【正文】 跟蹤 同時改變傾角和方向角 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 第 7 頁 作者：王文明 太陽能跟蹤 系統(tǒng)的研究意義 長期以來，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，儲量有限，而且燃燒時產(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。 4. 惡劣天氣狀態(tài)的保護(hù)：當(dāng)環(huán)境風(fēng)速或降水等因素不適宜系統(tǒng)工作時，跟蹤儀會自動停止工作，并使整個大系統(tǒng)的受光面與地平面成平行狀態(tài)或垂直狀態(tài)，以避免系統(tǒng)遭到破壞。最大限度的提高太陽跟蹤精度，完美實現(xiàn)適時跟蹤，最大限度提高太陽光能利用率。 由于地球的自轉(zhuǎn)，相對于某一個固定地點的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，一年春夏秋冬四常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 第 5 頁 作者：王文明 季、每天日升日落，太陽的光照角度時時刻刻都在變化，有效的保證太陽能電池板能夠時刻正對太陽，發(fā) 電效率才會達(dá)到最佳狀態(tài)。太陽光線自動跟蹤裝置解決了太陽能利用率不高的問題。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計 畢業(yè)設(shè)計題目： 太陽能跟蹤系統(tǒng)設(shè)計與安裝 所在系 （部）： 電子與電氣工程學(xué)院 專 業(yè) 及班級： 微電 104 班 完 成 日 期： 20xx/12/2 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 專業(yè) 微電子技術(shù)（光伏技術(shù)與應(yīng)用） 班級 104 班 姓名 王文明 實踐單位名稱： 偉創(chuàng)晶 光電設(shè)備有限公司 實踐崗位名稱： 技術(shù)員 崗位職責(zé) : 崗位能力要求 : 一、課題名稱 : 二、主要技術(shù)指標(biāo)（或基本要求） 三、主要工作內(nèi)容： 四、主要參考文獻(xiàn)： (1)、 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(shè)計 [J]．太陽能學(xué)報， 20xx， 24(03)： 330333 (2)、 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 (3)、 張順心，宋開峰，范順成等。但是太陽能又存在著密度、間歇性、空間分布不斷變化的缺點，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。 在太陽能光伏應(yīng)用方面：保持太陽能電池板隨時正對太陽，讓太陽光的光線隨時垂直照射太陽能電池板的動力裝置，采用太陽能跟蹤系統(tǒng)能顯著提高太陽能光伏組件的發(fā)電效率。176。第二天再自動進(jìn)入新一輪的運轉(zhuǎn)。目前所建的聚光光伏系統(tǒng)多數(shù)為雙軸跟蹤。其中具有獨特優(yōu)勢的太陽能開發(fā)前景廣闊。 科技以人為本，是為人類服務(wù)的，本人設(shè)計的太陽能全天候跟蹤系統(tǒng)充分的體現(xiàn)了該特點，體現(xiàn)出人類與環(huán)境的和平相處，解決能源危機，造福于人類和社會，所以太陽能全天候跟蹤系統(tǒng)是值得研究和實際運用的。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。這種變化是周期性和可以預(yù)測的。 光電跟蹤 傳統(tǒng)的光電跟蹤是采用一級傳感器跟蹤方式，這種跟蹤系統(tǒng)，原則上由三大部件 組成 :位置檢測器、控制組件、跟蹤頭。在視日運動軌跡跟蹤的基礎(chǔ)上加兩個高精度角度傳感器。本設(shè)計的光敏器件選為光敏電阻。主程序初始化完畢之后，即進(jìn)入等待狀態(tài)，單片機控制運行交由中斷服務(wù)程序控制。 經(jīng)過對于題目的分析，與做硬件部分同學(xué)的討論和老師的指導(dǎo)，我們選用STC12C5A60S2 單片機。下面對各模塊的設(shè)計進(jìn)行闡述。當(dāng)陰天時，太陽跟蹤系統(tǒng)檢測不到太陽，為了實現(xiàn)太陽一出來就能自動跟蹤太陽，系統(tǒng)時間每到 12:00或 18:00（也是太陽落山），系統(tǒng)自動控制接收板與大地垂直，這樣不管太陽在那個位置，接收板都能檢測到太陽。 //電機垂直轉(zhuǎn)動 } Else //電機不轉(zhuǎn)動 {。其控制主要由以下三部分來完 成 : （ 1）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(guān)，不受外界環(huán)境的影響，增加了裝置的抗干擾能力。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(fù)位。不論哪種情況，電機運動的方向和太陽運動的方向總是一致的．從而達(dá)到了跟蹤的目的。 ((vol_value_4 vol_value_2) = jingdu_vertical)) { right_zhuan_y(3000)。 部分程序說明 及電機水平轉(zhuǎn)動控制部分流程圖 if ((vol_value_1 vol_value_3 ) amp。 步進(jìn)電機是一種能夠根據(jù)脈沖（通常為方波）控制轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速、并適合微控制器控制的電機。通過控制脈沖個數(shù)即可以控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。 電機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的原理及流程圖都是類似的，其中以電機的垂直轉(zhuǎn)動控制部分為例。w4。單片機內(nèi)部可以采用定時 /計數(shù)器 來進(jìn)行時間的推算，但是這種方式時間不夠精確，且占用系統(tǒng)內(nèi)存和系統(tǒng)大量的時間，不適合本設(shè)計使用。 RST=0。i8。 SCK=0。 return (temp)。 系統(tǒng)時鐘是由系統(tǒng) 的兩個定時器組成的，定時器 1 每定時到 0XF1 時，就通過 發(fā)出一個脈沖，定時器 2 工作在計數(shù)模式，用來計數(shù)定時器 1 發(fā)出的脈沖，定時器 2 每溢出一次，即系統(tǒng)增加一秒，然后在定時器 2 溢出中斷程序里面實現(xiàn)秒鐘與分鐘的轉(zhuǎn)換，分鐘與小時轉(zhuǎn)換。 SET_EN。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 第 29 頁 作者：王文明 程序設(shè)計思想及說明 系統(tǒng)檢測硅光片兩邊輸出的電壓，以其中一種情況為例，當(dāng)左面電壓大于右面電 壓，且兩面電壓差的絕對值大于設(shè)定值而且電機不轉(zhuǎn)動超過 30S 的時候，蜂鳴器發(fā)生報警，進(jìn)行電機檢查和調(diào)整，直至電機轉(zhuǎn)動為止。理論分析和設(shè)計結(jié)果表明，本方法可以滿足太陽跟蹤控制的要求。 總之，此次畢業(yè)設(shè)計的過程中，我收獲了很多東西，即為大學(xué)三年劃上了一個完美的句號，也為將來的人生之路做好了一個很好的鋪墊。要感謝在大學(xué)期間所有傳授我知識的老師們，是你們的悉心教導(dǎo)是我有了良好的專業(yè)課知識，這也是設(shè)計得以完成的基礎(chǔ)。 （ 1）詳細(xì)分析了國內(nèi)外目前的太陽追蹤方式，比較之后，選擇了以單片機為控制核心的自動控制系統(tǒng)，由于光電檢測追蹤模式和太陽角度追蹤都有各自的優(yōu)缺點，因此，經(jīng)過比較用光電檢測追蹤模式。 } 此部分程序的功能是向液晶模塊寫入命令，其中參數(shù) cmd 代表命令， chk 為判別是否忙的標(biāo)志，且 1代表忙， 0代表不忙。 CLR_RW。 （ 2）漢字的顯示 漢字的顯示一般采用圖形的方式，事先從微機中提取要顯示的漢字的點陣碼（一般用字模提取軟件），每個漢字占 32B，分左右兩半，各占 16B，左邊為 5?? 右邊為 6?? 根據(jù)在 LCD 上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)可找出顯示 RAM 對應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，送上要顯示的漢字的第一字節(jié)，光標(biāo)位置加 1，送第二個字節(jié)，換行按列對齊，送第三個字節(jié) ?? 直到 32B 顯示完就可以 LCD 上得到一個完整漢字 該模塊程序設(shè)計思想或說明 當(dāng)用戶根據(jù)需要調(diào)節(jié)系統(tǒng)，按下調(diào)節(jié)按鈕 ,系統(tǒng)進(jìn)入調(diào)節(jié)時間，系統(tǒng)檢測到 變?yōu)榈碗娖綍r，程序顯示小時的數(shù)值增加一（即用戶按下連接 ）并且蜂鳴器“滴“一聲。 SDA=0。 //右移一位 SCK=1。 RST=1。假定太陽光強的有效時間為早上 8 點到下午 5 點，當(dāng)時鐘芯片計時滿 10 個小時后，控制單片機回到早上八點鐘的時刻位置，以便于第二天的運行。電機的反轉(zhuǎn)部分的程序及原理同電機正轉(zhuǎn)部分類似。 同理，電機反轉(zhuǎn)的時候原理相同，僅有語句 P1OUT=~B_Rotation[w]不同，輸出同樣有P1 口輸出。 該句程序?qū)崿F(xiàn)的是正轉(zhuǎn)，通過芯片 STC12C5A60S2 的 P1 口輸出，傳入步進(jìn)電機實現(xiàn)電機的正轉(zhuǎn)。 步進(jìn)電機能根據(jù)給定的脈沖信號實現(xiàn)精確的定位控制，而且即使在停止時也有制動轉(zhuǎn)矩，這些特性全天候跟蹤系統(tǒng)轉(zhuǎn)動控制都是很有利的。 } 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 第 19 頁 作者：王文明 這幾句程序是比較左右兩面的電壓值大小，如果左面的電壓值大于右面的電壓值，且它們差的絕對值大于設(shè)定的精度時，電機進(jìn)行正轉(zhuǎn) 。當(dāng)水平控制結(jié)束后，水平轉(zhuǎn)動停止，垂直轉(zhuǎn)動開始。 ((vol_value_2 vol_value_4) = jingdu_vertical)) { fan_zhuan_y(3000)。運放輸出的電壓相同，單片機收到的信號差為零，所以單片機不控制電動機轉(zhuǎn)動。對輸入信號進(jìn)行判斷，當(dāng)輸出信號的強度大于一定值時，給下一級一個高電平信號；反之，提供低電平信號，這樣能屏蔽一些微小信號的擾動，使系統(tǒng) 的工常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 第 16 頁 作者：王文明 作更穩(wěn)定。 . 光強檢測模塊 光敏電阻光強比較法 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。 (flag_horizontal_stop ==0)) //電機是否水平轉(zhuǎn)動 { motor_deal_horizontal()。程序流程圖如圖 。片內(nèi)有 flash 程序存儲器，可以通過編程器十分方便的寫代碼或擦除代碼，擦除次數(shù)達(dá) 10 萬次以上，而且內(nèi)有 10 位高速 ADC，速度可達(dá) 25 萬次 /秒。 目前，單片機程序設(shè) 計語言主要有高級語言（主流是 C51）和匯編語言兩種。如圖 , 其優(yōu)點在于控制較精確且電路比較容易實現(xiàn)。但計算過程十分復(fù)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。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。 下面就這三種跟蹤方案做 一個簡要的介紹和比較。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。 20xx 年 2 月美國亞利桑那大學(xué)推出了新型太陽常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 第 8 頁 作者：王文明 能跟蹤裝置，該裝置利用控制電機完成跟蹤，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。 太陽能既是一次能源，又是可再生能源。 能源危機，環(huán)境保護(hù)成為當(dāng)今世界關(guān)注的熱點問題。固定式聚光器通常采用線聚光方式，縱軸沿南北向放置。如一天當(dāng)中有一段時間為多云或陰天或惡劣天氣時，該系統(tǒng)將甄別為不適宜跟蹤，整個系統(tǒng)便處于暫停狀態(tài)。河北某太陽能光伏發(fā)電企業(yè)獨家研發(fā)出了具有世界領(lǐng)先水平、不用計算各地太陽位置數(shù)據(jù) 、無軟件、不怕陰天、雷雨、多云等各種惡劣天氣、已經(jīng)預(yù)設(shè)系統(tǒng)設(shè)備保護(hù)程序、防塵效果好、抗風(fēng)能力強、簡單易用、成本低廉、可在移動設(shè)備上隨時隨地準(zhǔn)確跟蹤太陽的智能太陽能跟蹤系統(tǒng)。而太陽能是一種免費、無污染且又取之不盡、用之不竭，是一種可以利用來發(fā)電的一種相當(dāng)好的能源。 二、課題研究的主要內(nèi)容 (1)、從硬件和軟件方面分析和設(shè)計太陽能跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計。 (2)、太陽能跟蹤系統(tǒng)的安裝。而目