【正文】 2 帶動(dòng)小齒輪 2。 第五章 , 課題總結(jié)及展望。 論文結(jié)構(gòu) 第一章 ,緒論主要闡述了課題的研究背景、目的及意義，以及國內(nèi)外太陽能的利用現(xiàn)狀、太陽追 蹤方式的發(fā)展現(xiàn)狀。 (2) 機(jī)械部分是實(shí)現(xiàn)追蹤目的的關(guān)鍵，主要是機(jī)械設(shè)計(jì)和計(jì)算，裝配圖及其零件圖。在國內(nèi)近年來有不少專家學(xué)者也相繼開展了這方面的研究， 1992 年推出了太陽灶自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)， 1994 年《太陽能》雜志介紹的單軸液壓自動(dòng)跟蹤器，完成了單向跟蹤?？傊?，大力發(fā)展太陽能利用技術(shù)，使節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的重要途徑。根據(jù)我國 1996～ 2020 年太陽能光電 PV（光伏發(fā)電）發(fā)展計(jì)劃，在 2020 年和 2020 年的太陽能光電總?cè)萘繉⒎謩e達(dá)到 萬千瓦和 30 萬千瓦。法國已經(jīng)批準(zhǔn)了代號為“太陽神 2020”的太陽能利用計(jì)劃，按照該計(jì)劃，每年將投入 3000 萬法郎資金，到 2020 年，法國每年安裝太陽能熱水器的用戶達(dá) 2 萬家。預(yù)計(jì)到 2020年，美國光伏發(fā)電成本將從現(xiàn)在的 21～ 40 美分 /千瓦時(shí)降到 6 美分 /千瓦時(shí)，屆時(shí)，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的競爭力將會(huì)大大增強(qiáng)。 目前，美國太陽能光伏發(fā)電已經(jīng)形成了從多晶硅材料提純、光伏電池 生產(chǎn)到發(fā)電系統(tǒng)制造比較完備的生產(chǎn)體系。另據(jù)德新社報(bào)道，全球最大的太陽能發(fā)電廠已在德國南部巴伐利亞州正式投入運(yùn)營。從 2020 年起，日本太陽能發(fā)電量一直居世界首位， 2020 年太陽能發(fā)電裝機(jī)容量約為 86 萬千瓦，占世界太陽能發(fā)電裝機(jī)容量的 %，并計(jì)劃到 2020 年達(dá)到 482 萬千瓦，增加約 6 倍。日本太陽熱能的利用， [12]從 1979 年第二次石油危機(jī)后開始， 1990 年進(jìn)入普及高峰。不管哪種太陽能利用設(shè)備，如果它的集熱裝置能始終保持與太陽光垂直，并且收集更多方向上的太陽光，那么，它就可以在有限的使用面積內(nèi)收集更多的太陽能。盡管相繼研究出一系列的太陽能裝置如太陽能熱水器、太陽能干燥器、太陽能電池等等，但太陽能的利用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，究其原因，主要是利用率不高。日本經(jīng)濟(jì)企劃廳和三澤公司合作研究認(rèn)為，到 2030 年，世界電力生產(chǎn)的一半將依靠太陽能。據(jù)聯(lián) 合國環(huán)境規(guī)劃署資料 [7]，目前礦物燃料提供了世界商業(yè)能源的 95%，且其使用在世界范圍內(nèi)以每 10 年 20%的速度增長。 研究課題的意義 新環(huán)保能源 長期以來 [6]，世界能源主要依靠石油和煤炭等礦物燃料，而這些礦物作為一次性不可再生資源，儲(chǔ)量有限，而且燃燒時(shí)產(chǎn)生大量的二氧化碳，造成地球氣溫升高，生態(tài)環(huán)境惡化。 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，如熱水器、開水器、干燥器、采暖和制冷，溫室與太陽房，太陽灶和高溫爐，海水淡化裝置、水泵、熱力發(fā)電裝置及太陽能醫(yī)療器具。大多數(shù) 地區(qū)年平均日輻射量在每平方米 4 千瓦時(shí)以上， 西藏 日輻射量最高達(dá)每平米 7 千瓦時(shí)。 我國太陽能資源 中國 太陽能資源 非常豐富，理論儲(chǔ)量達(dá)每年 17000 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。 于是 ，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能夠改變?nèi)祟惖哪茉?結(jié)構(gòu)，維持長遠(yuǎn)的可持續(xù)發(fā)展。當(dāng)兩個(gè)光敏電阻接收到的光強(qiáng)度不相同時(shí)，通過運(yùn)放比較電路將信號送給單片機(jī)，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)電 池板對太陽的跟蹤。當(dāng)太陽光線發(fā)生偏離時(shí)，控制部分發(fā)出控制信號驅(qū)動(dòng)步進(jìn) 電機(jī) 8 帶動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，小齒輪帶動(dòng)大齒輪和主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)水平方向跟蹤；同時(shí)控制信號驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī) 4 帶動(dòng)絲桿，絲桿帶動(dòng)可動(dòng)螺母和太陽能板實(shí)現(xiàn)垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過步進(jìn)電機(jī) 步進(jìn)電機(jī) 4 的共同工作實(shí)現(xiàn)對太陽的跟蹤。畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 I 頁 二維跟蹤太陽光伏發(fā)電裝置設(shè)計(jì)（曲柄搖桿式） 摘要 ： 人類正面臨著石油和煤炭等礦物燃料枯竭的嚴(yán)重威脅，太陽能作為一種新型能源具有儲(chǔ)量無限、普遍存在、利用清潔、使用經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，但是太陽能又存在著低密度、間歇性、空間分布不斷變化的缺點(diǎn)，這就使目前的一系列太陽能設(shè)備對太陽能的利用率不高。 第一，機(jī)械部分設(shè)計(jì)： 機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括底座、主軸、齒輪和齒圈等。傳感器采用光敏電阻，將兩個(gè)完全相同的光敏電阻分別放置于一塊電池板東西方向邊沿處下方。 課題背景 能源現(xiàn)狀及發(fā)展 傳統(tǒng)的燃料能源正在一天天減少，對環(huán)境造成的危害日益突出，同時(shí)全球還有 20 億人得不到正常的能源供應(yīng)。太陽能每秒鐘到達(dá)地面的能量高達(dá) 80 萬千瓦，假如把地球表面 %的太陽能轉(zhuǎn)為電能，轉(zhuǎn)變率 5%，每年發(fā)電量可達(dá) 1012 千瓦小時(shí)，相當(dāng)于世界上能耗的 40 倍 ，而且太陽能發(fā)電的實(shí)施對環(huán)境不會(huì)造成任何的污染，是最理想的新型能源。在中國廣闊的土地上，有著豐富的太陽能資源。 目前太陽能的開發(fā)和利用 人類直接利用太陽能有三大技 術(shù)領(lǐng)域 [4]，即光熱轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換和光化學(xué)轉(zhuǎn)換，此外，還有儲(chǔ)能技術(shù)。 第三，太陽能是一種潔凈的能源，在開發(fā)和利用時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生廢渣、廢水、廢氣，也沒有噪音，更不會(huì)影響生態(tài)平衡。 課題研究的目的 本課題研究一種基于光電傳感器的太陽光線自動(dòng)跟蹤裝 置，該裝置能自動(dòng)跟蹤太陽光線的運(yùn)動(dòng)，保證太陽能設(shè)備的能量轉(zhuǎn)換部分所在平面始終與太陽光線垂直，提高設(shè)備的能量利用率。 能源危機(jī)，環(huán)境保護(hù)成為當(dāng)今世界關(guān)注的熱點(diǎn)問題。其中具有獨(dú)特優(yōu)勢的太陽能開發(fā)前景廣闊。 提高太陽能的利用率 太陽能是一種低密度、間歇性、空間分布不斷變化的能源 [9]，這就對太陽能的收集和利用提出了更高的要求。太陽跟蹤系統(tǒng)為解決這一問題提供了可能。 太陽能利用的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 日本是世界上太陽能開發(fā)利用第一大國，也是太陽能應(yīng)用技術(shù)強(qiáng)國。太陽光能發(fā)電，是利用半導(dǎo) 體硅等將光轉(zhuǎn)化為電能。根據(jù)德國聯(lián)邦太陽能經(jīng)濟(jì)協(xié)會(huì)的 數(shù)字，在過去的幾畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 4 頁 年中，德國太陽能相關(guān)產(chǎn)品的產(chǎn)量增加了 5 倍，增速比其他國家平均水平高出一倍。已用 4%的德國家庭利用了清潔環(huán)保、用之不竭的太陽能，估計(jì)每年可節(jié)約 億升取暖用油。目前，美國正在新建幾座新的太陽能電站。印度也于 1997 年 12 月宣布，將在 2020 年前推廣 150 萬套太陽能屋頂系統(tǒng)。全國從事太陽能熱水器研制、生產(chǎn)、銷售和安裝的企業(yè)達(dá) 1000 余家，年產(chǎn)值 20 億元。這也是世界海拔最高、中國裝機(jī)容量最大的太陽能電站。 2020 年 2 月美國亞利桑那大學(xué)推出了新型太陽能跟蹤裝置，該裝置利用控制電機(jī)完成跟蹤，采用鋁型材框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，大大拓寬了跟蹤器的應(yīng)用領(lǐng)域。論文的主要工作包括 : (l)分析太陽運(yùn)行規(guī)律，比較國內(nèi)外主要的幾種跟蹤方案，提出合理的跟蹤策略 。 (5)設(shè)計(jì)控制方案，及驅(qū)動(dòng)電路。 第四章 ,自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) ,光電轉(zhuǎn)換器 ,單片機(jī)及其外圍電路 ,步進(jìn)電動(dòng)機(jī)以及畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 6 頁 驅(qū)動(dòng)電路。 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)。 跟蹤方案的比較選擇 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 [22]: (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。如果太陽光垂直照射太陽能電池板時(shí)，兩個(gè)光敏電阻接收到的光強(qiáng)度相同，所以它們的阻值相同，此時(shí)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)。 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)。太陽能電池是利用光電轉(zhuǎn)換原理使太陽的輻射光通過半導(dǎo)體物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N器件，這種光電轉(zhuǎn)換過程通常叫做 “ 光生伏打效應(yīng) ” ，因此太陽能電池又稱為 “ 光伏電池 ” ，用于太陽能電池的半導(dǎo)體材料是一種介于導(dǎo)體和絕緣體之間的特殊物質(zhì)，和任何物質(zhì)的原子一樣，半導(dǎo)體的原子也是由帶正電的畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 10 頁 原子核和帶負(fù)電的電子組成，半導(dǎo)體硅 原子的外層有 4 個(gè)電子，按固定軌道圍繞原子核轉(zhuǎn)動(dòng)。太陽能電池的奧妙就在這個(gè) “ 結(jié) ”上， P－ N 結(jié)就像一堵墻，阻礙著電子和空穴的移動(dòng)。如果這時(shí)分別在 P 型層和 N 型層焊上金屬導(dǎo)線，接通負(fù)載，則外電路便有電流通過，如此形成的一個(gè)個(gè)電池元件，把它們串聯(lián)、并聯(lián)起來，就能產(chǎn)生一定的電壓和電流，