【導讀】但太陽能利用效率低，這一問題一直影響和阻礙著太陽能技術的普及，如何。跟蹤太陽的方法可概括為兩種方式：光電跟蹤和根據(jù)視日運動軌跡跟蹤。光電跟蹤的優(yōu)點是靈敏度高，結構設計較為方便；缺點是受天氣。的影響很大，如果在稍長時間段里出現(xiàn)烏云遮住太陽的情況，會導致跟蹤裝置無法跟蹤太陽，甚至引起執(zhí)行機構的誤動作。度的控制，實現(xiàn)對太陽的全天候跟蹤。硬件和軟件方面分析太陽自動跟蹤系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)。機械結構主要包括底座、主軸、齒輪和齒圈等。當太陽光線發(fā)生偏離時，控制部分發(fā)出。方向轉動，通過步進電機1、步進電機2的共同工作實現(xiàn)對太陽的跟蹤。主要包括傳感器部分、信號轉換電器、單片機系統(tǒng)和電機驅動電路等。傳感器采用光敏電阻，將兩個完全相同的光敏電阻分別放置。過四十多年的努力，我國太陽熱水器產(chǎn)、銷量均占世界首位。其中，IB1副區(qū)為內蒙古日照百分率夏季峰值區(qū)，IA副區(qū)為塔里木。其中ⅡD副區(qū)為新疆北部日照百分率冬季峰值區(qū)。

　　

【正文】 0N，故選 57BYGH 混合式步進電機。 二、 步進電機 2 選擇 估計步進電機 2 所需要的最大推力不大于 2020N，故選用 8700 系列螺桿軸混合式步進電機 ，如圖 21 所示 。技術參數(shù)如下： 線圈雙極性， 最大推力 2270N 位移分辨率 ， 工作電壓 5V， 50 相電流 ， 相電感 ， 相電阻 ， 功耗 ,10)最高溫度 130176。， 重量 Kg,12)絕緣電阻 20。 圖 21 步進電機示意圖 江海職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 驅動電路 一、 BL240 （一） BL240 型驅動模塊 使用電壓范圍寬（ 1240V）； 恒流斬波，雙極性全橋式驅動； 運行良 好 ； 自動半流鎖定； 可靠性高； 適配 4A 以上兩相及四相混合式步進電機。 （二） 技術數(shù)據(jù) 輸入電壓： 1240V 單電壓供電； 相電流：本模塊相 電流可在 04A 之間調節(jié)； 驅動模式：全橋驅動； 運行方式：半步（ 176。）； 運行特性：優(yōu)于原電機出廠指標； 保護方式：過熱保護，鎖定自動半流； 外形尺寸： 126mm 73mm 32mm。 運行環(huán)境：溫度 1540176。 C，濕度 90% （三） 接線端子（ I/O PORTS） VCC:供電電源 1240V 注：切記超過 40V，以免損壞模塊； GND:VCC 對應地線； B+。 A+； CP IN+:時鐘脈沖輸入端，光藕輸入端，上升沿有效； CP IN：，下降沿有 效； CW/CCW+：電機運轉方向控制，光藕輸入端； CW/CCW— ：光藕輸入負端； FREE+：脫機電平。 二、 MT2HB03M 驅動器 （ 一 ）特點：雙極驅動，驅動器工作電壓 1240V；驅動電流 。用戶可根據(jù)需要采用共陽極接法、共陰極接法或差分輸入法接法。 （ 二 ）共陽極接法：分別將 CP+,U/D+,FREE+連接到控制系統(tǒng)的電源上，如果在此電源是 +5V 則可直接接入，如果此電源大于 +5V，則須外部另加限流電阻 R，保證給驅動器內部光藕提供 815mA 的驅動電流，輸入信號通過 CP加入。此 時， U/D,FREE在低電平時起作用。 江海職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 （ 三 ）共陰極接法：分別將 CP,U/D,FREE連接到控制系統(tǒng)的地端， +5V 的輸入信號通過 CP+加入。此時， U/D+， FREE+在高電平起作用。限流電阻 R 的需求與共陽極接法相同。差分法接法：分別將 CP,U/D,FREE接差分信號的負端、 CP+,U/D+,FREE+接差分信號的正端。 系統(tǒng)的實現(xiàn) 光敏電阻光強比較法 利用光敏電阻在光照時阻值發(fā)生變化的原理，將兩個相同的光敏電阻分別放置于一塊電池板東西方向邊沿處的下方。如果太陽光垂直光照 射太陽能電池板時，兩個光敏電阻接收到的光照強度相同，所以它們的阻值完全相同，此時電動機不轉動。當太陽光方向與電池板垂直方向有夾角時，接收光照多的光敏電阻阻值減小，驅動電機轉動，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)。 其控制主要由以下三個部分來完成： 一、 信號采集部分 用光敏電阻實現(xiàn)信號采集的電路原理為橋式電路，電路的輸出信號只與照射在兩個光敏電阻上光照的相對值有關，不受外界環(huán)境的影響，增加了裝置的抗干擾能力。 二、 采用非倒向放大接法 有由運算放大器及其外圍電阻成線性 放大單元。零電位調整單元以抵消零點漂移的直流信號。因調零后包含一定量的脈沖信號，用反相單元為下一級電路提供正電壓信號。對輸入信號進行判斷，當輸出信號的強度大于一定值時，給下一級一個高電平信號；反之，提供低電平 信號，這樣能屏蔽一些微小信號的干擾，使系統(tǒng)的工作更穩(wěn)定。 三、 控制單元 根據(jù)前一級送出的觸發(fā)信號，控制電動機的工作狀態(tài)。由于繼電器在實現(xiàn)邏輯過程中需要的吸合電流較大，會造成整體電路的耗電增大；另外，繼電器的反映速度很慢，靈敏度不高，會造成設備整體靈敏度及精確度下降。 光敏 電阻光強比較法的 工作過程 系統(tǒng)采用光敏電阻光強比較法，設計出一種全新的光電轉換裝置，很好的實現(xiàn)了光電轉換。它能夠利用光敏電阻比較法實現(xiàn)對太陽水平、垂直方向的全方位跟蹤，晚上便自動復位。當太陽的水平或垂直位置發(fā)生偏移時， R R2 或 R R4 四個光電中必有一個受陽光照射，這樣可確認太陽運行的方向了。 R R R R4 放置見圖 22。 江海職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 圖 22 光敏電阻放置 控制電路有兩組，電路圖中其中的一組（圖 23），另一組電路與此相同。光電管是直接與控制電路連接的，當太陽能板正對太陽時， R R2 都是高電阻， A、 B 兩點電壓相等。四運放 LM124 的輸出 A A2 輸出的電壓相同，單片機收到的信號差為零，所以單片機不控制電動機轉動。若陽光發(fā)生傾斜，使 R1 被陽光射中呈低電阻，則 A 點電位比 B 點高，信號經(jīng)過放大和轉換，則單片機使得電機得電轉動并拖動太陽能板轉動，使太陽能板重新對準太陽 [8]。當 R R2 重新轉為高電阻時，電機停轉。若陽光偏轉時使 R2 被陽光射中則點擊反轉。不論哪種情況，電機運動的方向和太陽運動的方向總是一致的。從而達到跟蹤的目的。到太陽西墜之時光線減弱，光電管 R5 的電阻升高。Bg5 導通，電機反轉?；氐皆粫r，限位開關斷開，電機停轉。當光 敏電阻對準陽光時，采用微調 W W2 使得 A、 B 兩點的電位相等， 以高系統(tǒng)的準確度。 系統(tǒng)的流程圖 開機之后，上電復位，系統(tǒng)進行初始化，初始化之后，系統(tǒng)首先判斷當時是黑夜，若是黑夜，則系統(tǒng)啟動中中斷處理程序，進入等待狀態(tài)，系統(tǒng)進入光電追蹤模式。 江海職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 圖 23 系統(tǒng)的流程圖 江海職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 第五章 結 語 本文的主要研究內容是太陽自動系統(tǒng)。本系統(tǒng)是基于單片機的自動控制系統(tǒng)，采用光電檢測追蹤模式，配合機械裝置系統(tǒng)更加穩(wěn)定，提高了系統(tǒng)的追蹤精度。 一、 詳細分析了國內外目前的太陽追蹤方 式，比較之后，選擇了以單片機為控制核心的自動控制系統(tǒng)，由于光電檢測追蹤模式和太陽角度追蹤都有各自的優(yōu)缺點，因此，經(jīng)過比較用光電檢測追蹤模式。 二、 選擇 AT89C51 單片機，通過比較選擇了光敏電阻作為光電傳感器，用 4 個光電電阻連接成 2 組比較電路，實現(xiàn)判斷太陽所在位置的功能，這樣可以大大簡化電路。 三、 機械部分零件圖，裝配圖的繪制，按照各部分電路的設計將電路元件焊接到電路板上，聯(lián)合硬件、軟件、機械裝置來調試 。 本系統(tǒng)利用軟件和硬件相結合的原理， 該系統(tǒng)實現(xiàn)了光伏板的自動追日目的，當光源的方向改變時，系統(tǒng)能自動調節(jié) 光伏板的方向，讓光線隨時垂直照射光伏板，從而最大效率的進行光電轉換。 系統(tǒng)采用了光敏電阻作為跟蹤誤差的校正傳感器，并且采用 AT80C51 單片機作為智能單元，可以實現(xiàn)成本較低的全自動太陽跟蹤系統(tǒng)系統(tǒng)具備較好的穩(wěn)定性，并能夠達到相當好的精確度和靈活性。理論分析和設計結果表明，本方法課題滿足太陽跟蹤控制的要求。 本作品屬于太陽能設備范圍，特別涉及一種用于太陽能電池板的太陽追蹤裝置。在太陽能光伏板的背面中心設置有太陽能光伏板支撐架，與上豎轉軸相連接；通過兩個電動機實現(xiàn)上述裝置的上下運動和水平周轉運動；太陽能光伏板上設 置有感光裝置，通過控制電路來控制電動機工作以實現(xiàn)對太陽的跟蹤。實現(xiàn)了對太陽的全方位追蹤 ， 能夠自動使太陽能光伏板與太陽光線保持垂直的跟蹤系統(tǒng) ,實現(xiàn)最大效率地利用太陽能。整個系統(tǒng)結構簡單 緊湊、轉動靈活 、價格低廉、 防塵性好、 性能可靠、跟蹤精度高。這作品在太陽能熱水器、小型太陽能發(fā)電設備開發(fā)中會得到很好的應用。 小型太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)對于我們這個能源消耗大國來說，有著很強的現(xiàn)實意義，而在美國、德國等國家都已經(jīng)實現(xiàn)大規(guī)模并網(wǎng)發(fā)電 [6]，將自動跟蹤系統(tǒng)運用到太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，將會大大提高太陽能利用率。 目前太陽能光伏 發(fā)電普遍采用的固定方式是低效發(fā)電方式，太陽能板固定，無法正對太陽光的照射。采用太陽能跟蹤系統(tǒng)在理論上可提高發(fā)電量 40%，從而降低投資 20%以上。現(xiàn)世界上所用的太陽能跟蹤系統(tǒng)都需要根據(jù)安放點的經(jīng)緯度等信息計算一年中的每一天的不同時刻太陽所在的角度，將一年中每個時刻的太陽位置存儲到 PLC、單片機或電腦軟件中，也就是靠計算太陽位置以實現(xiàn)跟蹤。采用的是電腦數(shù)據(jù)理論，需要地球經(jīng)緯度地區(qū)的數(shù)據(jù)和設定，一旦安裝，就不便移動或裝拆，每次移動完就必須重新設定數(shù)據(jù)和調整各個參數(shù)；原理、電路、技術、設備都很復雜，非專業(yè)人士不能夠 隨便操作。 江海職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 而該太陽能跟蹤系統(tǒng)是一種成本低廉、簡單易用、不用計算各地太陽位置數(shù)據(jù)、不用電腦軟件的太陽空間定位跟蹤儀、能夠不受地域和外部條件的限制、可在移動設備上隨時隨地準確跟蹤太陽的智能跟蹤系統(tǒng)，它最大限度的提高了太陽光能的利用率，可以廣泛運用于各種領域，如把加裝了智能太陽跟蹤儀的太陽能發(fā)電系統(tǒng)安裝在高速行駛的汽車、火車，以及通訊應急車、特種軍用汽車、軍艦或輪船上，不論系統(tǒng)向何方行駛、如何調頭、拐彎，該太陽能跟蹤系統(tǒng)都能保證設備的要求跟蹤部位正對太陽。 該自動跟蹤系統(tǒng)實現(xiàn)了用最少的元件、最簡單的電路完成最復 雜工作的現(xiàn)實，掀開了太陽能發(fā)電這一高端應用設備快速實現(xiàn)實用、可靠、低成本、民用化應用發(fā)展新篇章。該系統(tǒng)能夠真正的讓太陽能的高端使用低價位進入尋常百性家庭中，讓中國的太陽能應用，新能源發(fā)展都有了更加強勁的動力 。 由于本系統(tǒng)的實現(xiàn)技術要求較高，而且課題研究的實踐倉促，以及本人的能力有限，因此還有很多地方存在著不足之處： （ 1）在功能上需要更加完善 :本系統(tǒng)沒有報警裝置，如果系統(tǒng)發(fā)生故障，系統(tǒng)不會做出報警動作，這樣也會影響系統(tǒng)的追蹤質量，而且對氣候、緯度等狀況不太了解，影響設計的功能。 （ 2）系統(tǒng)穩(wěn)定性需要加強：復 位電路有時會出現(xiàn)不能自動復位的狀況，盡管這種情況不長發(fā)生，但是一旦發(fā)生就影響系統(tǒng)的追蹤質量。 （ 3）在機械裝置方面也存在問題：機械裝置能夠帶動太陽板得角度有限的，這樣也制約了追蹤系統(tǒng)的時間段。 （ 4）陰天情況下不能準確追蹤的問題。 為了解決能源危機，太陽自動追蹤系統(tǒng)已經(jīng)成為世界范圍內的研究熱點。經(jīng)過研究之后，對其有了更充分的了解，并相信太陽能必將成為世界能源的主題。因此，太陽自動追蹤系統(tǒng)的研究對解決能源危機具有重要的意義。盡管，目前的太陽能追蹤系統(tǒng)還尚未成熟，但也有了很大的進步。希望有跟多的人參與到這項 研究來，性能好、精確度高、低沉本的太陽自動追蹤系統(tǒng)是我們的目標。 江海職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 參考文獻 [1] 歐陽平凱 . 低碳經(jīng)濟 . 工業(yè)生物技術的作用 . 科學時報 . 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