【正文】 步進電機的分類及工作原理步進電機從其結構形式上可分為反應式步進電機(VR)、永磁式步進電機(PM)、混合式步進電機(HB)、單相步進電機、平面步進電機等多種類型。西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）21⑶ 步進電機的動態(tài)響應快、易于啟停、正反轉及變速。步進電機有以下優(yōu)點：⑴ 在不失步的前提下步進電機的角位移與輸入脈沖數(shù)嚴格成正比。3 VR 7 11 0 KP0 . 7S7 1 SW P B圖 限位開關電路 步進電機驅動與控制模塊 步進電機概述步進電機是將電脈沖信號轉變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制組件。本跟蹤系統(tǒng)方位角轉動范圍是177。西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）20 開關量輸入電路為了使跟蹤平臺在方位角方向上夜間歸位，安裝一個行程開關（限位開關） ，用于控制機械設備的行程及限位保護。C8051F330的ADC0子系統(tǒng)有6種A/D轉換啟動方式，由ADC0CN中的ADC0轉換啟動方式位（AD0CM20）的狀態(tài)決定采用哪一種方式。AMUX0、數(shù)據(jù)轉換方式及窗口檢測器都可用軟件通過特殊功能寄存器來配置（見圖 ） 。從復位開始到退出復位狀態(tài)要經過一個延時；該延時隨著 VDD 上升時間的增大而減?。╒DD 上升時間被定義為 VDD 從 0V 上升到 VRST的時間） 。從外部復位狀態(tài)退出后，PINRSF 標志（）被置“1” 。西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）18SCLK7RST5X12X23GND4VCC1 8VCC2 1I/O 6U41DS1302BT413V5VC41C42Y41圖 外部時鐘電路 復位電路外部復位。RST：復位，用于對芯片操作。DS1302 與單片機的通信僅需三根線即 SCLK（串行時鐘線） 、I/O（數(shù)據(jù)線） 、RST（復位線） 。采用雙電源(主電源和備用電源)供電。所以我們并不需要采用高速的并行時鐘，而采用一般的串行時鐘就可以滿足要求了，這樣可以節(jié)省單片機的 I/O 口以備他用。 外部時鐘電路由于光電跟蹤控制系統(tǒng)存在一定的缺陷，例如早上陰天的話不能夠跟蹤到太陽光，會造成跟蹤系統(tǒng)在跟蹤時觸碰行程開關，造成強制歸位，引起誤操作。電源電壓模塊圖見圖 .IN1 OUT 3GND2U21MC78M05ACTVIN3GND2VOUT 1U22AS117 5VDC12VC21100uf C24100ufC2510uf3VIN10SHDN5VL11GND1GND8GND9GND12GND16PGND 13PGND 14PGND 15LX 2LX 3LX 4FB 7COMP 6U31MAX618EEEC321uf C3656pfC34110ufDC12VD31 24R31150kR3210kC3550ufC31100ufL3134uh圖 電源電壓MAX618 芯片輸出電壓的大小由 R31 和 R32 的阻值決定。其結構圖見圖 。開路電壓≥550mv。硒光電池在可見光譜范圍內有較高的靈敏度，峰值波長在附近，適宜測可見光。光電池的開路電壓是指當光電池外接電阻為無窮大時，該電阻上所測得的電壓即為開路電壓。它是基于光生伏特效應制成的，是發(fā)電式有源組件，具有較大面積的結，當光照射在結上時，在結的兩端出現(xiàn)電動勢。測量光電池的生要功能是作為光電探測用，對它的要求是線性范圍寬、靈敏度高、光譜響應合適、穩(wěn)定性好、壽命長，它被廣泛地應用在光度、色度、光學精密計量和測試中。光電轉換電路可以使用集成運算放大器。信號采集處理電路如圖 。當跟蹤裝置轉到極限位置時，為了保護設備同時為第二天跟蹤做好準備和避免電纜纏繞，需返回初始位置。非正常情況下：如果是陰天，光電傳感器檢測到的兩電壓信號相等，所以輸出的電壓差信號為零，這時可用軟件實現(xiàn)時鐘優(yōu)先。如果是陰天等不正常情況下我們就用軟件啟動時鐘跟蹤優(yōu)先，以確保系統(tǒng)的正常運行。這樣能在任何氣候條件下使聚光器得到穩(wěn)定而可靠的跟蹤控制。但是，將視日運動軌跡跟蹤和光電跟蹤相結合就能克服兩者的缺點。在這些裝置中，光電管的安裝靠近采光板，調整采光板的位置使采光板對準太陽、硅光電池處于陰影區(qū)；當太陽西移時采光板的陰影偏移，光電管受到陽光直射輸出一定值的微電流，作為偏差信號，經放大電路放大，由伺服機構調整角度使跟蹤裝置對準太陽完成跟蹤。如果能夠在太陽高度和赤緯角的變化上都能夠跟蹤太陽就可以獲得最多的太陽能，全跟蹤即雙軸跟蹤就是根據(jù)這樣的要求而設計的。②焦線南北水平布置,東西跟蹤；③焦線東西水平布置,南北跟蹤?，F(xiàn)就這三種跟蹤方案做一個簡要的介紹和比較。及+30176。相應的時間為 24h，每 1h 地球自轉的角度定義為太陽時角 ω，則ω＝360176。西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）9圖 傾斜面有關幾何角度b. 角度之間的關系和有關公式采光組件所獲得的太陽輻射量主要取決于太陽入射角 θ，而 θ 是太陽赤緯角 δ、太陽時角 ω、地理緯度 φ、采光組件傾斜角 β、采光組件方位角 γ和的函數(shù)，它們的具體關系是:()其中太陽赤緯角 δ 可由 Cooper 方程式()近似計算：n：一年中的天數(shù)，如：在春分，n=81，則 δ=0。并規(guī)定，向西為正，向東為負。太陽高度角 α 和太陽方位角 γs:從地面某一觀測點向太陽中心作一條射線，該射線在地面上有一投影線，這兩條線的夾角 α 叫做太陽的高度角。a. 有關角的定義假如太陽能采光組件的傾斜角度和方位角已經確定，要計算入射在采光組件表面上的太陽直射輻射的能量，就必須定義一些角度。均勻地增加到 360176。α。a. 地平坐標系以地平圈為基本圈，天頂為基本點，南點為原點的坐標系叫做地平坐標系，如圖 所示。在地球圍繞太陽公轉的一年中有四個特殊的日期，這就是受地球傾斜運動影響最大的冬至和夏至以及不受地球傾斜運動影響的春分和秋分。在自轉的同時。③研究和設計出太陽跟蹤控制系統(tǒng)方案。 課題的主要類容因光伏電池的輸出特性受外界因素影響較大，如何對光伏系統(tǒng)進行有效控制使其能夠工作在最佳的狀態(tài)，有效的利用太陽能，從而能夠產生更多的電能，是一個非常重要的課題。1992 年推出了太陽灶自動跟蹤系統(tǒng)，1994 年《太陽能》雜志介紹了單軸液壓自動跟蹤器，完成了單向跟蹤，國家氣象局計量站在 1990 年研制了 FST 型全自動太陽跟蹤器，成功的應用于太陽輻射觀測。2022 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，采用鋁型材框架結構，結構緊湊，重量輕。 國內外研究現(xiàn)狀分析國外對太陽跟蹤的研究歷來比較重視。解決這一問題應從兩個方面入手，一是提高太陽能設備的能量轉換率，二是提高設備的能量接收效率，前者屬于能量轉換領域，還有待研究，而后者利用現(xiàn)有的技術則可解決。太陽能作為一種清潔無污染的能源，發(fā)展前景非常廣闊，太陽能發(fā)電已成為未來全球解決能源危機的最具獨特優(yōu)勢的重要途徑。近來在這方面的研究有所增加，人們期盼出現(xiàn)突破性的進展。近來報道不多。光化學轉換。光電轉換。這種途徑雖最古老，但發(fā)展的最成熟、普及性最廣、工業(yè)化程度很高。 太陽能利用的基本方式西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）5太陽輻射能實際上是地球上最主要的能量源泉?？磥恚谖覈涌觳捎锰柲苁怯泻芎玫幕A的。隨著無錫尚德太陽能電力有限公司成功登陸納斯達克，國內掀起一股進軍光伏產業(yè)的熱潮。我國光伏產業(yè)發(fā)展從 20 世紀 50 年代開始研究，到 70 年代開展空間應用和地面應用，光伏產業(yè)初步形成實際上是從 20 世紀 50 年代中后期開始，并在 90年代以后才得到迅速發(fā)展。近幾年來發(fā)達國家的“零能房屋”已有相當發(fā)展水平，許多國家的政府（如美國、德國）還制定了太陽能在國家總能源消耗中的所占比例應超過 20％的計劃，如德國實施的綠電計劃—10 萬家屋頂光伏發(fā)電計劃自 1999 年開始實施，2022 年該計劃順利完成。這項技術使這家發(fā)電廠的發(fā)電能力比普通太陽能發(fā)電廠高出 35％。德國 2022年太陽能投資為 37 億歐元，與風電和生物能一樣同屬發(fā)展最快的新能源之一。日本政府的目標是，在 2030 年之前要將住宅用太陽能電力容量(現(xiàn)在為 130 萬千瓦)擴大到 30 倍。日本政府決定將在 2022 年成立由國內外專家組成的國際研究機構，專門從事低成本新型太陽能板的研制開發(fā)，并在年度預算中列入相關經費 20 億日元。美國頒布一系列優(yōu)惠政策， 2022 年能源政策法規(guī)定，光伏系統(tǒng)投入費用可免稅 30%。根據(jù)歐洲、日本等能源機構預測，2020 年，光伏發(fā)電將占到全球發(fā)電量的 1％，2040 年將占到全球發(fā)電量的21％，2050 年左右，太陽能將成為全球主力替代能源 [78]。由此可見，面對日益嚴重的能源危機，根本出路在于盡快從采用煤石能轉而采用太陽能，即從地下能時代轉向天上能時代，或稱太陽能時代。國務院參事、中國可再生能源協(xié)會理事長石定寰在上海召開的“第二屆中歐國際太陽能光伏產業(yè)發(fā)展論壇”上預計，2022 年中國太陽能光伏發(fā)電裝機容量達 1GW，2022 年預計達5GW，2O2O 年達 20GW。與同緯度的其它國家相比，與美國相近，比歐洲、日本優(yōu)越得多，因而有巨大的開發(fā)潛能。有專家預測，到 2020年前后，中國有可能成為世界第一大油品進口國 [13]。而且，隨著中國的工業(yè)化和城市化進程，在基礎設施建設和民用建筑階段，能1 緒論2源需求量特別大，西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）2目前能源消費總量已經接近歐盟 15 國的總量。資料表明，作為世界上最大的發(fā)展中國家，我國目前能源生產量僅次于美國和俄羅斯，居世界第 3 位；基本能源消費占世界總消費量的 %，僅次于美國，居世界第 2 位，可見我國已經成為一個能源生產和消費大國。資料表明，按照現(xiàn)在已經探明的儲量及開采速度，到 21 世紀 80 年代，石油、天然氣資源將枯竭。到了現(xiàn)代工業(yè)經濟社會階段，主要是煤石能源(煤炭、石油、還有天然氣、地熱能等)，可稱為煤石能時代，或地下能時代。 RS485。關鍵詞：太陽能；自動跟蹤；傳感器；單片機；RS485；步進電機IVSolar photovoltaic energy sources tracking control system ——The hardware partAbstractWith the development of modern society and the lack of resources. People on solar, wind and other green clean energy demand are being intense. In today, puter, opticalelectronic, power electronics and other manufacturing and application technology is being mature, this also attract the attention of scientific workers and has bee a hot topic.In the solar energy utilization, analysis indicated shows that receiving rate of pointing device is lower as 35% than the tracking device, and in all current device conversion rate roughly is 10%~20%. Therefore, by analyzing the principle of the solar tracking devices in nation and oversea, a solar tracking system which its elevation and azimuth is adjusted separately was designed in this dissertation. The MCU was used to control the rotation angle and control the step motor by sending off the pulse. So, the system can control the tracking device to be the optimal place which is lighted by sun in the day. The system has simple structure, low cost and high tracking precision. It can be widely used in the west and the remote areas’s energy supply systemssolar power system, and it has certain practical value.In the paper, the designed solar tracking and drive control system are mainly posed of four majo