【正文】 并且由原先的被動的接受知識轉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。本設計從選題到完成，每一步都是在張老師的指導下完成的，傾注了張老師大量的心血。（4）陰天情況下不能準確追蹤的問題。本系統(tǒng)是基于單片機的自動控制系統(tǒng)，采用光電檢測追蹤模式，配合機械裝置使系統(tǒng)更加穩(wěn)定，提高了系統(tǒng)的追蹤精度。若陽光偏轉時使R2被陽光射中則電機反轉。它能夠利用光敏電阻比較法實現(xiàn)對太陽水平、垂直方向的全方位跟蹤，晚上便自動復位。其控制主要由以下三部分來完成[34]:a)信號采集部分用光敏電阻實現(xiàn)信號采集的電路原理為橋式電路，電路的輸出信號只與照射在兩個光敏電阻上光強的相對值有關，不受外界環(huán)境的影響，增加了裝置的抗干擾能力。共陰極接法：分別將CP，U/D，F(xiàn)REE連接到控制系統(tǒng)的地端（SGND，與電源地隔離），+5V 的輸入信號通過CP+加入。)； 5)運行特性:優(yōu)于原電機出廠指標； 6)保護方式:過熱保護,鎖定自動半流； 7)外形尺寸:126 mm73mm32mm； 8)重量∶300g； 9)運行環(huán)境:溫度1540℃ 濕度90%。在給定的驅動條件下，負載慣量一定時，啟動頻率與負載轉矩之間的關系稱為啟動矩頻特性，又稱牽入特性。步進電機的步距角是由轉子齒數(shù)和電機的相數(shù)所決定。它的輸出轉矩大，動態(tài)性好。在輸出端接上104瓷片（）電容，對輸出的+5V電源再次進行濾波，以得到干凈的電源。電源功率必須能滿足整個系統(tǒng)的需要。在對Flash編程和程序驗證期間，P2也接收高位地址和一些控制信號。作為輸入口用時，每位能以吸收電流的方式驅動8位TTL輸入，對端口鎖存器寫“1”時，又可作為高阻抗輸入端用。在單片機內(nèi)部，它是上述振蕩器的反相放大器的輸出端。二、AT89C51的引腳[31]：AT8C951引腳采用雙列直插式封裝(DIP)或方形封裝。AT89C5l是一種低功耗、高性能的8位單片機[29]，片內(nèi)帶有4KB的Flash可編程可擦除只讀存貯器，它采用CMOS工藝和高密度非易失性存貯器技術，而且引腳和指令系統(tǒng)都與MCS51兼容。下圖中光電轉換電路是其中的一組，另一組電路與此相同?？刂茩C構將分別對水平方向與垂直方向進行調(diào)整。 步進電機2輸出軸與小齒輪2的聯(lián)接選用花鍵聯(lián)接。取直徑d=100mm 則鍵的截面尺寸為：b=20mm,高h=12mm,鍵長L=120mm。安全度 式()取B/d=1,軸頸直徑 d=89mm,則有效寬度B=89mm。取B/d=1,軸頸直徑d=100mm,則有效寬度B=100mm。 齒根彎曲疲勞強度驗算重合度系數(shù) 式()齒間載荷分配系數(shù)則齒向載荷分步系數(shù)=載荷系數(shù)K 式()齒型系數(shù)YFa：查文獻[28] =,YFa2= 。 載荷系數(shù) 查文獻[28]＝。一般Z1=25，=8到15度 （為分度圓螺旋角）。 許用接觸應力 式()驗算許用接觸應力 式() 計算結果表明，接觸疲勞強度較為合適，齒輪尺寸無需調(diào)整。 查文獻[28] 。初選模數(shù)m=4mm,中心距a=260，轉動比i=4。利用光敏電阻在光照時阻值發(fā)生變化的原理，將兩個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的下方。如果兩者結合，各取其長處，可以獲得較滿意的跟蹤結果。圖27鏡筒結構圖28光線與光軸不垂直時理論上，鏡筒越長，光電池的靈敏度愈高，但是鏡筒長度和透鏡的參數(shù)也有關系，不可能無限制增長，通常鏡筒長度，以取1030cm為宜。圖26五象限光電轉換器原理在上述5象限中為跟蹤定位測向象限，V象限為主測象限。同時，還要通過儀器底部的水平準直儀將底面調(diào)節(jié)到與地面保持水平，使儀器的高度角零點處于地面水平面內(nèi)。在設定跟蹤地點和基準零點后，控制系統(tǒng)會按照太陽的地平坐標公式自動運算太陽的高度角和方位角。小齒輪2帶動齒圈和太陽能板轉動，通過馬達馬達2的共同工作實現(xiàn)對太陽方位角和高度角的跟蹤。小齒輪2帶動齒圈2和轉動架轉動，通過馬達馬達2的共同工作實現(xiàn)對太陽方位角和高度角的跟蹤。系統(tǒng)優(yōu)點：該跟蹤機構結構簡單。系統(tǒng)特點：該跟蹤機構結構簡單，造價低。這種變化是周期性和可以預測的。(4)選取控制芯片，分析系統(tǒng)的硬件需求，設計控制系統(tǒng)。1998年美國加州成功的研究了ATM兩軸跟蹤器[16]，并在太陽能面板上裝有集中陽光的透鏡，這樣可以使小塊的太陽能面板硅收集更多的能量，使效率進一步提高。目前我國太陽能熱水器的推廣普及十分迅速[15]，1997年銷售面積近300萬平方米，數(shù)量居世界首位。為了降低太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的生產(chǎn)成本，美國政府最近制定了陽光計劃，大幅度增加了光伏發(fā)電的財政投入，加快多晶硅和薄膜半導體材料的研發(fā)，提高太陽能光伏電池的光電轉化效率。1990年德國政府推出了“一千屋頂計劃” [13]，至1997年已完成近萬套屋頂系統(tǒng)，每套容量1～5千瓦。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[11]:太陽的跟蹤與非跟蹤，%，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。同時太陽能又是一種無污染的清潔能源，加強太陽能的開發(fā)，對節(jié)約能源、保護環(huán)境也有重大的意義[8]。這種全球性的能源危機，迫使各國政府投入大量的人力和財力，研究和開發(fā)新能源，如太陽能等。 第二，地球上，無論何處都有太陽能，可以就地開發(fā)利用，不存在運輸問題，尤其對交通不發(fā)達的農(nóng)村、海島和邊遠地區(qū)更具有利用的價值。例如被人們稱為“日光城”的拉薩市，1961年至1970年的平均值，相對日照為68％，太陽總輻射為816KJ/cm2我國幅員廣大，有著十分豐富的太陽能資源。關鍵詞 太陽能；跟蹤；光敏電阻；單片機；步進電機III目 錄1緒論 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 3 3 4 5 52太陽能自動跟蹤系統(tǒng)總體設計 6 6 6 6 7 7 8 8 9 9 11 123機械設計部分 13 13 13 13 13 14 15 17 17 17 17 19 20 20 22 25 25 25 25 25 26 26 264自動跟蹤系統(tǒng)設計 28 28 28 28 29 AT89C51單片機 29 31 32 32 32 33 34 35 35 36 375結論 39 39 39致謝 40參考文獻 41附錄1 43附錄2 51徐州工程學院畢業(yè)設計(論文)1緒論模擬生產(chǎn)實際課題:太陽能自動跟蹤系統(tǒng)設計。太陽光線自動跟蹤裝置解決了太陽能利用率不高的問題。系統(tǒng)采用光電檢測追蹤模式實現(xiàn)對太陽的跟蹤。據(jù)統(tǒng)計[2]，20世紀90年代，全球煤炭和石油的發(fā)電量每年增長l%，而太陽能發(fā)電每年增長達20%，風力發(fā)電的年增長率更是高達26%。A。 人類直接利用太陽能有三大技術領域[4]，即光熱轉換、光電轉換和光化學轉換，此外，還有儲能技術。本課題研究一種基于光電傳感器的太陽光線自動跟蹤裝置，該裝置能自動跟蹤太陽光線的運動，保證太陽能設備的能量轉換部分所在平面始終與太陽光線垂直，提高設備的能量利用率。其中具有獨特優(yōu)勢的太陽能開發(fā)前景廣闊。太陽跟蹤系統(tǒng)為解決這一問題提供了可能。太陽光能發(fā)電，是利用半導體硅等將光轉化為電能。已用4%的德國家庭利用了清潔環(huán)保、用之不竭的太陽能。印度也于1997年12月宣布，將在2002年前推廣150萬套太陽能屋頂系統(tǒng)。這也是世界海拔最高、中國裝機容量最大的太陽能電站。論文的主要工作包括:(l)分析太陽運行規(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。第四章,自動跟蹤系統(tǒng)總體結構,光電轉換器,單片機及其外圍電路,步進電動機以及驅動電路。馬達1固定在轉動架上，轉動架以及支架固定安裝在主軸上，接收器、馬達2安裝在支架上面(接收器相對于支架可以轉動)，馬達2的輸出軸連接在接收器上。圖22陀螺儀式跟蹤器跟蹤器的結構[20]：傳動箱1固定安裝在支架上，馬達1安裝在傳動箱1上，傳動箱1的內(nèi)部是由蝸桿、蝸輪組成的運動副，馬達1的輸出軸連接蝸桿，環(huán)形支架安裝在支架上面(環(huán)形支架相對于支架可以轉動)，傳動箱1的輸出軸連接環(huán)形支架，傳動箱2固定安裝在環(huán)形支架上，馬達2安裝在傳動箱2上，傳動箱2內(nèi)也是由蝸桿、蝸輪組成的運動副。齒圈1連接著主軸上，主軸安裝在支架上(主軸相對于支架可以轉動)，馬達2安裝在主軸前端的一塊板上，馬達2的輸出軸連接小齒輪2，小齒輪2與齒圈2嚙合，齒圈2連接著轉動架，轉動架安裝在主軸上(轉動架相對于主軸可以轉動)。把齒輪連接著主軸上，主軸安裝在支架上(主軸相對于支架可以轉動)，馬達2安裝在主軸前端的一塊板上，馬達2的輸出軸連接小齒輪2，小齒輪2與齒圈嚙合，齒圈連接著太陽能板，轉動架安裝在主軸上。而在赤道坐標系中赤緯角和時角在日地相對運動中任何時刻的具體值卻嚴格已知，同時赤道坐標系和地平坐標系都與地球運動密切相關，于是通過天文三角形之間的關系式可以得到太陽和觀測者位置之間的關系[23]。而且這種跟蹤裝置為開環(huán)系統(tǒng)，無角度反饋值做比較，因而為了達到高精度跟蹤的要求，不僅對機械結構的加工水平有較嚴格的要求，而且與儀器的安裝是否正確關系極為密切。圖25跟蹤系統(tǒng)框圖下面對2001年《應用光學》雜志介紹的一種五象限法太陽跟蹤儀做一簡單介紹[26]，下圖為五象限光電轉換器原理。陰影部分為光線照到的部分，此時有的光電池不能被光斑完全覆蓋，因此各光電池產(chǎn)生的光電流不盡相同，將光電流差經(jīng)過一系列處理后輸入到跟蹤頭，驅動電機動作,調(diào)節(jié)跟蹤裝置,直到4個象限光電池輸出的光電流相等，此時太陽光線與透鏡光軸平行，驅動電機無動作。因此使用程序跟蹤方法時，需要定期的人為調(diào)整跟蹤裝置的方向。但計算過程十分復雜，高精度角度傳感器成本也很高，對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。機構實現(xiàn)自動跟蹤的原理：當太陽光線發(fā)生偏離時。 式（）取齒寬系數(shù)=b==100=120則取大齒輪寬度b2=120,小齒輪寬度b1=125。 總工作時間Th=103602=7200h。 許用彎曲應力 式()驗算許用彎曲應力 式()齒根彎曲疲勞強度驗算滿足。齒頂高 齒根高齒高查文獻[28]＝。 原估計應力循環(huán)次數(shù)正確。 式（） 原估計應力循環(huán)次數(shù)正確。承載能力計算相對間隙 式()取軸轉速 式()索氏數(shù) 式()偏心率層流校核半徑間隙