【導讀】太陽光線自動跟蹤裝置解決了太陽能利用率不高的問題。了機械設計和自動跟蹤系統(tǒng)控制部分設計。機械結(jié)構(gòu)主要包括底座、主軸、齒輪和齒圈等。方向轉(zhuǎn)動，通過步進電機8、步進電機4的共同工作實現(xiàn)對太陽的跟蹤。傳感器采用光敏電阻，將兩個完全相同的光敏電阻分別。放置于一塊電池板東西方向邊沿處下方。運放比較電路將信號送給單片機，驅(qū)動步進電機正反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)電池板對太陽的跟蹤。

　　

【正文】 4]。 意大利 1998 年開始實行“全國太陽能屋頂計劃”，將于 2020 年完成，總投入 5500 億里拉，總?cè)萘窟_ 5 萬千瓦。印度也于 1997 年 12 月宣布，將在 2020 年前推廣 150 萬套太陽能屋頂系統(tǒng)。法國已經(jīng)批準了代號為“太陽神 2020”的太陽能利用計劃，按照該計劃，每年將投入 3000 萬法郎資金，到 2020 年，法國每年安裝太陽能熱水器的用戶達 2 萬家。 我國由建設部制定的 《建筑節(jié)能“九五”計劃和 2020 年規(guī)則》中已將太陽能熱水系統(tǒng)列入成果推廣項目。目前我國太陽能熱水器的推廣普及十分迅速 [15]， 1997 年銷售面積近 300 萬平方米，數(shù)量居世界首位。全國從事太陽能熱水器研制、生產(chǎn)、銷售和安裝的企業(yè)達 1000 余家，年產(chǎn)值 20 億元。根據(jù)我國 1996～ 2020 年太陽能光電 PV（光伏發(fā)電）發(fā)展計劃，在 2020 年和 2020 年的太陽能光電總?cè)萘繉⒎謩e達到 萬千瓦和 30 萬千瓦。在聯(lián)網(wǎng)陽光電站建設方面，計劃 2020 年前建成 5 座 MW 級陽光電站。由國家投資 1700 萬元修建的西藏第三座太陽能電站 —— 安多光伏電站，總裝機容量 100 千瓦，于 1998 年 12月建成發(fā)電。這也是世界海拔最高、中國裝機容量最大的太陽能電站?？傊?，大力發(fā)展太陽能利用技術，使節(jié)約能源和保護環(huán)境的重要途徑。 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 5 頁 太陽追蹤系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 在太陽能跟蹤方面，我國在 1997 年研制了單軸太陽跟蹤器，完成了東西方向的自動跟蹤，而南北方向則通過手動調(diào)節(jié)，接收器的接收效率提高了。 1998 年美國加州成功的研究了 ATM 兩軸跟蹤器 [16]，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，使效率進一步提高。 2020 年 2 月美國亞利桑那大學推出了新型太陽能跟蹤裝置，該裝置利用控制電機完成跟蹤，采用鋁型材框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，大大拓寬了跟蹤器的應用領域。在國內(nèi)近年來有不少專家學者也相繼開展了這方面的研究， 1992 年推出了太陽灶自動跟蹤系統(tǒng)， 1994 年《太陽能》雜志介紹的單軸液壓自動跟蹤器，完成了單向跟蹤。 目前 [17]，太陽追蹤系統(tǒng)中實現(xiàn)追蹤太陽的方法很多，但是不外乎采用如下兩種方式：一種是光電追蹤方式，另一種是根據(jù)視日運動軌跡追蹤；前者是閉環(huán)的隨機系統(tǒng)，后者是開環(huán)的程控系統(tǒng)。 論文的研究內(nèi)容 本文所介紹的太陽 跟蹤裝置采用了光電追蹤方式，可實現(xiàn)大范圍、高精度跟蹤。論文的主要工作包括 : (l)分析太陽運行規(guī)律，比較國內(nèi)外主要的幾種跟蹤方案，提出合理的跟蹤策略 。 (2) 機械部分是實現(xiàn)追蹤目的的關鍵，主要是機械設計和計算，裝配圖及其零件圖。 (3)分析傳感器工作原理，分析該傳感器大范圍、高精度跟蹤的可行性，還要設計光電轉(zhuǎn)換電路。 (4)選取控制芯片，分析系統(tǒng)的硬件需求，設計控制系統(tǒng)。 (5)設計控制方案，及驅(qū)動電路。 論文結(jié)構(gòu) 第一章 ,緒論主要闡述了課題的研究背景、目的及意義，以及國內(nèi)外太陽能的利用現(xiàn)狀、太陽追 蹤方式的發(fā)展現(xiàn)狀。 第二章 ,主要是對太陽自動追蹤系統(tǒng)進行了總體設計，確定了系統(tǒng)的追蹤方式。 第三章 ,太陽自動追蹤系統(tǒng)機械設計部分，主要是機械設計和計算，裝配圖及其零件圖。 第四章 ,自動跟蹤系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) ,光電轉(zhuǎn)換器 ,單片機及其外圍電路 ,步進電動機以及畢業(yè)設計 (論文 ) 第 6 頁 驅(qū)動電路。 第五章 , 課題總結(jié)及展望。 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 7 頁 2 太陽能自動跟蹤系統(tǒng)總體設計 本課題的機械設計方案 圖 24本課題的機械設計方案 機構(gòu)結(jié)構(gòu)：馬達固定在支架上，馬達 8 的輸出軸連接小齒輪，小齒輪與大齒輪 5 嚙合。畢業(yè)設計 (論文 ) 第 8 頁 把齒輪連接著主軸上，主軸安裝在 地板上 (主軸相對于地板可以轉(zhuǎn)動 )，馬達 4 安裝在底部支架的一塊板上，馬達 4 的輸出軸連接絲桿 2，絲桿 2 與可動螺母配合，是搖桿 3 可以有一定的移動量。 機構(gòu)實現(xiàn)自動跟蹤的原理：當太陽光線發(fā)生偏離時?？刂撇糠职l(fā)出控制信號驅(qū)動馬達1 帶動小齒輪 1 轉(zhuǎn)動，小齒輪帶動大齒輪和主軸轉(zhuǎn)動；同時控制信號驅(qū)動馬達 2 帶動小齒輪 2。小齒輪 2 帶動齒圈和太陽能板轉(zhuǎn)動，通過馬達 馬達 2 的共同工作實現(xiàn)對太陽方位角和高度角的跟蹤。上圖為其效果圖。 跟蹤方案的比較選擇 目前國內(nèi)外采用的跟蹤太陽的方法有很多，但不外乎三種方式 [22]: (1)視 日運動軌跡跟蹤； (2)光電跟蹤； (3)視日運動軌跡跟蹤和光電跟蹤相結(jié)合。 本設計的跟蹤方案 光敏電阻光強比較法。 本設計的光敏器件選為光敏電阻。利用光敏電阻在光照時阻值發(fā)生變化的原理，將兩個完全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。如果太陽光垂直照射太陽能電池板時，兩個光敏電阻接收到的光強度相同，所以它們的阻值相同，此時電動機不轉(zhuǎn)動。當太陽光方向與電池板垂直方向有夾角時，接收光強多的光敏電阻阻值減少，驅(qū)動電動機轉(zhuǎn)動，直至兩個光敏電阻上的光照強度相同，稱為光敏電阻光強比較法。 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 9 頁 3 機械設計部分 太陽能自動跟蹤系統(tǒng)機械設計方案 圖 31自動跟蹤系統(tǒng)機械設計方案 機構(gòu)結(jié)構(gòu)：步進電機 8 固定在地板支架上，步進電機 8 的輸出軸連接小齒輪，小齒輪與大齒輪 5 嚙合。齒輪連接著主軸上，主軸安裝在地板上 (主軸相對于地板可以轉(zhuǎn)動 )，步進電機 4 安裝在底部支架，步進電機 4 的輸出軸連接絲桿 2，絲桿 2 與可動螺母嚙合，可動螺母連接著搖桿 3。 機構(gòu)實現(xiàn)自動跟蹤的原理：當太陽光線發(fā)生偏離時?？刂撇糠职l(fā)出控制信號驅(qū)動馬達1 帶動小齒輪 1 轉(zhuǎn)動，小齒輪帶動大齒輪和主軸轉(zhuǎn)動；同時控制信號驅(qū)動馬達 2 帶動 小齒輪 2。小齒輪 2 帶動齒圈和太陽能板轉(zhuǎn)動，通過馬達 馬達 2 的共同工作實現(xiàn)對太陽方位角和高度角的跟蹤。 電池板的選擇及布局分析 太陽能電池板的發(fā)展及種類 太陽能電池是一種近年發(fā)展起來的新型的電池。太陽能電池是利用光電轉(zhuǎn)換原理使太陽的輻射光通過半導體物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N器件，這種光電轉(zhuǎn)換過程通常叫做 “ 光生伏打效應 ” ，因此太陽能電池又稱為 “ 光伏電池 ” ，用于太陽能電池的半導體材料是一種介于導體和絕緣體之間的特殊物質(zhì)，和任何物質(zhì)的原子一樣，半導體的原子也是由帶正電的畢業(yè)設計 (論文 ) 第 10 頁 原子核和帶負電的電子組成，半導體硅 原子的外層有 4 個電子，按固定軌道圍繞原子核轉(zhuǎn)動。當受到外來能量的作用時，這些電子就會脫離軌道而成為自由電子，并在原來的位置上留下一個 “ 空穴 ” ，在純凈的硅晶體中，自由電子和空穴的數(shù)目是相等的。如果在硅晶體中摻入硼、鎵等元素，由于這些元素能夠俘獲電子，它就成了空穴型半導體，通常用符號 P 表示；如果摻入能夠釋放電子的磷、砷等元素，它就成了電子型半導體，以符號 N 代表。若把這兩種半導體結(jié)合，交界面便形成一個 P－ N 結(jié)。太陽能電池的奧妙就在這個 “ 結(jié) ”上， P－ N 結(jié)就像一堵墻，阻礙著電子和空穴的移動。當太陽能電池受到陽光照射時 ，電子接受光能，向 N 型區(qū)移動，使 N 型區(qū)帶負電，同時空穴向 P 型區(qū)移動，使 P 型區(qū)帶正電。這樣，在 P－ N 結(jié)兩端便產(chǎn)生了電動勢，也就是通常所說的電壓。這種現(xiàn)象就是上面所說的 “ 光生伏特效應 ” 。如果這時分別在 P 型層和 N 型層焊上金屬導線，接通負載，則外電路便有電流通過，如此形成的一個個電池元件，把它們串聯(lián)、并聯(lián)起來，就能產(chǎn)生一定的電壓和電流，輸出功率。制造太陽電池的半導體材料已知的有十幾種，因此太陽電池的種類也很多。目前，技術最成熟，并具有商業(yè)價值的太陽電池要算硅太陽電池。 更多畢業(yè)設計資料（含 CAD 圖紙 )，請加 971920800 咨詢