【正文】 ? ? ?? ? ? ?可得出： s inh s in[90 ( )]??? ? ? (24) 中午十二點(diǎn) ， 如果其方向在赤道的南邊， ? ? s inh s in[90 ( )]??? ? ?可 以得到 ， 90h ??? ? ? (25) 若再中午十二點(diǎn)時(shí)太陽(yáng)正對(duì)遲到中心，由 ??? 可以得到 h=90176。太陽(yáng)的時(shí)角用 ? 表示，它 可以這樣表示：在中 午 0?? ，每隔一個(gè)小時(shí) 增加十五度，早 上是正的，下午是負(fù) 的 。2327? ′ 。夏天最大 的角度變化為 夏至 值 日的176。一年里 ，太陽(yáng)赤緯 角度每天都發(fā)生變化，但不會(huì)大于 176。冬至之后，太陽(yáng)中午的高度慢慢變大，白天持續(xù)的時(shí)間變長(zhǎng)， 太陽(yáng)每天的升起和下 落點(diǎn)又逐漸接近正西和正東，一直到春分之日又開(kāi)始循環(huán) [32]。 每年的十二月二號(hào)是這一年的冬天來(lái)臨之日。二十三號(hào)之后，每天太陽(yáng)升起和降落的地點(diǎn)逐漸向南邊偏移。 每年的九月二十三號(hào)是這一年的秋天來(lái)臨之日。 每年的六月二號(hào)是這一年的夏天來(lái)到之日，在中午 12點(diǎn)其高度角是這一年中最大的，白天的持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，與此同時(shí)夏天來(lái)臨了。90 ?? ，在這之后太陽(yáng) 的落下點(diǎn)慢慢往北邊移動(dòng)，黑天的時(shí)間開(kāi)始縮短，相反白天的持續(xù)時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，在中午時(shí)太陽(yáng)的 176。90 ?? ，其中 ? 可以看做我們考察點(diǎn)得地球緯度。在太陽(yáng)自轉(zhuǎn)過(guò)程中，太陽(yáng)從東邊升起而在西邊落下，此時(shí)白天和黑天是一樣長(zhǎng)的。 每年的 三月十二號(hào)是這一年的春分之日 ， 太陽(yáng)開(kāi)始自南向 北逐漸向地球的軸線靠近，即 176。所以我們的地球 在 自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn) 時(shí)在軌道的位置也不盡相同，因此太陽(yáng)光線照射到地球的各個(gè)角落的角度也就不一樣了，這就產(chǎn)生了每個(gè)季節(jié)的氣候條件都不同的現(xiàn)象。地球自身旋轉(zhuǎn)的軸線與公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的軌跡平面的垂直方向的 相交的 角度約為 176。 地球在自身旋轉(zhuǎn)的同時(shí)還要圍繞太陽(yáng)在一個(gè)近似橢圓的軌跡上進(jìn)行公轉(zhuǎn)。 太陽(yáng)照射 規(guī)律 地球圍繞太陽(yáng)的運(yùn)行規(guī)律 大家都知道，太陽(yáng)每天圍繞南北極的軸線自東向西旋轉(zhuǎn)一圈。 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要使系統(tǒng)機(jī)構(gòu)盡量簡(jiǎn)潔，避免過(guò)于復(fù)雜和昂貴，要便于安裝和維護(hù)。 本系統(tǒng)的整體研發(fā)要求是經(jīng)濟(jì)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠。對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行電能轉(zhuǎn)換的時(shí)候，由于太陽(yáng)的位置是隨著時(shí)間的變化而改變的，如果采用固定式的太陽(yáng)能接收裝置，此裝置的位置無(wú)法隨太陽(yáng)改變，只能在固定時(shí)段有效的吸收太陽(yáng)能，在其他時(shí)段的吸收效率就十分低下，因此，要使太陽(yáng)能的吸收效率提高，采用太陽(yáng)跟蹤系 統(tǒng)對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤是可行和有效的。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第 2 章 太陽(yáng) 光電檢測(cè)系統(tǒng)的 整 體設(shè)計(jì) 光電檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 本系統(tǒng)研制的出發(fā)點(diǎn)是更加有效的利用太陽(yáng)能。 第四章 ， 主要是 系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì) ，其中 包括 proteus 軟件 的介紹和 每一步的仿真 過(guò)程 。 第二章 ，主要是對(duì)太陽(yáng)光入射角光電檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行總體的設(shè)計(jì)，確定了系統(tǒng)最佳的跟蹤檢測(cè)方案 。為太陽(yáng)能的利用提出了更有效的方式方法，對(duì)于現(xiàn)階段的能源危機(jī)提供了 一定的幫助。因此課題研究的主要目的是設(shè)計(jì)出一種基于光電傳感器的太陽(yáng)光線自動(dòng)跟蹤檢測(cè)裝置，該裝置能自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)光線的運(yùn)動(dòng)，保證太陽(yáng)能設(shè)備的能量轉(zhuǎn)換部分所在平面始終與太陽(yáng)光線垂直，使接受到的太陽(yáng)能始終保持最大化，從而提高設(shè)備對(duì)太陽(yáng)能的利用率。高度角 方位角式光電檢測(cè)追蹤方式的特點(diǎn)是追蹤靈敏度高，而且太陽(yáng)能發(fā)電裝置的光電轉(zhuǎn)換部分的承重始終在 主軸線的平面里，因此機(jī)械部分的設(shè)計(jì)不是特別復(fù)雜 [10]。太陽(yáng)能光伏發(fā)電設(shè)備的方為軸線和地表垂直， 另外一 個(gè)軸線和方位軸相垂直，叫做 俯仰 軸。 發(fā)電裝置 正常 檢測(cè)時(shí)繞著極軸轉(zhuǎn)動(dòng)，它轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢和地球轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢同向且大小相等，方向不同從而追蹤其方位角，一般情況下是隨著月份和天氣的改變做出調(diào)整，對(duì)太陽(yáng)光更好的進(jìn)行雙軸檢測(cè)，此追蹤方式比較簡(jiǎn)單，只是設(shè)備的軸線 承重性能需要加強(qiáng)。 雙軸 檢測(cè) 追 蹤 雙軸檢測(cè) 追 蹤 分為兩個(gè)形式：高度 方位式追蹤和軸線追蹤。如果用此方案追蹤太陽(yáng)光，太陽(yáng)能利用率不會(huì)特別高，因?yàn)樵谌熘袃H有 12點(diǎn)的時(shí)候，太陽(yáng)光線和追蹤裝置的軸線是相互垂直的，這個(gè)時(shí)間段 裝置的利用率是最高的；但是在上午或者晚上太陽(yáng)全是斜著照射。 3個(gè)形式都為單軸的檢測(cè)跟蹤，他們的原理差不多。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 太陽(yáng)入射角光電檢測(cè) 跟蹤技術(shù)現(xiàn)狀 目前，太陽(yáng)追蹤系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)追蹤太陽(yáng)的方法很多，但是不外乎采用如下三 種 檢測(cè) 方式： 單軸檢測(cè)跟蹤、雙軸檢測(cè)跟蹤、高度角 —方位 角光電檢測(cè)跟蹤。 雖然我國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電水平有了相當(dāng)程度的提高，但是離大規(guī)模的應(yīng)用推廣還有很大的距離，光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)還處于成長(zhǎng)期 ，我們還應(yīng)該向發(fā)達(dá)國(guó)家引進(jìn)最新的技術(shù) [7]。 我國(guó)在太陽(yáng)能光伏發(fā)電方面的建設(shè)也有所成效，相對(duì)大一些的有西藏 雙湖 100KW 發(fā)電站， 新疆北塔山牧場(chǎng)作為我國(guó)當(dāng)前最大的新疆發(fā)電站每年可以發(fā)電 200KW[6]。各地地區(qū)太陽(yáng)照 射 能 量 約 為 ? 2/J m a? ，平均 值為? 2/J m a? 。 太陽(yáng)能 發(fā)電是 對(duì)太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)的重要形式 ， 各個(gè)地區(qū) 開(kāi)發(fā) 利用太陽(yáng)能政策的提出，和“光明 ”工程的落實(shí) ， 太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)獲得了很快的 發(fā)展 。太陽(yáng)能 在新資源開(kāi)發(fā)中有著 相當(dāng) 大 的優(yōu)勢(shì)，據(jù)美國(guó) 科學(xué)家對(duì)太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)進(jìn)行了預(yù)測(cè)，在 40 年后，核能和太陽(yáng)能分別占前兩位。 1999 年，美國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電排在全球前三名，僅次于德國(guó)和日本。德國(guó)科學(xué)家估算在接下來(lái)的 5 年中，德國(guó)開(kāi)發(fā)能源的存儲(chǔ)量要比各個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家的均值水平多 1 倍。 德國(guó) 也在太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)利用方面取得了很大的進(jìn) 步，在研究新型太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)方面 積累了豐富的 經(jīng)驗(yàn)。 國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能應(yīng)用的現(xiàn)狀 日本相對(duì)于其他國(guó)家的太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)和利用來(lái)說(shuō)，其太陽(yáng)能發(fā)電的技術(shù)已經(jīng)非常成熟，太陽(yáng)能技術(shù)日益創(chuàng)新，能量利用 率不斷提高， 同時(shí)經(jīng)濟(jì)效益也是大部分能源中最高的。 （ 4） 能源的收益 因?yàn)閲?guó)家出臺(tái)相關(guān)政策中說(shuō)明利用太陽(yáng)光發(fā)電獲得的收益是不需要繳納稅款的，這齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 一點(diǎn)也使得我們可以積極的 利用太陽(yáng)能資源。 因此在不久的將來(lái)，隨著太陽(yáng)能技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的地方可以利用太陽(yáng)能，能源的開(kāi)發(fā)也會(huì)越來(lái)越廣泛。 所以在不久的將來(lái)太陽(yáng)能一定可以成為生活中不可缺少的重要的能源。 太陽(yáng)光線通過(guò)空氣照射到地表的能量達(dá)到 10 KW? ，它大約為地球上人類每年使用掉得資源量的 10? 倍。地球上每年用掉的所用能量加起來(lái)才等于太陽(yáng)照射地球表面的 41/10 ，所以開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能是十分必要的 ， 隨著煤炭、天然氣能源的日益消耗、枯竭，太陽(yáng)能可能是將來(lái)世界最佳能源的選擇 [2]。 太陽(yáng) 能 的特點(diǎn) 太陽(yáng)能是取之不盡用之不竭的 ，萬(wàn)物生長(zhǎng)都要依靠太 陽(yáng)， 所有的能源幾乎都源于太陽(yáng)。太陽(yáng)能發(fā)電、潮汐能、核能、風(fēng)能等綠色新型資源的開(kāi)發(fā)和利用成為了人類的寄托。 能源日益枯竭的形勢(shì)非常 嚴(yán)峻， 目前各個(gè)國(guó)家和地區(qū)都非常認(rèn)真的對(duì)待這一問(wèn)題。目前居民在日常生活中使用的能源包括煤、 石油、 天然氣 等， 這些能源在人們生活中起著非常重要的作用，但它們大多是不可以重復(fù)利用的，不是無(wú)限的。世界國(guó)際環(huán)境衛(wèi) 生組織已經(jīng)非常重視這個(gè)問(wèn)題，并制定了一系列的法律法規(guī)，限制每個(gè)國(guó)家 二氧化碳 、二氧化硫等導(dǎo)致溫室效應(yīng)的氣體的排出量。有的地區(qū)甚至對(duì)當(dāng)?shù)厣畹娜藗兊慕】翟斐闪擞绊?，部分城市頻繁下降酸雨，造成了水土污染。 能源短缺 世界上許多 國(guó)家 和地區(qū)能源儲(chǔ)備量不能滿足人類的需求 ，據(jù)統(tǒng)計(jì)近 10年內(nèi)化石燃料(煤、石油與天然氣等 )能源消耗提高 了 將近 20倍，預(yù)計(jì)今后 10年化石燃料的用量將翻一番，但全球 已經(jīng)調(diào)查 得到石油和天然氣的剩余量只夠消耗 40年到 50年，剩余量很高的碳和煤能源也只夠使用 190到 190年。太陽(yáng) 光入射角光電檢測(cè)跟蹤裝置解決了太陽(yáng)能利用率不高的問(wèn)題，據(jù)實(shí)驗(yàn)在相同條件下 , 采用光電檢測(cè)跟蹤發(fā)電設(shè)備要比固定發(fā)電設(shè)備的發(fā)電量提高 35%，因此在太陽(yáng)能利用中進(jìn)行光電檢測(cè)跟蹤是十分必要的。 關(guān)鍵詞： 太陽(yáng)入射角； 光敏電阻 ； 直流 減速 電機(jī) ； 光電檢測(cè) 跟蹤 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II Abstract This paper attempts to design a way to automatically track the sunlight angle of the dualaxis automatic tracking system to improve the solar cell conversion rate. First used in the hardware section in the design and selection, followed by the use of simulation software, simulation and debugging of the entire system. The design uses four photosensitive resistance pared suffered light intensity, when the board at the sun, the angle difference will cause the photoresistor accepted intensity, resulting in a weak pressure difference, the pressure difference and the standard pressure difference into a voltage parator to pare the output obtained four highlow signal changes, the change signal is realtime response of the sun position, this fourway signal into the Hbridge motor driver chip, drive two electric DC motor corresponding position displacement when the displacement process in the control panel at the sun, chipfree output of the motor into the locked state, and ultimately achieve the goal of realtime tracking. Sunlight incidence angle optical detection device not only as a Demonstration Device, and a simple structure, low cost, high sensitivity, by the outside world with low environmental impact can also be extended to the utility of solar power generation, automated tracking system, a high practical value. Key words： Solar incident angle； Photosensitive resistance； Dc gear motor； Photoelectric detection and tracking齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） III 目 錄 摘要 ............................................................................................................................................. I Abstract ..................................................................................................................................... II 第 1 章 緒論 ............................................................................................................................ 1 課題背景 .................................................................................................................... 1 能源短缺 .............................................................