太陽能智能追光系統(tǒng)的設(shè)計畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-25 13:48 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 機將會控制接收板向陽光強度強的地方偏轉(zhuǎn)，做到實時追光，直到它們受光強度一樣。光敏電阻 RRRR4感應(yīng)環(huán)境光度，耦合給比較器 LM339進行比較，從比較器 端輸出比較數(shù)據(jù)。單片機根據(jù)輸入數(shù)據(jù)進行處理，然后通過 ，控制步進電機旋轉(zhuǎn)[6]。： 接收系統(tǒng)原理圖Figure The receiving system schematic 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件的設(shè)計主要是通過C語言編程實現(xiàn)單片機對步進電機控制,系統(tǒng)剛上電，首先對IO端口初始化,然后開中斷，此時系統(tǒng)開始工作，檢測當前太陽位置，直到接收板對準太陽，實現(xiàn)對太陽能全方位跟蹤。系統(tǒng)自動控制接收板與大地平行，這樣不管太陽在哪個位置，接收板都能檢測到太陽[7]。：開始垂直電機反轉(zhuǎn)水平電機反轉(zhuǎn)水平電機正轉(zhuǎn)保持電機不動第四組傳感器未受光照第二組傳感器未受光照第一組傳感器未受光照 Y N Y N 第三組傳感器未受光照 N垂直電機正轉(zhuǎn)YN YN返回 主程序流程圖Figure The main program flow chart執(zhí)行程序時先執(zhí)行識別方向子程序，然后執(zhí)行電機轉(zhuǎn)動子程序（源程序見附錄A）。一直循環(huán)直到四個光敏電阻受到的光照強度基本相同時，程序控制電機停止轉(zhuǎn)動。識別方向子程序源于硬件設(shè)計，電壓比較器LM339實時的將光敏傳感器獲得的光照結(jié)果送給單片機，四個電壓比較器輸出的信號分別在程序中定義，當其有效時控制步進電機按照需要的方向轉(zhuǎn)動。電機控制子程序需要檢測方向識別子程序給出的控制字。首先識別是否需要水平方向轉(zhuǎn)動，若是則識別正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，然后移動到水平方向轉(zhuǎn)動位置碼開始執(zhí)行程序，如果不需要水平方向轉(zhuǎn)動則固定水平方向轉(zhuǎn)動碼。水平方向識別完后再識別垂直方向轉(zhuǎn)動控制字，如果需要垂直方向轉(zhuǎn)動再識別需要正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，識別完后移動到垂直方向轉(zhuǎn)動位置碼執(zhí)行，如果不需要垂直方向轉(zhuǎn)動則固定垂直方向轉(zhuǎn)動碼。當轉(zhuǎn)動碼全部確定之后分別從單片機P0口和P2口發(fā)送轉(zhuǎn)動碼給步進電機驅(qū)動芯片ULN2003，由驅(qū)動芯片驅(qū)動步進電機轉(zhuǎn)動。每轉(zhuǎn)動一步之后令轉(zhuǎn)動控制字失效，以免電機一直轉(zhuǎn)動。只有當光敏電阻傳送有效信號時電機才轉(zhuǎn)動。 5 智能追光算法 要確定一天中太陽的方向需要知道太陽高度和太陽方位角兩個量，對于地球上的某個地點，太陽高度是指太陽光的入射方向和地平線之間的夾角。太陽高度是決定地球表面獲得太陽熱能數(shù)量的最重要的因素，用h來表示這個角度，它在數(shù)值上等于太陽在天體地平坐標系中的地平高度。太陽高度角隨著地方時和太陽的赤緯的變化而變化[8]。太陽赤緯以δ表示，觀測地地理緯度用φ表示，地方時（時角）以t表示，有太陽高度角的計算公式： sinh＝sinφ sinδ＋cosφ cosδ cos t (1) 日升日落，同一地點一天內(nèi)太陽高度角是不斷變化的。日出日落時角度都為零度，正午時太陽高度角最大。正午時時角為0，以上公式可以簡化為： sinH＝sinφ sinδ＋cosφ cosδ (2) 其中，H表示正午太陽高度角。由兩角和與差的三角函數(shù)公式，可得： sinH＝cos(φ－δ) (3) 由于太陽赤緯角在周年運動中任何時刻的具體值都是嚴格已知的，所以它（δ）也可以用與式（1）相類似的表達式表述，即： δ=＋＋－－＋＋ (4) 式中θ稱日角，即 θ=2πt／ (5) 這里t又由兩部分組成，即 t=N－N0 (6) 式中N為積日，所謂積日，就是日期在年內(nèi)的順序號，例如：1月1日其積日為1，平年12月31日的積日為365，閏年則為366，等等。N0=＋（年份－1985）－INT[（年份－1985）／4]太陽方位就比較好計算了，隨著地球的自轉(zhuǎn)，地球上的任意地點的太陽方位每小時自東向西轉(zhuǎn)15度，即每天6時，太陽方位在緯線圈的正東方，18時，太陽方位在緯線圈的正西方，以此類推[9]。有了太陽高度和太陽方向角就可以在單片機和程序的控制下，在水平和垂直兩個自由度上分別控制兩個步進電機，定時、定量的進行追光了。：開始系統(tǒng)初始化數(shù)據(jù)初始化電池板位置初始化判斷太陽高度是否大于零 N智能追光 Y判斷太陽高度是否小于零 N Y 程序流程框圖Figure Program flow diagram 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，當太陽能設(shè)備的法線與太陽光線的夾角在15176。以內(nèi)時，對太陽的利用效率變化不明顯，根據(jù)以上特點，在智能追光過程中，176。的閥值，176。時，步進電機啟動，176。的地方，如此反復(fù)[10]。 6 仿真與實驗調(diào)試在做實物之前，先在軟件中仿真得到理論的結(jié)果是非常有必要的。有了仿真的基礎(chǔ)做實物過程中還需要一步步的測試調(diào)節(jié)，最終才能實現(xiàn)我們想要的結(jié)果。 Protues仿真 仿真原理用滑動變阻器代替光敏電阻，通過其阻值的變化來模擬太陽光照強度。將A電阻向右滑動，接入的電阻值增大，流過的電流減小，相當于太陽光未照射到光敏電阻A，從而分出的電壓也減小，第一個電壓比較器同相輸入端大于反相輸入端，輸出高電平，通過內(nèi)部燒入的程序控制水平方
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