng)： 太陽能發(fā)電系統(tǒng) 由太陽能電池組、 太陽能控制器 、蓄電池（組）組成。既能達(dá)到裝置要求又最大限度滿足經(jīng)濟(jì)性要求。 (3) 雙推 — 自由式 。L1=450mm。小于 30 為宜；基本導(dǎo)程 Ph（或螺距 t）應(yīng)按承載能力、傳動(dòng)精度及傳動(dòng)速度選取， Ph大，承載能力也大； Ph小，傳動(dòng)精度較高。和公 稱導(dǎo)程 Ph。 滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)的選擇 根據(jù)防塵、可以防護(hù)條件以及對(duì)調(diào)隙及預(yù)緊的要求，可以選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式。滾珠絲杠副可以加予壓 ,由于予壓力可使軸向間隙達(dá)到負(fù)值 ,進(jìn)而得到較高的剛性 (滾珠絲杠內(nèi)通過給滾珠加予壓力 ,在實(shí)際用于機(jī)械裝置等時(shí) ,由于滾珠的斥力可使絲母部的剛性增強(qiáng) )。滾珠絲杠副是用世界最高水平的機(jī)械設(shè)備連貫生產(chǎn)出來的，特別是在研削、組裝、檢查各工序的工廠環(huán)境方面 ,對(duì)溫度、濕度進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，由于完善的品質(zhì)管理體制使精度得以充分保證。但這種反向器的外輪廓和螺母上的切槽尺寸精度要求較高。其缺點(diǎn)是滾道接縫處很難做得平滑，影響滾珠滾道的平穩(wěn)性。內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副的每個(gè)螺母有 2列、 3 列、4列、 5 列等幾種，每列只有一圈；外循環(huán)每列有 圈、 圈和 圈等幾種。滾珠絲杠是工具機(jī)和精密機(jī)械上最常使用的傳動(dòng)元件，其主要功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動(dòng)，或?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)換成軸向反覆作用力，同時(shí)兼具高精度、可逆性和高效率的特點(diǎn)。 滾珠絲杠副的選擇 滾珠絲杠副是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng) 轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的理想的產(chǎn)品。 Yfa1Ysa1/[σf]1= Yfa2Ysa2/[σf]2=可知大齒輪的數(shù)值大。 Yfa1=； Yfa2=。 [σf]) (32) (1) 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1) 小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 σfe1=500MPa；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限σfe2=380MPa。175?！?75。 4) 計(jì)算齒寬和齒高之比 b/h。 2) 計(jì)算圓周速度 v。 Ze178。 8) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力：取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，可得： [σh]1=(Khn1σhlim1) /S=600MPa=540MPa； [σh]2=(Khn2σhlim2) /S=550MPa=522,5MPa。 6) 應(yīng) 力 循 環(huán) 次 數(shù) N1=60n1jLh=609601( 2830015)=10179。 3) 選取齒寬系數(shù) ?d=1。 [σh]) (31) (1) 根據(jù)公式及查表確定各計(jì)算數(shù)值： 1) 試選公式載荷系數(shù) Kt=。 (u＋－ 1)小齒輪的材料選用 40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為 280HBS，大齒輪的材料選用 45 鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為 240HBS。 機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤的原理：當(dāng)太陽光線發(fā)生偏離時(shí)。當(dāng)太陽光方向與電池板垂直方向有夾角時(shí)，接收光強(qiáng)多的光敏電阻阻 值減少，接收光強(qiáng)少的光敏電阻阻值增大，這樣就產(chǎn)生了差值，從而通過控制部分驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，直至相對(duì)兩個(gè)光敏電阻上的光照強(qiáng)度相同，稱為光敏電阻光強(qiáng)比較法。但計(jì)算過程十分復(fù)雜，高精度角度傳感器成本也很高，對(duì)于需要降低成本的小型太陽能利用裝置來講，該種跟蹤方式并不十分適用。在視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤的基礎(chǔ)上加兩個(gè)高精度角度傳感器。因此使用程序跟蹤方法時(shí)，需要定期的人為調(diào)整跟 蹤裝煙臺(tái) 大學(xué)文經(jīng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 置的方向。 (2) 光電跟蹤 傳統(tǒng)的光電跟蹤是采用一級(jí)傳感器跟蹤方式，這種跟蹤系統(tǒng)，原則上由三大部件組成：位置檢測(cè)器、控制組件、跟蹤頭。而且這種跟蹤裝置為開環(huán)系統(tǒng)，無角度反饋值做比較，因而為了達(dá)到高精度跟蹤的要求，不僅對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的加工水平有較嚴(yán)格的要求，而且與儀器的安裝是否正確關(guān)系極為密切。然后控制系統(tǒng)根據(jù)太陽軌跡每分鐘的角度變化發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)跟蹤裝置兩維轉(zhuǎn)動(dòng)的角度和方向變化。而在赤道坐標(biāo)系中赤緯角和時(shí)角在日地相對(duì)運(yùn)動(dòng)中任何時(shí)刻的 具體值卻嚴(yán)格已知，同時(shí)赤道坐標(biāo)系和地平坐標(biāo)系都與地球運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)，于是通過天文三角形之間的關(guān)系式可以得到太陽和觀測(cè)者位置之間的關(guān)系。 跟蹤方案的設(shè)計(jì) 目前國內(nèi)外采用的跟蹤太陽的方法有很多，但不外乎三種方式 [9] (1)視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤； (2)光電跟蹤； (3)視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤和光電跟蹤相結(jié)合。以這種方式構(gòu)成的平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄 滑塊機(jī)構(gòu)、正弦機(jī)構(gòu)等。這種機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特點(diǎn)是主動(dòng)曲柄和從動(dòng)曲柄均以相同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，而連桿做平動(dòng)。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，按照連架桿是否可以做整周轉(zhuǎn)動(dòng)，可以將其分為三種基本形式，即曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)。 平面四桿機(jī)構(gòu)原理 平面四桿機(jī)構(gòu)是由四個(gè)剛性構(gòu)件用低副鏈接組成的，各個(gè)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件均在同一平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。 總體設(shè)計(jì)原理 本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)控制的自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，它利用光電跟蹤原理，通過比較太陽能板中心 垂線與太陽光線的角度大小來控制信號(hào)的輸入。這種變化是周期性和可以預(yù)測(cè)的。目前，太陽跟蹤系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)跟蹤太陽的方法很多，但是不外乎采用如下兩種方式：一種是光電追蹤方式，另一種是根據(jù)視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤；前者是閉環(huán)的隨機(jī)系統(tǒng)，后者是開環(huán)的程控系統(tǒng)。 太陽追蹤系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 在太陽能跟蹤方面，我國在 1997 年研制了單軸太陽跟蹤器 [7]，完成了東西方向的自動(dòng)跟蹤，而南北方向則通過手動(dòng)調(diào)節(jié)，接收器的接收效率提高了。 在聯(lián)網(wǎng)陽光電站建設(shè)方面，計(jì)劃 2020 年前建成 5 座 MW 級(jí)陽光電站。 我國由建設(shè)部制定的《建筑 節(jié)能“九五”計(jì)劃和 2020 年規(guī)則》中已將太陽能熱水系統(tǒng)列入成果推廣項(xiàng)目 [6]。太陽能在能源發(fā)展中占有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)，據(jù)美國博士對(duì)世界一次能源替代趨勢(shì) 的研究結(jié)果表明，到 2050 年后，核能將占第一位，太陽能占第二位， 21 世紀(jì)末，太陽能將取代核能占第一位，很多國家對(duì)太陽能的利用加強(qiáng)了重視。 2020 年，美國光伏發(fā)電總?cè)萘窟_(dá)到 100 萬千瓦，排在日本和德國之后，居世界第 3 位。這家太陽能發(fā)電廠投資7000 萬歐元，占地 77 萬平方米，發(fā)電總?cè)萘窟_(dá) 12 兆瓦，能為 3500 多個(gè)家庭供電。 德國對(duì)太陽能資源的利用可追溯到 20 世紀(jì) 70 年代，現(xiàn)在德國已經(jīng)在太陽能系統(tǒng)的開發(fā)、生產(chǎn)、規(guī)劃和安裝等方面積累了大量經(jīng)驗(yàn)，發(fā)明了一系列高效的太陽能系統(tǒng)。太陽能技術(shù)日益創(chuàng)新，能量轉(zhuǎn)換率不斷提高，成本也是新能源中最低的。 基于當(dāng)今世界能源問題和環(huán)境保護(hù)問題已成為全球的一個(gè)“人類面臨的最大威脅的嚴(yán)重問題，本課題的目的是為了更充分的利用太陽能、提高太 陽能的利用率，而進(jìn)行太陽跟蹤系統(tǒng)的開發(fā)研究，這對(duì)我們面臨的能源問題有重大的意義。太陽能的利用有它的缺點(diǎn)：第一，能流密 度較低，日照較好的地面上 1平方米的面積所接受的能量只有 1 千瓦左右。太陽光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)的產(chǎn)品很多