【正文】 rn,則太陽(yáng)輻照的光強(qiáng)強(qiáng)度達(dá)到了光電跟蹤的條件。如果經(jīng)過(guò)光照強(qiáng)度達(dá)到?jīng)]有規(guī)定，那么系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)的變?yōu)橐暼者\(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤的程序。不管哪種跟蹤的方式, 電機(jī)驅(qū)動(dòng)所發(fā)出的脈沖數(shù)都將會(huì)被單片機(jī)記錄下來(lái)。為了使系統(tǒng)更加的科學(xué)化、精確化，本系統(tǒng)采用了間隔性的跟蹤方法：系統(tǒng)采用間隔式跟蹤方式，這樣在既節(jié)省了發(fā)電成本又不會(huì)影響跟蹤的準(zhǔn)確度。當(dāng)黃昏時(shí)，光線(xiàn)變?nèi)酰瑸楸苊庀到y(tǒng)裝置發(fā)生錯(cuò)誤判斷，在方位角跟蹤裝置上安裝兩個(gè)位置開(kāi)關(guān)。當(dāng)跟蹤接近于尾聲，如果位置開(kāi)關(guān)K1被碰觸到,步進(jìn)電機(jī)采用反轉(zhuǎn)的方式，直到與開(kāi)關(guān)K2碰觸,結(jié)束這一天的跟蹤。主流程圖如圖41所示：起始位置程序初始化天氣條件符合（電壓大于閥值）光電跟蹤電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)并記錄轉(zhuǎn)動(dòng)角度規(guī)定間隔時(shí)間（10分鐘）到待機(jī)等待下次跟蹤碰觸位置開(kāi)關(guān)K1？結(jié)束開(kāi)始視日跟蹤NY N 圖41 主程序流程圖 光電跟蹤模塊程序設(shè)計(jì)光電跟蹤是本跟蹤系統(tǒng)的主要跟蹤方式。太陽(yáng)光照到光敏傳感器上后將會(huì)產(chǎn)生電壓信號(hào)。不同光照強(qiáng)度在不同的傳感器上，產(chǎn)生不同的電壓值。水平方向上，D1和D2會(huì)產(chǎn)生不相同的電壓值，如果將兩電壓的值采用差分放大的方式，將其產(chǎn)生的差值Vd1d2和預(yù)設(shè)值Vref1對(duì)比，并多次求值。如果Vd1d2比Vref1大,那么水平方向上的光強(qiáng)檢測(cè)電路的輸出端為低電平，此時(shí)單片機(jī)傳出控制脈沖驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)Ml發(fā)生正轉(zhuǎn)。太陽(yáng)在水平方向上自東向西運(yùn)動(dòng)，因此電機(jī)Ml不需要反轉(zhuǎn)就可完成方位角的跟蹤。電機(jī)Ml產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)一直到跟蹤裝置在水平方向與太陽(yáng)相對(duì)。調(diào)整完方位角，再對(duì)俯角進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整方法基本相同。其程序流程圖如圖42所示。開(kāi)始？方位角調(diào)整俯仰角調(diào)整（驗(yàn)證跟蹤結(jié)果）天氣條件符合？待機(jī)等待下次跟蹤視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤？NYNYYY NNY圖42 光電跟蹤模塊的程序流程圖，則電機(jī)正轉(zhuǎn)，則電機(jī)反轉(zhuǎn)。隨著太陽(yáng)方位角與高度角相繼跟蹤之后，跟蹤結(jié)果的驗(yàn)證階段隨即展開(kāi)，跟蹤結(jié)果的檢驗(yàn)由光敏傳感器DO及周?chē)脑M成的驗(yàn)證電路完成，如果跟蹤的結(jié)果符合所需要求，程序隨后進(jìn)入待機(jī)的狀態(tài)，等候下次跟蹤。如果跟蹤的結(jié)果超出規(guī)定的范圍，這樣程序就自動(dòng)進(jìn)入跟蹤狀態(tài)，重新對(duì)方位角與高度角進(jìn)行跟蹤，直結(jié)果完全符合要求為止。在光電跟蹤的時(shí)侯，程序完成一次跟蹤之后，就會(huì)等待進(jìn)入下次跟蹤。當(dāng)光線(xiàn)的條件不夠時(shí)，程序會(huì)自動(dòng)進(jìn)入視日運(yùn)動(dòng)軌跡的跟蹤模式。 視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤模塊程序設(shè)計(jì)視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤的方式和光電跟蹤的方式都在水平與豎直方向跟蹤。系統(tǒng)每隔一定的時(shí)間，就會(huì)對(duì)高度角和方位角采取一次跟蹤。機(jī)每隔一定的時(shí)間，單片會(huì)向步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器發(fā)送CP脈沖和方向電平信號(hào)。我們可根據(jù)對(duì)電池板的轉(zhuǎn)動(dòng)角度和機(jī)械裝置的傳動(dòng)比，計(jì)算出步進(jìn)電機(jī)在輸出軸發(fā)生改變的角度。太陽(yáng)自東向西運(yùn)動(dòng)，在中午12時(shí)以前，方位角a是小于0的；在12時(shí)以后，方位角a則是大于0。高度角的范圍是0?120176。,在正午時(shí)達(dá)到最大之后開(kāi)始下降，直至為0。其程序流程圖如圖43所示：開(kāi)始計(jì)算方位角γ根據(jù)轉(zhuǎn)過(guò)角度，計(jì)算所需脈沖N1電機(jī)M1轉(zhuǎn)動(dòng)計(jì)算高度角h1根據(jù)轉(zhuǎn)過(guò)角度，計(jì)算所需脈沖數(shù)N2電機(jī)M2轉(zhuǎn)動(dòng)Y天氣條件達(dá)到？光電跟蹤N等待下一次跟蹤圖43 視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤模塊程序流程圖 實(shí)驗(yàn)觀(guān)察數(shù)據(jù)分析表41中列出了2013年3月18日中午至下午三時(shí)左右的理論數(shù)據(jù)，并用系統(tǒng)的手動(dòng)校準(zhǔn)功能，記錄下不同時(shí)刻的步進(jìn)電機(jī)實(shí)際運(yùn)行步數(shù)。表41 太陽(yáng)自動(dòng)循日系統(tǒng)記錄表時(shí)間/(t)太陽(yáng)方位/(。)太陽(yáng)高度/(。)鏡面方位/(。)鏡面高度/(。)步進(jìn)電機(jī)俯仰方向/步步進(jìn)電機(jī)水平方位/步初始數(shù)值實(shí)際數(shù)值初始數(shù)值實(shí)際數(shù)值12:0212:1212:2212:3212:4212:5213:0613:1513:2513:3613:4613:5614:0614:1614:2614:3614:4614:5615:013203002802602402302302602803404605305906206607007307607803102902702502402302502803304104805406006106007207507808006909401570168022403090421070308630108901207013160140701476015260157501576016020161609701070233023402610365048906770798011470126901368214390150401555015860159901616016280當(dāng)?shù)鼐暥?、太?yáng)赤緯角、太陽(yáng)時(shí)角的取值影響著跟蹤的精度，同時(shí)也影響了步進(jìn)電機(jī)的精度，這與跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)的機(jī)械的結(jié)構(gòu)也存在密切聯(lián)系。因次對(duì)跟蹤軌跡的程序進(jìn)行校正是非常必要的。校正采用的是手動(dòng)操作，通過(guò)對(duì)水平俯仰方位的步進(jìn)電機(jī)的控制，使平面鏡反光裝置在兩個(gè)軸帶的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)要不斷對(duì)平面反光鏡中的太陽(yáng)的影子進(jìn)行觀(guān)察，當(dāng)影子于指定點(diǎn)聚焦，此時(shí)記錄下兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)從原點(diǎn)到該點(diǎn)各自走過(guò)的步數(shù)，由實(shí)際運(yùn)行步數(shù)之差和理論之差，計(jì)算實(shí)際數(shù)值，所得為高度角與方位角之間的修正值。校正可以選擇任一天中幾個(gè)不同時(shí)刻進(jìn)行。系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，觀(guān)察到太陽(yáng)在正午至下午3點(diǎn)期間，高度角方位角變化曲線(xiàn)存在明顯拐點(diǎn)，變化比較顯著，在此期間內(nèi)系統(tǒng)對(duì)太陽(yáng)位置的跟蹤存在誤差。為了得到實(shí)際位置的參數(shù)值，在四季的不同時(shí)刻了分別進(jìn)行觀(guān)察和記錄，將會(huì)得到一組比較精確的高度角與方位角的校正值。在控制程序中存入用校正洗漱矯正的理論值，可有效提高跟蹤的精度。5 結(jié)論本系統(tǒng)是基于單片機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，采用光電檢測(cè)追蹤模式，配合機(jī)械裝置使系統(tǒng)更加穩(wěn)定，提高了系統(tǒng)的追蹤精度。（1）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(guò)比較用光電檢測(cè)追蹤模式。（2）選擇AT89C51單片機(jī)，通過(guò)比較選擇了光敏電阻作為光電傳感器，用4個(gè)光敏電阻連接成2組比較電路，實(shí)現(xiàn)判斷太陽(yáng)所在位置的功能，這樣可以大大簡(jiǎn)化電路。（3）機(jī)械部分零件圖，裝配圖的繪制，按照各部分電路的設(shè)計(jì)將電路元件焊接到電路板上。聯(lián)合硬件、軟件、機(jī)械裝置來(lái)調(diào)試電路。參考文獻(xiàn)[1] 陳維，李戩洪．對(duì)太陽(yáng)能跟蹤控制方式的研究[J]．能源工程，2OO3，(03):1821．[2] [J]．發(fā)明與創(chuàng)新，2004，(01)：0809.[3] 李建庚，呂文華等．一種智能型全自動(dòng)太陽(yáng)跟蹤裝置的機(jī)械設(shè)計(jì)[J].2003，24(03) ：330333．[4] 范志剛．光電測(cè) 試技術(shù)[M]．北京：電子工業(yè) 出版社，2004:2426.[5] 徐文燦．太陽(yáng)能自動(dòng)追光系統(tǒng)的探索與試驗(yàn)[J]．物理實(shí)驗(yàn)，2002，23（09）：4548.[6] 薛建國(guó)．太陽(yáng)能電池自動(dòng)追蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]．長(zhǎng)春師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，24（3）:2630.[7] 濮良貴，紀(jì)名剛等．機(jī)械設(shè)計(jì)[M]．北京:高等教育出版社，2006:7890.[8] 邱宣懷．機(jī)械設(shè)計(jì)[M]．北京：高等教育出版社，2006:100360.[9] 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設(shè)計(jì)得以完成，要感謝的人實(shí)在太多了，在本文的撰寫(xiě)的過(guò)程中，導(dǎo)師侯建華副教授給我提出了很多有價(jià)值的意見(jiàn)，使我的這篇論文提升到了一個(gè)更高的水平。在與侯老師相處的三年時(shí)間里，她淵博的學(xué)術(shù)知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和忘我的工作精神給我留下了深刻的印象，使我受益匪淺。在論文完成之際，謹(jǐn)向侯老師說(shuō)一聲“謝謝您”。在感謝侯老師的同時(shí)，我還要感謝田秀梅老師，謝謝她對(duì)我論文上的指導(dǎo)，在田老師的指點(diǎn)下，我的論文才最終順利完成。我還要感謝我的同學(xué)們，他們不僅對(duì)本文的撰寫(xiě)提出了很多寶貴意見(jiàn)，使我解決了所遇到的很多問(wèn)題，順利完成了論文。同時(shí)還在思想、生活上給我以無(wú)微不至的關(guān)懷。最后，感謝各位專(zhuān)家老師在百忙之中抽出時(shí)間來(lái)評(píng)審我的論文。2