【正文】 式（）查文獻(xiàn)[28]＝?？刂撇糠职l(fā)出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)1帶動(dòng)小齒輪1轉(zhuǎn)動(dòng)，小齒輪1帶動(dòng)大齒輪和主軸轉(zhuǎn)動(dòng)；同時(shí)控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)2帶動(dòng)小齒輪2，小齒輪2帶動(dòng)齒圈和太陽(yáng)能板轉(zhuǎn)動(dòng)，通過步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)2的共同工作實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)方位角和高度角的跟蹤。 本設(shè)計(jì)的跟蹤方案光敏電阻光強(qiáng)比較法。而傳感器跟蹤也存在響應(yīng)慢、精度差、穩(wěn)定性差、某些情況下出現(xiàn)錯(cuò)誤跟蹤等缺點(diǎn)。為了使測(cè)量跟蹤裝置更安全、可靠，該裝置采用V象限主測(cè)光電池進(jìn)行光強(qiáng)測(cè)量和判斷，使裝置在夜晚停止工作。在半徑為R的大圓內(nèi)有一個(gè)半徑為R /2的小圓，將大圓與小圓之間的圓環(huán)分成四個(gè)象限。工程生產(chǎn)中必須要求機(jī)械結(jié)構(gòu)加工精度足夠高。根據(jù)太陽(yáng)軌跡算法的分析，太陽(yáng)軌跡位置由觀測(cè)點(diǎn)的地理位置和標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間來確定。機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤的原理：當(dāng)太陽(yáng)光線發(fā)生偏離時(shí)。機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤的原理：當(dāng)太陽(yáng)光線發(fā)生偏離時(shí)。馬達(dá)2的輸出軸連接蝸桿，接收器安裝在環(huán)形支架上面(接收器相對(duì)于環(huán)形支架可以轉(zhuǎn)動(dòng))，傳動(dòng)箱2的輸出軸連接接收器。跟蹤器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤的原理：當(dāng)太陽(yáng)光線發(fā)生偏移的時(shí)候，控制部分發(fā)出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)1帶動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，由于大齒輪固定。第五章, 課題總結(jié)及展望。(2) 機(jī)械部分也是實(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?？傊?，大力發(fā)展太陽(yáng)能利用技術(shù)，使節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的重要途徑。法國(guó)已經(jīng)批準(zhǔn)了代號(hào)為“太陽(yáng)神2006”的太陽(yáng)能利用計(jì)劃，按照該計(jì)劃，每年將投入3000萬(wàn)法郎資金，到2006年，法國(guó)每年安裝太陽(yáng)能熱水器的用戶達(dá)2萬(wàn)家。目前，美國(guó)太陽(yáng)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。從2000年起，日本太陽(yáng)能發(fā)電量一直居世界首位，2003年太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)容量約為86萬(wàn)千瓦，%，并計(jì)劃到2010年達(dá)到482萬(wàn)千瓦，增加約6倍。不管哪種太陽(yáng)能利用設(shè)備，如果它的集熱裝置能始終保持與太陽(yáng)光垂直，并且收集更多方向上的太陽(yáng)光，那么，它就可以在有限的使用面積內(nèi)收集更多的太陽(yáng)能。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(yáng)能。長(zhǎng)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(yáng)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(yáng)房，太陽(yáng)灶和高溫爐，海水淡化裝置、水泵、熱力發(fā)電裝置及太陽(yáng)能醫(yī)療器具。從全國(guó)太陽(yáng)年輻射總量的分布來看，西藏、青海、新疆、內(nèi)蒙古南部、山西、陜西北部、河北、山東、遼寧、吉林西部、云南中部和西南部、廣東東南部、福建東南部、海南島東部和西部以及臺(tái)灣省的西南部等廣大地區(qū)的太陽(yáng)輻射總量很大。預(yù)計(jì)在未來5至10年內(nèi)，可持續(xù)能源將能夠與礦物燃料相抗衡，從而結(jié)束礦物燃料一統(tǒng)天下的局面。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。自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)智能型太陽(yáng)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(yáng)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(yáng)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(yáng)能設(shè)備對(duì)太陽(yáng)能的利用率不高。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(hào)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(duì)太陽(yáng)的跟蹤。相對(duì)于日益枯竭的化石能源來說，太陽(yáng)能似乎是未來社會(huì)能源的希望所在。尤其是青藏高原地區(qū)最大，那里平均海拔高度在4000m以上，大氣層薄而清潔，透明度好，緯度低，日照時(shí)間長(zhǎng)。太陽(yáng)能作為一種新能源，它與常規(guī)能源相比有三大優(yōu)點(diǎn)[5]： 第一，它是人類可以利用的最豐富的能源，據(jù)估計(jì)，在過去漫長(zhǎng)的11億年中，太陽(yáng)消耗了它本身能量的2%，可以說是取之不盡，用之不竭。據(jù)國(guó)際能源機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，人類正面臨礦物燃料枯竭的嚴(yán)重威脅?；诋?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(yáng)能、提高太陽(yáng)能的利用率，而進(jìn)行太陽(yáng)追蹤系統(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。但是太陽(yáng)每時(shí)每刻都是在運(yùn)動(dòng)著，集熱裝置若想收集更多方向上的太陽(yáng)光，那就必須要跟蹤太陽(yáng)。德國(guó)對(duì)太陽(yáng)能資源的利用可追溯到20世紀(jì)70年代，現(xiàn)在德國(guó)已經(jīng)在太陽(yáng)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(yáng)能系統(tǒng)。2005年，美國(guó)光伏發(fā)電總?cè)萘窟_(dá)到100萬(wàn)千瓦，排在日本和德國(guó)之后，居世界第3位。我國(guó)由建設(shè)部制定的《建筑節(jié)能“九五”計(jì)劃和2010年規(guī)則》中已將太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)列入成果推廣項(xiàng)目。在太陽(yáng)能跟蹤方面，我國(guó)在1997年研制了單軸太陽(yáng)跟蹤器，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。(3)分析傳感器工作原理，分析該傳感器大范圍、高精度跟蹤的可行性，還要設(shè)計(jì)光電轉(zhuǎn)換電路。2太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)由于地球的自轉(zhuǎn)和地球繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)導(dǎo)致了太陽(yáng)位置相對(duì)于地面靜止物體的運(yùn)動(dòng)。使得小齒輪自轉(zhuǎn)的同時(shí)圍繞大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，因此帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)架以及固定在轉(zhuǎn)動(dòng)架上的主軸、支架以及接收器轉(zhuǎn)動(dòng)；同時(shí)控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)2帶動(dòng)接收器相對(duì)與支架轉(zhuǎn)動(dòng)，通過馬達(dá)馬達(dá)2的共同工作實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)方位角和高度角的跟蹤。該跟蹤器可以選擇不同朝向安裝，當(dāng)按照上圖的朝向進(jìn)行安裝時(shí)，跟蹤器跟蹤的實(shí)現(xiàn)原理如下：當(dāng)太陽(yáng)光線發(fā)生偏移時(shí)，控制部分發(fā)出信號(hào)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)2帶動(dòng)傳動(dòng)箱2中的蝸桿、蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，再輸出帶動(dòng)接收器相對(duì)于環(huán)形支架轉(zhuǎn)動(dòng)，跟蹤太陽(yáng)由東向西的運(yùn)動(dòng)；同時(shí)控制部分也發(fā)出信號(hào)驅(qū)動(dòng)由馬達(dá)1帶動(dòng)傳動(dòng)箱1中的蝸桿、蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，再輸出帶動(dòng)環(huán)形支架和接收器轉(zhuǎn)動(dòng)，跟蹤太陽(yáng)南北方向的運(yùn)動(dòng)，由此來實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)的兩個(gè)方向的跟蹤。控制部分發(fā)出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)1帶動(dòng)小齒輪1轉(zhuǎn)動(dòng)，小齒輪帶動(dòng)齒圈1和主軸轉(zhuǎn)動(dòng)；同時(shí)控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)2帶動(dòng)小齒輪2?？刂撇糠职l(fā)出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)1帶動(dòng)小齒輪1轉(zhuǎn)動(dòng)，小齒輪帶動(dòng)大齒輪和主軸轉(zhuǎn)動(dòng)；同時(shí)控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)2帶動(dòng)小齒輪2。在應(yīng)用中，全球定位系統(tǒng)(GPS)可為系統(tǒng)提供精度很高的地理經(jīng)緯度和當(dāng)?shù)貢r(shí)間，控制系統(tǒng)則根據(jù)提供的地理、時(shí)間參數(shù)來確定即時(shí)的太陽(yáng)位置，以保證系統(tǒng)的準(zhǔn)確定位和跟蹤的高準(zhǔn)確性和高可靠性。初始化安裝時(shí)，儀器的中心南北線與觀測(cè)點(diǎn)的地理南北線要求重合。每象限的分界線與X軸均成45度，小圓為第V像限。將第V象限的電壓V1與外來控制電壓V2進(jìn)行比較，可選擇合適的V1控制測(cè)量跟蹤裝置的工作狀態(tài)，在夜晚時(shí)V2V1，裝置停止工作；在有太陽(yáng)光時(shí)V1V2，裝置正常工作。特別是多云天氣會(huì)試圖跟蹤云層邊緣的亮點(diǎn)，電機(jī)往復(fù)運(yùn)行，造成了能源的浪費(fèi)和部件的額外磨損。本設(shè)計(jì)的光敏器件選為光敏電阻。齒圈及齒輪的材料選用滲碳鋼，熱處理為滲碳淬火。 查文獻(xiàn)[28] =。 式()接觸壽命系數(shù)ZN:查文獻(xiàn)[28] = ， = 。初選模數(shù)m=3mm,轉(zhuǎn)動(dòng)比i=4。 查文獻(xiàn)[28] =400 。 許用接觸應(yīng)力驗(yàn)算許用接觸應(yīng)力計(jì)算結(jié)果表明，接觸疲勞強(qiáng)度較為合適，齒輪尺寸無需調(diào)整。許用彎曲應(yīng)力 式 ()驗(yàn)算彎曲應(yīng)力 式()齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足。軸瓦表面粗糙度，由加工方法精車得=。安全度選用普通圓頭鍵聯(lián)接。 聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩 式()所以滿足要求。太陽(yáng)能電池板有兩個(gè)自由度。其優(yōu)點(diǎn)在于控制較精確且電路比較容易實(shí)現(xiàn)。圖42光電轉(zhuǎn)換電路 AT89C51單片機(jī)控制部件選擇ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C5l型單片機(jī)。在掉電方式中，片內(nèi)振蕩器停止工作，由于時(shí)鐘被“凍結(jié)”，使一切功能都暫停，只保持內(nèi)部RAM的內(nèi)容，直到下一次硬件復(fù)位為止。(2)XTAL2:接外部晶體的另一個(gè)引腳。(1)P0端口():P0是一個(gè)8位漏極開路型雙向I/0端口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。電源設(shè)計(jì)應(yīng)該同時(shí)考慮功率、電平及抗干擾等問題。CBB電容可以濾掉高頻干擾，電解電容組合可以濾掉低頻干擾。轉(zhuǎn)子本身就是一個(gè)磁源。步距角指每給一個(gè)電脈沖信號(hào)電機(jī)轉(zhuǎn)子所應(yīng)轉(zhuǎn)過的角度。它是指在一定負(fù)載下直接啟動(dòng)而不失步的極限頻率，稱為極限啟動(dòng)頻率或突跳頻率。C， 11）重量 Kg，12）絕緣電阻 20 步進(jìn)電機(jī) 電源 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器圖46步進(jìn)電示意圖1. B L 240 BL240型驅(qū)動(dòng)模塊1)適用電壓范圍寬 (1240V)； 2)恒流斬波,雙極性全橋式驅(qū)動(dòng)； 3)運(yùn)行特性良好； 4)自動(dòng)半流鎖定； 5)可靠性高； 6)適配4A以下兩相和四相混合式步進(jìn)電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù):1）輸入電壓: 1240V 單電壓供電； 2)相電流:本模塊相電流可在04A之間調(diào)節(jié)； 3)驅(qū)動(dòng)模式∶全橋驅(qū)動(dòng)； 4)運(yùn)行方式∶半步(176。此時(shí)，U/D，F(xiàn)REE在低電平時(shí)起作用。其優(yōu)點(diǎn)在于控制較精確，且電路也比較容易實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)采用光敏電阻光強(qiáng)比較法，設(shè)計(jì)出一種全新的光電轉(zhuǎn)換裝置，很好的實(shí)現(xiàn)了光電轉(zhuǎn)換。當(dāng)RR2重新轉(zhuǎn)為高電阻時(shí)，電機(jī)停轉(zhuǎn)。系統(tǒng)主流程圖 開始系統(tǒng)初始化日出？N N Y傳感器跟蹤 電機(jī)要驅(qū)動(dòng)嗎？ Y Y步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)N N 圖410系統(tǒng)主流程圖光敏電阻光強(qiáng)比較法流程圖這部分的程序設(shè)計(jì)很簡(jiǎn)單，只需要單片機(jī)檢測(cè)4個(gè)光敏電阻所對(duì)應(yīng)的單片機(jī)的4個(gè)引腳的電位的高低，就可以判斷當(dāng)時(shí)太陽(yáng)的朝向，并對(duì)電動(dòng)機(jī)發(fā)出相應(yīng)的命令，程序流程圖如圖411示： 開始電機(jī)反轉(zhuǎn)電機(jī)正轉(zhuǎn)R1是否小于R2？N N YR3是否小于R4？電機(jī)反轉(zhuǎn)電機(jī)正轉(zhuǎn)N Y返回圖411光敏電阻光強(qiáng)比較法流程圖 5結(jié)論本文的主要研究?jī)?nèi)容是太陽(yáng)自動(dòng)系統(tǒng)。（3）在機(jī)械裝置方面也存在問題：機(jī)械裝置能夠帶動(dòng)太陽(yáng)板轉(zhuǎn)動(dòng)的角度是有限的，這樣也制約了追蹤的時(shí)間段。 設(shè)計(jì)得以完成，要感謝的人實(shí)在太多了，首先要感謝張建化老師，因?yàn)檎撐氖窃趶埨蠋煹南ば闹笇?dǎo)下完成的。 通過此次的設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多知識(shí)，跨越了傳統(tǒng)方式下的教與學(xué)的體制束縛，在設(shè)計(jì)過程中，通過查資料和搜集有關(guān)的文獻(xiàn)，培養(yǎng)了自學(xué)能力和動(dòng)手能力。在以往的傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)模式下，我們可能會(huì)記住很多的書本知識(shí)，但是通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們學(xué)會(huì)了如何將學(xué)到的知識(shí)轉(zhuǎn)化為自己的東西，學(xué)會(huì)了怎么更好的處理知識(shí)和實(shí)踐相結(jié)合的問題。 張老師指引我的設(shè)計(jì)的方向和架構(gòu)，指正出其中誤謬之處，使我有了思考的方向，他的循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪，他的嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)，將一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣。為了解決能源危機(jī)，太陽(yáng)自動(dòng)追蹤系統(tǒng)已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)的研究熱點(diǎn)。（1）詳細(xì)分析了國(guó)內(nèi)外目前的太陽(yáng)追蹤方式，比較之后，選擇了以單片機(jī)為控制核心的自動(dòng)控制系統(tǒng)，由于光電檢測(cè)追蹤模式和太陽(yáng)角度追蹤都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，因此，經(jīng)過比較用光電檢測(cè)追蹤模式。不論哪種情況，電機(jī)運(yùn)動(dòng)的方向和太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的方向總是一致的．從而達(dá)到了跟蹤的目的。當(dāng)太陽(yáng)的水平或垂直位置發(fā)生偏移時(shí)，RR2或RR4(另一組控制電路)四個(gè)光電管中必有一個(gè)受陽(yáng)光照射，這樣就可確認(rèn)太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的方向了。b)數(shù)據(jù)處理部分采用非倒向放大接法，由運(yùn)算放大器及其外圍電阻組成線性放大單元。此時(shí)，U/D+，F(xiàn)REE+在高電平時(shí)起作用。接線端子:(I/O PORTS)1)VCC:供電電源1240V 注:切忌超過40V,以免損壞模塊； 2)GND:VCC對(duì)應(yīng)地線； 3)B＋； 4)A＋； 5