【正文】 步進電機是一種感應(yīng)電機，它的工作原理是利用 電子電路，將直流電變成分時供電的，多相時序控制電流，用這種電流為步進電機供電，步進電機才能正常工作，驅(qū)動。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，當(dāng)步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的。 因為 u2 與 u1 的電壓差值可正可負，從而，可通過單片機來控制步進電機的正反轉(zhuǎn)。若陽光發(fā)生傾斜，使Rl 被陽光照射較 R2 強，即呈低電阻，則 u1u2。當(dāng)陽光正對太陽能板時，光敏電阻 R R2 阻值相等， u u2 電壓相等。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。在光敏電阻兩端的金屬電極加上電壓，其中便有電流通過，受到波長的光線照射時，電流就會隨光強的而變大，從而實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。光照愈強，阻值愈 低。通常采用涂敷、噴涂、燒結(jié)等方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻體 光敏電阻原理圖及梳狀歐姆電極，接出引線，封裝在具有透光鏡的密封殼體內(nèi)，以免受潮影響其靈敏度。在半導(dǎo)體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻，為了增加靈敏度，兩電極常 做成梳狀。額定功率是指光敏電阻用于某種線路中所允許消耗的功率，當(dāng)溫度升高時，其消耗的功率就降低。光敏電阻的光電效應(yīng)受溫度影響較大，部分光敏電阻在低溫下的光電靈敏較高，而在高溫下的靈敏度則較低。伏安特性曲線用來描述光敏電阻的外加電壓與光電流的關(guān)系，對于光敏器件來說，其光電流隨外加電壓的增大而增大。在大多數(shù)情況下，該特性為非線 性。隨著的光照強度的增加，光敏電阻的阻值開始迅速下降。光照特性。光譜響應(yīng)又稱光譜靈敏度，是指光敏電阻在不同波長的單煙臺 大學(xué)文經(jīng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 23 色光照射下的靈敏度。靈敏度是指光敏電阻不受光照射時的電阻值（暗電阻）與受光照射時的電阻值（亮電阻）的相對變化值。外加電壓與暗電流之比稱為暗電阻，常用“ 0LX”表示。 暗電流、暗電阻。 光敏電阻的特性包括： 光電流、亮電阻。 可見光光敏電阻器：包括硒、硫化鎘、硒化鎘、碲化 鎘、砷化鎵、硅、鍺、硫化鋅光敏電阻器等。 紅外光敏電阻器：主要有硫化鉛、碲化鉛、硒化鉛。 光敏電阻器通常由光敏層、玻璃基片（或樹脂防潮膜）和電極等組成。當(dāng)它受到光的照射時，半導(dǎo)體片內(nèi)光敏電阻外形圖和電路符號就激發(fā)出電子 — 空穴對，參與導(dǎo)電，使電路中電流增強。設(shè)計光控電路時，都用白熾燈泡（小電珠）光線或自然光線作控制光源，使設(shè)計大為簡化。光敏電阻器的阻值隨入射光線（可見光）的強弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻值（暗阻）可達 1~10M 歐 ,在強光條件（ 100LX）下，它阻值（亮阻）僅有幾百至數(shù)千歐姆。光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，在外加電場的作用下作漂移運動，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。 (2) 光敏電阻 光敏電阻又稱光導(dǎo)管，常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。世界各國都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展?？梢院敛豢鋸埖卣f，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個現(xiàn)代化項目，都離不開各種各樣的傳感器。一些傳感器的發(fā)展，往往是一些邊緣學(xué)科開發(fā)的先驅(qū)。顯然，要獲取大量人類感官無法直接獲取的信息，沒有相適應(yīng)的傳感器是不可能的?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，進入了許多新領(lǐng)域：例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙，微觀上要觀察小到nm 的粒子世界，縱向上要觀 察長達數(shù)十萬年的天體演化，短到 s 的瞬間反應(yīng)。因此可以說，沒有眾多的優(yōu)良的傳感器，現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ)。在利用信息的過程中，首先要解決的就是要獲取準確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。因此可以說，傳感器是人類五官的延長，又稱之為電五官。而單靠人們自身的感覺器官，在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動中它們的功能就遠遠不夠了。 光敏電阻傳感器 傳感器是一種物理裝置或生物器官，能夠探測、感受外界的信號、物理條件（如光、熱、濕度）或化學(xué)組成（如煙霧），并將探知的信息傳遞給其他裝置或器官。當(dāng)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。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，另將兩個完全相同的光敏電阻分別放置于一塊電池板南北方向邊沿處。 光電轉(zhuǎn)換器 光電轉(zhuǎn)換器接收太陽光，將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，單片機根據(jù)采集來的信號 進行分析比較，得出結(jié)果最終控制步進電動機的轉(zhuǎn)動與轉(zhuǎn)向來達到太陽能電池面板始終垂直于入射光線，從而達到最高效率的利用太陽能。太陽能煙臺 大學(xué)文經(jīng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 21 電池板有兩個自由度。聯(lián)軸器材料選用鑄鋼。金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器：除了具有較好的緩沖減震性能外，承載能力較大，適用于速度和載荷變化較大及高溫或低溫場合。適用于低速、重載、轉(zhuǎn)速平穩(wěn)的場合。 (6) 撓性聯(lián)軸器 具有一定的補償被聯(lián)兩軸軸線相對偏移的能力，最大量隨型號不同而異。 (5) 剛性聯(lián)軸器 剛性聯(lián)軸器不具有補償被聯(lián)兩軸軸線相對偏移的能力，也不具有緩沖減震性能；但結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜。當(dāng)實際載荷超過事前限定的載荷時，保險環(huán)節(jié)就發(fā)生變化，截斷運 動和動力的傳遞，從而保護機器的其余部分不致?lián)p壞，即起安全保護作用。應(yīng)用：正反向變化多，啟動頻繁的高速軸。 (2) 滑塊聯(lián)軸器 半聯(lián)軸器 3上的凹槽與中間滑塊的凸榫→移動副→可補償兩軸偏移特點、應(yīng)用： 無緩沖，移動副應(yīng)加潤滑→用于低速傳動。不 允許兩軸有相對位移，無緩沖。常用聯(lián)軸器有 膜片聯(lián)軸器 ，齒式聯(lián)軸器，梅花聯(lián)軸器，滑塊聯(lián)軸器，鼓形齒式聯(lián)軸器，萬向聯(lián)軸器，安全聯(lián)軸器，彈性聯(lián)軸器及蛇形彈簧聯(lián)軸器。一般動力機大都借助于聯(lián)軸器與工煙臺 大學(xué)文經(jīng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 19 作機相聯(lián)接，是機械產(chǎn)品軸系 傳動最常用的聯(lián)接部件。在高速重載的動力傳動中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動態(tài)性能的作用。 分類還包括球籠式萬向聯(lián)軸器；圓錐碗簧聯(lián)軸器； SWP、 SWC 型十字軸式萬向聯(lián)軸器；彈簧管聯(lián)軸器； WS、 WSD 型十字軸式萬向聯(lián)軸器； WSH 型 滑動軸承 十字軸式萬向聯(lián)軸器；ML 型薄膜聯(lián)軸器； SWZ 型整體軸承座十字軸式萬向聯(lián)軸器。聯(lián)軸器有些已經(jīng)標準化。主要用于兩軸有偏斜或在工作中有相對位移的地方，根據(jù)補償位移的方法又可分為剛性可移式聯(lián)軸器和彈性可移式聯(lián)軸器。主要用于兩軸要求 嚴格對中并在工作中不發(fā)生相對位移的地方，結(jié)構(gòu)一般較簡單，容易制造，且兩軸瞬時轉(zhuǎn)速相同，主要有凸緣聯(lián)軸器、套筒聯(lián)軸器、夾殼聯(lián)軸器等。一般動力機大都借助于聯(lián)軸器與工作機相聯(lián)接。在高速重載的動力傳動中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動態(tài)性能的作用。) (36) =5000h 可知大于預(yù)期計算壽命，所以選擇 6405 軸承符合要求。 38200179。/ 60nP179。 179。 P=( 5500＋ 2700)= 4) 驗算 6405 軸承的壽命： Lh=10178。 2) 用線性插值法求 Y 值。驗算如下： 1) 求 相 對 軸 向 載 荷 對 應(yīng) 的 e 值與 Y 值 。 = (35) (4) 按照軸承樣本或設(shè)計手冊選擇 C=38200 的 6405 軸承 [16]?，F(xiàn)暫選一近似中間值，取 Y=，則 P=( 5500＋ 2700)=8556N (3) 求軸承應(yīng)有的基本額定動載荷值 C=P179。 (1) 求比值 Fa/Fr=2700/5500=e (2)初步計算當(dāng)量動載荷 P， P=fp( XFr+YFa) 因為輕微沖擊，所以載荷系數(shù) fp=～ ，取 fp=。 (34) =7625h5000h 可知大于預(yù)期計算壽命，所以選擇 6406 軸承符合要求。 47500179。/ 60nP179。 179。 P=( 1500＋ 5500)= 4) 驗算 6406 軸承的壽命： Lh=10178。 2) 用線性插值法求 Y 值。驗算如下： 1) 求 相 對 軸 向 載 荷 對 應(yīng) 的 e 值與 Y 值 。 = (33) (4) 按照軸承樣本或設(shè)計手冊選擇 C=47500N 的 6406 軸承?，F(xiàn)暫選一近似中間值，取 Y=，則 P=( 1500＋ 5500)=10908N (3) 求軸承應(yīng)有的基本額定動載荷值 C=P179。 (1) 求比值 Fa/Fr=5500/1500=e (2)初步計算 當(dāng)量動載荷 P， P=fp( XFr+YFa) 因為輕微沖擊，所以載荷系數(shù) fp=～ ，取 fp=。所以，該軸符合要求。=178。設(shè)橫截面受力 F 大約為 70KN。 軸的校核 可知材料的強度極限 [15]； σb =598MPa，屈服極限： σs = 353MPa。 圖 底座 中心軸的選擇 尺寸設(shè)計 選擇軸的直徑為 30mm，長度為 400mm。太陽能電池是一種大有前途的新型電源，具有永久性、清潔性和靈煙臺 大學(xué)文經(jīng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 16 活性三大優(yōu)點 .太陽能電池壽命長，只要太陽存在，太陽能電池就可以一次投資而長期使用；與火力發(fā)電、核能發(fā)電相比，太陽能電池不會引起環(huán)境污染；太陽能電池可以大中小并舉，大到百萬千瓦的中型電站，小到只供一戶用的太陽能電池組，這是其它電源無法比擬的。太陽能電池是一種由于 光生伏特效應(yīng) 而將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能的器件，是一個半導(dǎo)體光電二極管，當(dāng)太陽光照到光電二極管上時，光電二極管就會把太陽的光能變成電能，產(chǎn)生電流。 因此，目前只能小規(guī)模地應(yīng)用于特殊的場合，而大規(guī)模利用在經(jīng)濟上很不合算，還不能與普通的火電站或核電站相競爭。（ 1） 光 — 熱 — 電轉(zhuǎn)換方式通過利用太陽輻射產(chǎn)生的熱能發(fā)電，一般是由 太陽能集熱器 將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換成工質(zhì)的蒸氣，再驅(qū)動汽輪機發(fā)電。這就是光電效應(yīng)太陽能電池的工作原理。專家預(yù)測 太陽能光伏產(chǎn)業(yè) 在二十一世紀前半期將超過核 電成為最重要的基礎(chǔ)能源之一。其中，用于 電子級多晶硅 占 55％左右，太陽能級多晶硅占 45％，隨著 光 伏 產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，太陽能電池對多晶硅需求量的增長速度高于半導(dǎo)體多晶硅的發(fā)展，預(yù)計到 2021年 太陽能多晶硅 的需求量將超過電子級多晶硅。多晶硅的需求主要來自于半導(dǎo)體和太陽能電池。 太陽能電池板材料： 當(dāng)前，晶體硅材料（包括多晶硅和單晶硅）是最主要的光伏材料，其市場占有率在 90％以上 ,而且在今后相當(dāng) 長的一段時期也依然是太陽能電池的主流材料。為能向 AC220V 的電器提供電能，需要將太陽能發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的 直流電 能轉(zhuǎn)換成交流電能，因此需要使用 DCAC逆變器。（四） 逆變器： 在很多場合，都需要提供 AC220V、 AC110V 的交流電源。（三） 蓄電池： 一般為鉛酸電池，一般有 12V 和 24V 這兩種，小 微型系統(tǒng) 中，也可用 鎳氫電池 、鎳鎘電池或 鋰電池 。在溫差較大的地方，合格的控制器還應(yīng)具備溫度補償?shù)墓δ?。太陽能電池板的質(zhì)量和成本將直接決定整個系統(tǒng)的質(zhì)量和成本。各部分的作用為：（一） 太陽能電池板 ： 太陽能電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能發(fā)電煙臺 大學(xué)文經(jīng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 15 系統(tǒng)中價值最高的部分。 圖 太陽能電池板 太陽能電池板發(fā)電系統(tǒng)： 太陽能發(fā)電系統(tǒng) 由太陽能電池組、 太陽能控制器 、蓄電池（組）組成。非晶硅電池 板： 薄膜太陽能電池 、 有機太陽能電池 。既能達到裝置要求又最大限度滿足經(jīng)濟性要求。 (4) 単推 — 単推式 圖 単推 — 単推式 特點：軸向剛度較高，預(yù)緊力大，壽命低，結(jié)構(gòu)簡單。 (3) 雙推 — 自由式 。 (1) 雙推 — 雙推式 圖 雙推 — 雙推式 特點：適合于高剛度，高速度，高精度的精密絲杠傳動系統(tǒng)。L1=4