機電一體化畢業(yè)設計-太陽追蹤器控制系統(tǒng)設計(編輯修改稿)
2025-01-08 03:05 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 能接收器的西側放置一偏重，作為太陽光接收器向西的轉動力，并利用控放式自動跟隨裝置對此動力的釋放加于控制，慢慢釋放此動力，使太陽光接受器向西偏轉運動。該機構陳本低廉，純機械控制，不需電子控制部分及外接電源。但是該機構不能自動復位，不 能滿足晝夜更替之后的跟蹤需求，除非另外加復位機構；而且該跟蹤器只能用于單軸跟蹤，精度低。 時鐘跟蹤器 時鐘式跟蹤器是一種主動式的跟蹤器，有單軸和雙軸兩種形式。其控制方法是定時法：根據(jù)太陽在天空中每分鐘的運動角度，計算出太陽光接收器每分鐘應轉動的角度，從而確定出電動機的轉速，使得太陽光接收器根據(jù)太陽的位置而相應變動，其特點是電路簡單，但由于時鐘積累誤差不斷增加，系統(tǒng)的跟蹤精度很低，同時需要外接電源，日夜不停的運轉，浪費能源。 比較控制式太陽跟蹤器 利用光敏電阻在光照是阻值發(fā)生變化的原理，將四個 完全相同的光敏電阻分別放置在太陽光接收器的東南西北方向邊沿處。如果太陽光垂直照射太陽能電池板時，東西（南北）兩個光敏電阻接受到的光照強度相同，所以他們的阻值完全相等，此時電動機不轉動。當太陽光方向與電池板的法線有夾角時，接受光強多的光敏電阻值減小，信號采集電路可以采集到光敏電阻的信號差值，控制電路將 3 此差值轉換成控制信號，驅動電動機轉動，直至兩個光敏電阻上的光照強度相同。其優(yōu)點在于控制較精確。且電路也比較容易實現(xiàn)。但是這類跟蹤器價格昂貴，且不能適應自然界中光線的變化，跟蹤效果不太理想。 4 三 太陽能自動跟蹤器存在的問題 在眾多跟蹤器中，純機械式的跟蹤器和時鐘式的機電跟蹤器精度偏低。跟蹤的目的在于提高能量密度，如果精度低，跟蹤效率低，還額外提高了成本，在設備中添加跟蹤器就失去了原來的意義。所以，精度相對較高的光敏電阻控制的太陽跟蹤器的控制方式比較好，但如上所述還存在很多問題。要開發(fā)出真正的廉價、高精、實用的自動跟蹤器。在其基礎上還得解決一下問題： 這類跟蹤器雖然原理簡單，但就現(xiàn)存跟蹤器來說。它們實現(xiàn)該原理的成本還是很高。只適用于一些科研方面的運用和軍事方面的運用。 成本問題是制約太陽能運用發(fā)展的一個重要問題，如果想普及太陽能的運用，使之為市場所接受，就必須將其價格降低到市場可以接受的范圍之內(nèi)。跟蹤器不能適應自然界中光線的各種變化。 機械執(zhí)行部分存在一些問題，不能滿足要求或者價格過高，設計機械執(zhí)行機構應該注意以下事項： a、機構運動行程滿足跟蹤范圍的要求，并要避免極限位置的鎖死； b、采用合理機構，減小機構的工作能耗； c、在滿足以上性能的同時，盡量簡化結構和加工工藝。 5 四 結構設計 太陽跟蹤器須在露天下工作，因此必須考慮到結構的穩(wěn)定性，運動結構必須可以自鎖，因此選擇滑動螺旋副和蝸輪蝸桿傳動。如圖 1所示。電機 1 驅動蝸桿運動，從而帶動蝸輪旋轉，蝸輪帶動立軸旋轉，實現(xiàn)跟蹤太陽在經(jīng)度上的位置變化。電機 2驅動絲杠，絲杠與螺母產(chǎn)生相對運動，從而推動太陽能電池板圍繞軸1旋轉，實現(xiàn)跟蹤太陽在緯度上的位置變化。傳感器不斷將太陽的位置信號送到控制器，再由控制器發(fā)出信號驅動兩個電動機，調(diào)整太陽能電池板的姿態(tài)，使得太陽能電池板始終垂直于太陽光線。 太陽能電池板軸 3軸 2軸1電機2電機1蝸桿蝸輪絲杠副 圖 1 太陽追蹤器結構示意圖 6 五 傳感器 在太陽跟蹤器中，傳感器用來感測太陽的位置，或者感測太陽光線的入射角度。傳感器的精度很大程度上決定了太陽跟蹤器的精度。本設計中，采用了兩個傳感器，一個高精度傳感器，一個大角度傳感器。 將 9 個光敏電阻在同一平面上組成陣列，并分別編號，如圖 2所示。將這個光敏電阻陣列置于一個頂端開有一個小孔的封閉殼體中，小孔的直徑等于光敏電阻的直徑，如圖 3 所示。當光線垂直于陣面照射時，光線將照射在 9號光敏電阻上；當光線不垂直時，可能照射在 1到 8號電阻上。由被 光線照射的光敏電
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