【正文】 如圖 41 所示，表明已進入 Proteus 。 ERC 報告可以列出可能的連 線錯誤，如末連接的輸入、矛盾的輸出及未標注的網(wǎng)絡標號等問題都會在報告中指出。特性定義會提供大量的特性描述，當要修改元件時，元件的特性定義將顯示在編輯區(qū)域內(nèi)。某些元件的特性直接影響到軟件的功能和特性 (如 PCB 封裝或仿真 )并且用戶也可以添加自己的特性。 （ 7） 復合元件 ISIS 智能原理圖輸入系統(tǒng)的元件庫表達方式有很多種，無論是單個元件、同態(tài)復合元件、異態(tài)復合元件，還是連接器，都可以在原理圖上以獨立引腳的形式來表達，不需要所有的線都連到一 個獨立元件上。所以總線能夠用一條線來控制 ，從而節(jié)省了繪圖所需要的時間和空間。 （ 4） 層次設計 ISIS 智能原理圖輸入系統(tǒng)支持層次構(gòu)圖的設計，模塊可以畫成標準 的元件，特殊的元件能夠被定義為通過電路圖表示的模塊，并且能夠隨意的 設定層次，在使用中還 能夠去掉不需要的元器件。自動走線也能在元件移動的時候操作從而自動解決相應的連線問題，并且原來的齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 21 節(jié)點能夠自動重新布置或移除。 （ 3） 自動走線 ISIS 智能原理圖輸入系統(tǒng)在布線的時后只要單擊想要連接的兩個元件的引腳，就能簡單地實現(xiàn)連線。 （ 2） 非常好 的 界面 ISIS 智能原理圖輸入系統(tǒng) 非常的智能 ， 我們 只 要電機 擊元件的引腳就 可以完成 系統(tǒng)電路圖的 布線。 ISIS 智能原理圖繪制系統(tǒng) ISIS 智能原理圖繪制系統(tǒng)是 Preoteus 系統(tǒng)的中心，它具有設計繪畫和控制原理圖的超強功能。 （ 4） 軟件中包含了非常多的存儲芯片和其他常用的元器件。 （ 2） 包含 模擬 的 電路仿真、數(shù)字 的電路仿真和其他模塊構(gòu)建的系統(tǒng) 仿 真、調(diào)試器 、LCD 系統(tǒng)仿真的功能； 而且還包含多種虛擬器件，例如信號發(fā)生器、 示波器、分析儀。它是目前世界上唯一能使電路仿真軟件、 PCB 設計軟件和模擬模型仿真軟件融合到一起的設計平臺，下面是它的特點 和 ISIS 繪制系統(tǒng)的特性 [33]。 本裝置為機電一體裝置，采用兩個電機雙維錯位放置， 通過 四個光敏電阻交叉對比所受光照強度，當該板未對準太陽時，因角度差會造成兩兩對應的光敏電阻上所接受的光強不同，從而產(chǎn)生微弱的壓差，該壓差與標準壓差送入四通道電壓比較器芯片LM324 中進行比較輸出 ，得出四路高低電平的信號變化，該變化信號就是太陽方位的實時反應 ，輸出的 四路信號送入 H 橋電機驅(qū)動芯片 L293D 中，驅(qū)動兩電直流電機按相應的方位進行位移，當位移過程中，控制板對準太陽時，芯片無輸出，電機進入鎖定狀態(tài) ，從而達到實時檢測跟蹤太陽光的目的 。 （ 5） 輸出晶體管安全工作區(qū)保護 [32]。 （ 3） 熱過載保護。 LM7806 芯片的特點： （ 1） 最大輸出電流為 。它的接線方式為：字面向自己時，最左邊是 1 腳，中間是 2 腳，最右邊是 3 腳。雖然是按照固定電壓值來設計的，但是當接入適當?shù)耐獠科骷?，就能獲得各種不同的電壓和電流。每種類型由于內(nèi)部電流的限制，以及過熱保護和安全工作 區(qū)得保護，使它基本上不會損壞。 7 79 后面經(jīng)常出現(xiàn) L或 H 或空白代表額定電流，如 78L12 代表輸出 +12V 的電壓。 圖 33 LM324 的 管腳排列圖 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 18 LM324 技術(shù)參數(shù)如下： 表 33 LM324 的技術(shù)參數(shù) 型號 工作溫度 電壓范圍 放大器數(shù)目 針腳數(shù) LM324 0℃ 到 +70℃ 3V到 32V 4 14 三端穩(wěn)壓 芯片的選取 為了保護系統(tǒng)電路，我 選用的是三段穩(wěn)壓電路，它可以起到降壓、穩(wěn)壓的作用。15V電源標準的 5V電源電壓。應用領域包括傳感器放大器，直流增益模塊和所有傳統(tǒng)的運算放大器現(xiàn)在可以更容易地在單 電源系統(tǒng)中實現(xiàn)的電路。 LM324 系列由四個獨立的，高增益，內(nèi)部頻率補償運算放大器，其中專為從單電源供電的電壓范圍經(jīng)營。四通道電壓比較器中的每個都能夠用圖 33 的引腳表示出來，該元器件包含 5 個引腳， 2 個輸入端信號為 “+”、 “”， 電源正負兩個電源可以用 “V+”、 “V”表示，輸出端為 “Vo”。 LM324 四通道電壓比較器的功能是比較兩個電壓的大?。ㄓ幂敵鲭妷旱母呋虻碗娖?，表示兩個輸入電壓的大小關(guān)系）： 當 “+”輸入端電壓高于 “－ ”輸入端時，電壓比較器輸出為高電平；當 “+”輸入端電壓低于 “－ ”輸入端時，電壓比較器輸出為低電平；可工作在線性工作區(qū)和非線性工作區(qū)，工作在線性工作區(qū)時特點是虛短、虛斷；工作在非線性工作區(qū)時特點是跳變、虛斷。電壓比較器采用集成電路原理，它是由運算放大器發(fā)展而來的，比較器電路可以看作是運算放大器的 一種應用電路。通過將電機的兩個導線連接在L293D 模塊的各半邊，能夠使 L293D 輸出的控制信號來控制兩個直流電機在豎直和水平方向上正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，最終達到對太陽光線檢測跟蹤的目的。 L293D 的另一個特性是每個驅(qū)動器有一個允許信號。這些大的尖峰信號是由電流斷開時正在消失的磁場引起的。C 36V 600mA 4 4 第一個也許也是最重要的一項功能是 4個驅(qū)動器中的每一個都有嵌位二極管來抑制電機關(guān)斷時的反 EMF。每個 293LD有三個輸入信號 12EN 、 1IN 、 2IN ，其中 12EN 接電源， 1IN 、 2IN 接芯片的輸入信號 ， 當 1IN 、 2IN 接高、低電平時 電機正轉(zhuǎn)， 相 反 電機反 著轉(zhuǎn) [29]。轉(zhuǎn)軸的 正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)可以通過 修改 293LD參數(shù) 來決定，其余形式的信號能夠用在 PWM上。 293LD的內(nèi)部這樣連接好處特別多，比如可以形成連續(xù)的電流、兩個直流電機可以在豎直和水平方向做空間運轉(zhuǎn)。cm) 空載電流(mA) 尺寸不含軸（ mm） 重量 (g) S50k DC24 42 32 60 50*36 65 直流減速電機驅(qū)動芯片的選 取 為了使電機在轉(zhuǎn)動過程中更加準確 的對太陽光的實時位置進行檢查和跟蹤，這里將用到 L293D作為兩個 12V直流減速電機的驅(qū)動芯片 [28]。 在本設 計中，考慮到驅(qū)動電機帶動的負載較小，故選用了型號為 S50K 的 12V直流減速電機。 （ 6） 減速電機才用了系列化、模塊化的設計思想，有廣泛的適應性， 有極其多的電機組合、安裝位置和結(jié)構(gòu)方案，可按實際需要選擇任意轉(zhuǎn)速和各種結(jié)構(gòu)形式 [27]。 （ 4） 振動小，噪音低，節(jié)能高，選用優(yōu)質(zhì)段鋼材料，鋼性鑄鐵箱體，齒輪表面經(jīng)過高頻熱處理。 （ 2） 節(jié)省空間，可靠耐用，承受過載能力高，功率可達 95KW 以上。使用減速電機的優(yōu)點是簡化設計、節(jié)省空間。通常由專業(yè)的減速機生產(chǎn)廠進行集成組裝好后成套供貨。減速電機是指減速機和電機（馬達）的集成體。 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 15 直流減速電機，即齒輪減速電機，是在普通直流電機的基礎上，加上配套齒輪減速箱，齒輪減速箱的作用是，提供較低的轉(zhuǎn)速，較大的力 矩。 低速直流電機是一 種小體積、低轉(zhuǎn)速、大轉(zhuǎn)矩的特種控制電機，其由多級特種鋼制減速器和直流馬達組成，尺寸小、重量輕、轉(zhuǎn)速低、結(jié)構(gòu)集成化但是轉(zhuǎn)矩非常 大， 非常適合在有限的 空間 并需要大轉(zhuǎn)矩工作的特別 場合。 根據(jù)高速直流電機的諸多特點，我們可以發(fā)現(xiàn)它在要求轉(zhuǎn)速較高、場地 遼闊和需要特定運轉(zhuǎn)要求的地方特別適合。 （ 3） 能夠根據(jù)使用者的要求快速的停止和運轉(zhuǎn)，延遲非常小。 高速直流電機具有以下特點： （ 1） 調(diào)節(jié)速度的功能良好，速度較高、 實用、應用廣泛。在挑選直流電動機時，需要根據(jù)系統(tǒng)對轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和所能提供的功率綜合考慮來選擇不同的電動機。 直流電機的選 取 本太陽光點檢測跟蹤系統(tǒng)要求能夠比較準確的檢測太陽位置，因此要求驅(qū)動電機能夠準確的把電信號轉(zhuǎn)化為兩個電機橫縱軸上的位移。對于某額定工作電壓的直流 電動機來說，在允許范圍內(nèi)提高供電電壓可以增加轉(zhuǎn)速，降低電壓可減少轉(zhuǎn)速。一般玩具中使用的都是直流低速低壓電動機，電動機底部一般會有兩個管腳（或引線）用于供電，其額定工作電壓為 3V，電流 （不帶載），轉(zhuǎn)速為 5600~6800r/mim。 圖 31 光電檢測 系統(tǒng)的整體 結(jié)構(gòu) 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 14 直流電機的 特性和選 取 直流電機的 特性 直流電動機（ DC motor） 是一種將直流電轉(zhuǎn)換成機械能的裝置。 光電檢測系統(tǒng)的工作原理及各個部分的功能：該系統(tǒng)采用四個光敏電阻對太陽光入射角進行光電檢測， 交叉對比所受光照強度，當該板沒有 對準太陽時，因角度差會造成兩兩對應的光敏電阻上所接受的光強不同，從而產(chǎn)生微弱的壓差，該壓差與標準壓差送入四通道電壓比較器 LM324 芯片中進行比較輸出，得出四路高低電平的信號變化，該變化信號就是太陽方位的實時反應，再將輸出的四路信號送入 H 橋電機驅(qū)動芯片 L293D中，驅(qū)動兩個直流電機按相應的方位進行正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，當位移過程中，控制板對準太陽時，芯片無輸出，電機進入鎖定狀態(tài)，最終達到跟蹤太陽光線的目的。 通過對目前多種太陽能采集裝置的機械結(jié)構(gòu)的收集和對比，再在幾種比較合適的結(jié)構(gòu)的基礎上進行一些修改以更加符合本設計的要求，最終得到系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) 。同時，此跟蹤系統(tǒng)的設計還必須本著造價低廉、可靠性高、結(jié)構(gòu)簡潔的 原則進行。本章還簡要的敘述了太陽光入射角光電檢測系統(tǒng)的基本 構(gòu)成，闡述了太陽能的照射規(guī)律從而為以后的檢測系統(tǒng)的設計提供一個理論基礎，并且闡述了各個組成部分的功能和實現(xiàn)方法，為后面的章節(jié)做鋪墊。 本章 小結(jié) 本章節(jié)對課題研制的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)提出了具體的要求，即經(jīng)濟、結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠等，此次設計的研究要以此為方向。 所以在這里我們選用的是 第三 類 光電壓差 式 跟蹤 方案 ， 系統(tǒng) 采用兩個電機雙維錯位放置，通過控制板驅(qū)動平臺轉(zhuǎn)動，達到將平臺最終對準太陽的目的 。 控制系統(tǒng)原理：采用四個光敏電阻交叉對比所受光照強度，當該板未對準太陽時，因角度差會造成兩兩對應的光敏電阻上所接受的光強不同，從而產(chǎn)生微弱的壓差，該壓差與標準壓差送入 電壓比較器芯片中進行比較輸出 ， 得出四路高低電平的信號變化，該變化信號就是太陽方位的實時反應信號，這四路信號送入 H橋電機驅(qū)動芯片中，驅(qū)動兩電直流電機按相應的方位進行轉(zhuǎn)動、位移，當位移過程中， 控制板對準太陽時，芯片無輸出，電機進入鎖定狀態(tài)，進而實現(xiàn)了對太陽光的實時跟蹤。此類追蹤方式大多應用在科學研究領域，所以最要深入研究的是裝置的精確程度，這類裝置的成本是非常昂貴的 [23]。用于這類科學研究的裝置一般包括兩種：一種是望遠鏡式，它的光電轉(zhuǎn)換裝置和太陽的入射光線垂直。0?? )， 可以得到 1? 和 2? 。0?? ，由此可以推出： c os( ta n ta n )ar? ? ??? (215) 因為 ? (上午 為 176。0?? 。0?? ，在西南方向時， 176。0?? ， 下午為 176。15 ； 在中午的時候 176。120 ； t 作為北京的標準時間[22]。 0t 代表太陽時間 ，在試驗中我們最好能使 用 0t 來提高運算準確度。 ? 的表達式如下 ： s in s in s inc o s c o s c o ssss? ? ?? ???? (210) 式 (28)和 (210)里 ? 和 ? 跟時間有關(guān)系。?? ，冬至 為 176。這里的 ? 被叫做緯度夾角， ? 被叫做 赤緯夾角 ，當秋分和春分來臨時 176。 太陽在 地球上的方位可以用 太陽高度角 ? 和方位角 ? 來決定。在太陽下山后，檢測系統(tǒng)不再對太陽進行追蹤，根據(jù)之前設定的程序 將跟蹤裝置復位回原點。 在對系統(tǒng)的追蹤參數(shù)進行一系列的設置，跟蹤裝置將根據(jù)太陽的運行規(guī)律做出相應的轉(zhuǎn)動。 視日運動軌跡跟蹤 不論是采用極軸坐標系統(tǒng)還是地平坐標系統(tǒng)， 都可以用函數(shù)表達式計算出 太陽運行的 路線，從而對太陽方位的改變進行估量和檢測 [18]。 60年過后在一篇叫做《太陽自動追蹤》的期刊上發(fā)表了單軸光壓自動追蹤裝置，設 備用到了一個軸追蹤，同時我國氣象衛(wèi)星站研發(fā)了新的全智能太陽追蹤裝置，在對太陽照射檢測已 投入 使用 [17]。 在我國也有很多相關(guān)的科學家對光電檢測追蹤的技術(shù)展開了研發(fā)。 Godman 也研發(fā)了一套追蹤設備，它可以經(jīng)過軸線做一個大的旋轉(zhuǎn)平臺能夠完 成由東向西的追蹤太陽光線，它的軸線運行長度非常的大，其裝置的表面 由許多接受器構(gòu)成，這樣能夠大量增加夏天光電轉(zhuǎn)換的利用率 [14]。 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 9 太陽光檢測跟蹤裝置的比 較和 選擇 目前，國外 諸多科學家對太陽光自動追蹤設備都有所研究，美國的一個科學家叫做Blackae，他于 2021年研究出了一種單軸檢測追蹤裝置，并且成功實現(xiàn)了由東向西的自動追蹤，南北的方向可以由操作 人員改變，此裝置使得太陽能得利用率增長了 15個百分點。 利用太陽 方位角 和高度角的數(shù)學計算公式 ，就可以在固定 的 緯度，固定 的時段計算出太陽在這個條件下的位置。 中午十二點 ， 0?? ，cos 1?? ， 由 (23)可以得到： si nh si n si n c os c os c os( )? ? ? ? ? ?? ? ? ? 由 c os( ) sin[ 90 ( ) ]?