【正文】 .................................................................................... 20 小軸瓦校核計(jì)算 ............................................................................................................ 22 鍵聯(lián)接計(jì)算 .......................................................................................................................... 25 主軸與大齒輪的鍵聯(lián)接 ................................................................................................ 25 軸 2 與齒圈的鍵聯(lián)接 ................................................................................................... 25 步進(jìn)電機(jī) 1 的 輸出軸與小齒輪 1 的聯(lián)接 ................................................................... 25 步進(jìn)電機(jī) 2 的 輸出軸與小齒輪 2 的聯(lián)接 ................................................................... 25 抗風(fēng)性分析 ......................................................................................................................... 26 底座上 的 螺釘校核 ........................................................................................................ 26 軸 的 校核 ....................................................................................................................... 26 4 自動跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì) ................................................................................................................. 27 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) ...................................................................................................................... 27 光電轉(zhuǎn)換器 ......................................................................................................................... 28 光電轉(zhuǎn)換電路 ................................................................................................................ 28 單片機(jī)及其外圍電路 .......................................................................................................... 29 AT89C51 單片機(jī) ............................................................................................................ 29 外圍電路 ........................................................................................................................ 31 步進(jìn)電動機(jī) 以 及驅(qū)動電路 .................................................................................................. 32 步進(jìn)電動機(jī)介紹 ............................................................................................................ 32 步進(jìn)電機(jī)的主要特性 ................................................................................................... 32 步進(jìn)電機(jī)的選擇 ........................................................................................................... 33 驅(qū)動電路 ........................................................................................................................ 33 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) .......................................................................................................................... 36 光敏電阻光強(qiáng)比較法 ................................................................................................... 36 光敏電阻光強(qiáng)比較法的工作過程 ............................................................................... 36 系統(tǒng)的流程圖 ............................................................................................................... 37 5 課題總結(jié)及展望 ..................................................................................................................... 39 課題總結(jié) .............................................................................................................................. 39 展望 ...................................................................................................................................... 40 III 致謝 ............................................................................................................................................... 40 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................................... 41 附錄 1 ............................................................................................................................................ 43 附錄 2 ............................................................................................................................................ 51 1 1 緒論 課題來源 模擬生產(chǎn)實(shí)際 課題 :太陽能自動跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 我國太陽能資源 我國幅員廣大，有著十分豐富的太陽能資源。例如被人們稱為 “ 日光城 ” 的拉薩市， 1961 年至 1970 年的平均值，年平均日照時間為 ，相對日照為 68％，年平均晴天為 天，陰天為 天，年平均云量為 ，太陽總輻射為 816KJ/cm2 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(yùn)輸問題，尤其對交通不發(fā)達(dá)的農(nóng)村、海島和邊遠(yuǎn)地區(qū)更具有利用的價值。這種全球性的能源危機(jī)，迫使各國政府投入大量的人力和財(cái)力，研究和開發(fā)新能源，如太陽能等。同時太陽能又是一種無污染的清潔能源，加強(qiáng)太陽能的開發(fā)，對節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境也有重大的意義。香港大學(xué)建筑系的教授研究了太陽光照角度與太陽能接收率的關(guān)系， [11]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(jìn)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(lǐng)域。 [13]1990年德國政府推出了“一千屋頂計(jì)劃”，至 1997 年已完成近萬套屋頂系統(tǒng)，每套容量 1～ 5千瓦，累計(jì)安裝量已達(dá) 萬千瓦。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(jì)劃，大幅度增加了光伏發(fā)電的財(cái)政投入，加快 多晶硅和薄膜半導(dǎo)體材料的研發(fā)，提高太陽能光伏電池的光電轉(zhuǎn)化效率。 [15]目前我國太陽能熱水器的推廣普及十分迅速， 1997 年銷售面積近 300 萬平方米，數(shù)量居世界首位。 [16]1998 年美國加州成功的研究了 ATM 兩軸跟蹤器，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(jìn)一步提高。這種變化是周期性和可以預(yù)測的。系統(tǒng)特點(diǎn)：該跟蹤機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，造價低。 系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：該跟蹤機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單。小齒輪 2 帶動齒圈 2 和轉(zhuǎn)動架轉(zhuǎn)動，通過馬達(dá) 馬達(dá) 2 的共同工作實(shí)現(xiàn)對太陽方 8 位角和高度角的跟蹤。小齒輪 2 帶動齒圈和太陽能板轉(zhuǎn)動，通過馬達(dá) 馬達(dá) 2 的共同工作實(shí)現(xiàn)對太陽方位角和高度角的跟蹤。 在設(shè)定跟蹤地點(diǎn)和基準(zhǔn)零點(diǎn)后，控制系統(tǒng)會按照太陽的地平坐標(biāo)公式自動運(yùn)算太陽的高度角和方位角。同時，還要通過儀器底部的水平準(zhǔn)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(diǎn)處于地面水平面內(nèi)。每象限的分界線與 X軸均成 45 度，小圓為第 V像限。將第 V像限的電壓 V1 與外來控制電壓 V2 進(jìn)行比較，可選擇合適的 V1 控制測量跟蹤裝置的工作狀態(tài)，在夜晚時 V2V1，裝置停止工作；在有太陽光時V1V2，裝置正常工作。特別是多云天氣會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。 第一齒輪轉(zhuǎn)動計(jì)算 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] 圖 得動載系數(shù) KV=。 72 1 / 2 .1 7 1 2 5 1 0N L N L i? ? ? 式 () 接觸壽命系數(shù) ZN:查文獻(xiàn) [28]圖 得 1NZ = ， 2NZ = 。 一般 Z1=25， ? =8 到 15 度 （ ? 為分度圓螺旋角）。 4112 2 6 .5 1 0 10401251 .3 5 1 0 4 0 9 .3 6150AtTF t NdkF Nmmb??? ? ???? 18 載荷系數(shù) 查文獻(xiàn) [28]表 得彈性系數(shù) E