【正文】 明 ........................................................................20 P1OUT=~F_Rotation[w]。目前世界上通用的太陽能跟蹤系統(tǒng)都需要根據(jù)安放點的經(jīng)緯度等信息計算一年中的每一天的不同時刻太陽所在的角度，將一年中每個時刻的太陽位置存儲到 PLC、單片機或電腦軟件中，都要靠計算該固定地點每一時刻的太陽位置以實現(xiàn)跟蹤。該太陽能跟蹤系統(tǒng)具有常態(tài)（好天氣情況）下的對日跟蹤狀態(tài)和惡劣氣候條件下的系統(tǒng)自我保護裝態(tài)以及從自我保護狀態(tài)自動快速轉(zhuǎn)為常態(tài)對日跟蹤三種情形。該太陽能跟蹤系統(tǒng)可以廣泛的使用于各類設備的需要使用太陽跟蹤的地方，該太陽能跟蹤系統(tǒng)價格實惠、性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)合理、跟蹤準確、方便易用。之后，程序會進行另一組信號采集處理，完成精細跟蹤； 3. 自動回位。 太陽能跟蹤系統(tǒng)的主要應用領域 該太陽能跟蹤系統(tǒng)的主要應用領域： （ 1）光伏領域的平板光伏發(fā)電和 500 倍以下的 CPV 系統(tǒng)； （ 2）光熱領域的拋物面跟蹤（如太陽灶、高溫太陽能采暖、太陽能熱化工等）； （ 3）太陽能槽式集熱； （ 4）太陽能塔式熱電等。在二級聚光器的輔助作用下，單軸聚光器也可以達到較高的聚光率。據(jù)國際能源機構(gòu)預測，人類正面臨礦物燃料枯竭的嚴重威脅。這些燃料的燃燒構(gòu)成改變氣候的溫室氣體的最大 排放源，按照可持續(xù)發(fā)展的目標模式，決不能單靠消耗礦物原料來維持日益增長的能源需求。 基于當今世界能源問題和環(huán)境保護問題已成為全球的一個“人類面臨的最大威脅”的嚴重問題，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，而進行太陽追蹤系統(tǒng)的開發(fā)研究，這對我們面臨的能源問題有重大的意義。 作為能源消耗大國，如何提高對太陽能利用率是解決能源危機的可行方法之一。 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，完成了東西方向的自動跟蹤，而南北方向則通過手動調(diào)節(jié)，接收器的接收效率提高了。目前，太陽追蹤系統(tǒng)中實現(xiàn)追蹤太陽的方法很多，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)視日運動軌跡追蹤；前者是閉環(huán)的隨機系統(tǒng)，后者是開環(huán)的程控系統(tǒng)。解決這一問題應從兩個方面入手，一是提高太陽能裝置的能量轉(zhuǎn)換率，二是提高太陽能的接收效率，前者屬于能量轉(zhuǎn)換領域，還有待研究，而后者利用現(xiàn)有的技術則可解決。香港大學建筑系的教授研究了太陽光照角度與太陽能接收率的關系，理論分析表明 :太陽的跟蹤與非跟蹤，能量的接收率相差 %，精確的跟蹤太陽可使接收器的接收效率大大提高，進而提高了太陽能裝置的太陽能利用率，拓寬了太陽能的利用領域。冬至時這個角為 23 度 27 分，然后逐漸增大，到春分時變?yōu)?并繼續(xù)增大，夏至時赤緯角最大為 23 度 27 分，并開始減??；到秋分時赤緯角又變?yōu)?0，常州信息職業(yè)技術學院 第 9 頁 作者：王文明 并繼續(xù)減小，直到冬至，另一個變化周期開始。太陽跟蹤裝置采用地平坐標系較為直觀方便，操作性強，但也存在軌跡坐標計算沒有具體公式可用的問題?？刂平M件主要接受從位置檢測器來的微弱信號，經(jīng)放大后送到跟蹤頭，跟蹤頭實為跟蹤裝置的執(zhí)行元件。特別是多云天氣會試圖跟蹤云層邊緣的亮點，電機往復運行，造成了能源的浪費和常州信息職業(yè)技術學院 第 10 頁 作者：王文明 部件的額外磨損。這樣能在任何氣候條件下使聚光器得到穩(wěn)定而可靠的跟蹤控制。 該比較法中用的是 光電轉(zhuǎn)換電路。如果太陽光垂直照射太陽能電池板時 , 兩個光敏電阻接收到的光強 度相同 , 所以它們的阻值相同 ,此時電動機不轉(zhuǎn)動。論文的主要工作為以下幾個部分： （ 1） 系統(tǒng)的總體設計（如圖 所示）； 檢 測 電 路信 號 放 大電 路步 進 電 機 驅(qū) 動 電 路S T C 單 片 機顯 示 電 路外 接 鍵 盤報 警 電 路 圖 系統(tǒng)組成示意圖 （ 2）系統(tǒng)的硬件設計（由 **完成）； （ 3）系統(tǒng)的軟件設計； 常州信息職業(yè)技術學院 第 12 頁 作者：王文明 （ 4）系統(tǒng)的制作和調(diào)試。各部分獨立完成一定的功能，又有機的結(jié)合為一個整體，完成所要求的控制任務。本設計中，編程語言采用高級與匯編語言混合編程的形式，程序主體采用 C51 語言編寫，但在對速度要求苛刻的部分（如單片機對 FLASH 存儲器的讀寫）采用匯編語言編寫。內(nèi)部集成有 MAX810 專用復位電路， 2路 PWM,8路高速 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換，針對電機控制，強干擾場合。保證了工作的可靠性、開發(fā)的方便性和程序的保密性，而且其價格也便宜。 程序設計思想或說明 如上所述，太陽能自動跟蹤系統(tǒng)的軟件部分包含多個模塊，各模塊的啟動和停止由單片機控制。 系統(tǒng)通電后，首先對 LCD， IO端口初始化，然后開中斷，此時系統(tǒng)開始工作，檢測當前太陽位置，直到接收板對準太陽，實現(xiàn)對太陽能全方位跟蹤。 常州信息職業(yè)技術學院 第 14 頁 作者：王文明 開 始初 始 化電 機 水 平轉(zhuǎn) 動 ？電 機 水 平 轉(zhuǎn) 動 控 制電 機 垂 直轉(zhuǎn) 動 ？電 機 垂 直 轉(zhuǎn) 動 控 制NNYY 圖 系統(tǒng)主程序流程圖 主程序模塊關鍵程序代碼 while(1) { if((flag_vertical_stop == 1) amp。amp。 系統(tǒng)運行后，先進行初始化，初始化完成后，電機根據(jù)程序進行檢測，若電機需要進行水平方向的轉(zhuǎn)動，則電機開始水平轉(zhuǎn)動，若電機需要進行垂直方向的轉(zhuǎn)動，則電機進行垂直轉(zhuǎn)動，否則，電 機不轉(zhuǎn)動。當太陽光方向與電池板垂直方向有夾角時，接收光強多的光敏電阻阻值減小，驅(qū)動電動機轉(zhuǎn)動，直至兩個光敏電阻上的光照強度相同。零電位調(diào)整單元以抵消零點漂移的直流信號。由于繼電器在實現(xiàn)邏輯過程中 需要的吸合電流較大，會造成整體電路的耗電增大；另外，繼電器的反應速度很慢，靈敏度不高，會造成設備整體靈敏度及精確度下降。控制電路有兩組，電路圖中是其中的一組，另一組電路與此相同。當 D D2 重新轉(zhuǎn)為高電阻時，電機停轉(zhuǎn)。 圖 光敏電阻排列圖 常州信息職業(yè)技術學院 第 17 頁 作者：王文明 開 始上 部 電 壓 大 于 下 部 電 壓 ， 且 上下 電 壓 差 的 絕 對 值 大 于 精 度反 轉(zhuǎn)A / D 轉(zhuǎn) 換返 回NY 圖 光強檢測模塊流程圖 光強檢測模塊關鍵程序代碼 if ((vol_value_2 vol_value_4 ) amp。 } else if ((vol_value_2 vol_value_4 ) amp。 } 該程序中參數(shù) vol_value_2 是硅光片上面的光敏電阻經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換所得的電壓值，參常州信息職業(yè)技術學院 第 18 頁 作者：王文明 數(shù) vol_value_4 是硅光片下面的光敏電阻經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換所得的電壓值，上段程序是將上下兩個光敏電阻吸收的陽光通過 A/D 轉(zhuǎn)換變?yōu)殡妷汉筮M行比較，從而控制電機的正反轉(zhuǎn)。 程序設計思想或說明 通過 AD 轉(zhuǎn)換得到光敏電阻的電壓值，將左右或上下的電壓值進行比較，根據(jù)電壓值的不同進行電機的調(diào)整。 ((vol_value_1 vol_value_3) = jingdu_horizontal)) { right_zhuan(1500)。 直流電機是日常生活中廣泛使用的一個電氣產(chǎn)品，太陽能全天候跟蹤系統(tǒng)跟蹤太陽這樣的動作，需要能進行轉(zhuǎn)動控制和立刻停止控制的電路，實際中通常采用微控制器和專用IC 芯片。因此，單純向它施加電壓是不會導致轉(zhuǎn)動的。綜合上面對直流和步進電機的性能等進行的比較分析，我們選用步進電機。要實現(xiàn)電機反轉(zhuǎn)，只要相應時序取反即可。 常州信息職業(yè)技術學院 第 21 頁 作者：王文明 該句程序?qū)崿F(xiàn)的是反轉(zhuǎn)，通過芯片 STC12C5A60S2 的 P1 口輸出，傳入步進電機實現(xiàn)電機的反轉(zhuǎn)。w4。 垂直電機控制部分關鍵代碼 void right_zhuan_y(uint sudu) { unit w。 //正轉(zhuǎn)時序 Delay(sudu)。 時鐘模塊 DS1302 時鐘模塊的功能 本設計采用的是光電跟蹤方式，不需要知道現(xiàn)在時間來計算太陽位置。太陽相對地球的位置變化緩慢，所以不需要跟蹤裝置時刻運行。將時間數(shù)據(jù)寫入后讀出并顯示。 SCK=0。 Write_Ds1302_Byte(address)。 //每次傳輸?shù)妥止?jié) SCK=0。 _nop_()。 SCK=1。 SDA=1。這樣一來就組成某個字符。同樣，系統(tǒng)檢測到 ，程序顯示分鐘的數(shù)值增加一，同時蜂鳴器也滴一聲。 部分程序的分析說明及模塊流程圖 void LcdWriteCommand(uchar cmd,uchar chk) { if (chk) WaitForEnable()。 DataPort = cmd。 _NOP()。當系統(tǒng)運行后，當遇到故障，如超過設定時間步進電機不轉(zhuǎn)，步進電機旋轉(zhuǎn)跑偏等時，蜂鳴器發(fā)出蜂鳴聲， LED 二極管點亮。 部分程序說明及流程圖 開 始左 面 等 于 右 面 ?蜂 鳴 器 報 警調(diào) 整 檢 查轉(zhuǎn) 動 ?返 回 Y Y YNN電 機 不 轉(zhuǎn) 動 ?N電 機 轉(zhuǎn) 動 ? YN 圖 報警系統(tǒng)流程圖 常州信息職業(yè)技術學院 第 30 頁 作者：王文明 結(jié) 論 本文的主要研究內(nèi)容是太陽自動系統(tǒng)。 但是由于本系統(tǒng)的實現(xiàn)技術要求 比較高，而且課題研究的時間有點倉促，以及本人能力有限，因此還有很多地方存在著不足之處，如光線過強或光線太弱的時候，系統(tǒng)的 的運轉(zhuǎn)情況都不是很好，所以本系統(tǒng)還有待改進。快要畢業(yè)了，離開這個我呆了三年的學校，離開這些陪了我們?nèi)甑睦蠋煟x開這些三年朝夕相處的同學，一切的一切，隨著論文的 完成，終于可以劃下一個完美的句號。并且由原來的被動的接受知識轉(zhuǎn)換為主動的尋求知識，這可以說是學習方法上的一個很大的突破。基于并聯(lián)球面機構(gòu)的太陽跟蹤裝置研究 [J]．河北工業(yè)大學學報， 20xx， 32(6)： 4447 2 戴聞．太陽能利用前景光明 [J]．物理， 20xx， (08)： 914 3 郭廷瑋．太陽能的利用 [M]．科學技術文獻出版社， 1984： 3133 4 胡勛 良，強建科，余招陽等．太陽光跟蹤器及其在采光中的應用 [J]．電子技術 (上海 )，20xx， 30(12)： 810 5 余海．太陽能利用綜述及提高其利用率的途徑 [J]．能源研究與利用， 20xx， (03)： 27 6 張艷紅，張崇巍，呂紹勤，張興等．新型太陽能控制器的研制 [J]．節(jié)能， 20xx， (02)：0915 7 孫孝仁．太陽能利用的現(xiàn)狀與未來 [J]．山西省科技情報研究所， 20xx，（ 08）： 1514 8 胡賽純，湯青云．太陽能利用現(xiàn)狀與趨勢 [J]．湖南城建高等?？茖W校學報， 20xx， (01)：0812 9 李建庚，呂文華，曉雷等．一種智能型全自動太陽跟蹤裝置的機械設計 [J]．太陽能學報， 20xx， 24(03)： 330333 10 陳維，李戩洪．太陽能利用中的跟蹤控制方式的研究 [J]．能源工程， 20xx， (03)：1821 11 李云．中國太陽能利用研究取得新進展 [J]．發(fā)明與創(chuàng)新， 20xx， (01)： 0809. 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