【正文】 度低， 日照時間長。據(jù)估算 [2]，我國陸地表面每年接收的太陽輻射能約為 50 10 kJ，全國各地太陽年輻射總量達(dá) 335～ 837KJ/cm2A，中值為 586KJ/cm2A。我國地處北半球歐亞大陸的東部，土地遼闊，幅員廣大。相對于日益枯竭的化石能源來說，太陽能似乎是未來社會能源的希望所在。據(jù)統(tǒng)計， 20世紀(jì) 90 年代，全球煤炭和石油的發(fā)電量每年增長 l%，而太陽能發(fā)電每年增長達(dá) 20%，風(fēng)力發(fā)電的年增長率更是高達(dá) 26%。隨著礦物燃料的日漸枯竭和全球環(huán)境的不斷惡化，很多國家都在認(rèn)真探索能源多樣化的途徑，積極開展新能源和可再生能源的研究開發(fā)工作。s natural resource and it has spread widly, richly ,renewablly and has pollutionfree high development and use has bee hot spots in the field. The solution of the efficient use of solar energy bee the key to all problem. The increase of solar energy efficiency will directly affect our energy structure and it will have major effects on national sustainable development , construction resource saving and environmental friendly type of society . Based on solar energy utilization efficiency considerations , this design choices solar automatic tracking device in order to achieve to track the sun light position at any time and make the sun exposure to the tracking device to the max to meet the full use of solar energy. The device is a control automatic tracking system which based on microcontroller . By considering the position, illumination somewhere, and other factors ,microcontroller outputs control data to control the stepping motor. This system realizes automatic tracking for the light to the solar panels through the mechanical transmission and it is used to track of twodimensional way in order to realize mon adjusting tracking for the solar panels eastwest direction and northsouth system further improves the utilization efficiency and the requirements of tracking precision. [Key words]： solar energy； automatic track ； microcontroller ； stepping motor ；twodimensional movement. IV 目 錄 第 1 章 緒 論 .................................................... 1 能源現(xiàn)狀及發(fā)展 ........................................... 1 目前太陽能的開發(fā)和利用 ................................... 1 課題研究的目的和意義 ..................................... 2 太陽能利用的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 ............................... 2 太陽追蹤系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ............................. 3 本論文的研究內(nèi)容 ......................................... 3 第 2 章 太陽能自動跟蹤系統(tǒng)總體設(shè)計 ............................... 4 太陽運行的規(guī)律 ........................................... 4 總體設(shè)計原理 ............................................. 4 平面四桿機構(gòu)原理 .................................... 4 跟蹤方案的設(shè)計 ........................................... 5 總體結(jié)構(gòu) ................................................. 6 第 3 章 機械部分的設(shè)計 ........................................... 8 齒輪的選擇 ............................................... 8 材料選擇 ............................................ 8 尺寸計算 ............................................ 8 滾珠絲杠副的選擇 ........................................ 10 材料選擇 ........................................... 11 滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)的選擇 ............................... 11 滾珠絲杠副尺寸的選擇 ............................... 11 滾珠絲杠副支承方式的選擇 ........................... 12 太陽能電池板 ............................................ 14 底座的設(shè)計 .............................................. 16 中心軸的選擇 ............................................ 16 V 尺寸設(shè)計 ........................................... 16 軸的校核 ........................................... 16 軸承的選擇 .............................................. 16 軸承 1 的選擇 ....................................... 16 軸承 2 的選擇 ....................................... 17 聯(lián)軸器的選擇 ............................................. 18 第 4 章 控制部分的設(shè)計 .......................................... 20 光電轉(zhuǎn)換器 .............................................. 21 光敏電阻傳感器 ..................................... 21 光電轉(zhuǎn)換電路 ....................................... 23 步進(jìn)電動機及其驅(qū)動電路 .................................. 24 步進(jìn)電動機介紹 ........................................ 24 步進(jìn)電機的選擇 ..................................... 26 驅(qū)動電路 ........................................... 26 單片機及其輸入電路 ...................................... 29 8031 單片機 ........................................ 29 單片機的輸入電路 ................................... 30 控制的實現(xiàn)過程 .......................................... 32 系統(tǒng)的整體電 路圖 ................................... 32 系統(tǒng)的流程圖 ....................................... 33 總結(jié)及展望 ...................................................... 35 致 謝 ........................................................... 36 參考文獻(xiàn) ........................................................ 37 煙臺 大學(xué)文經(jīng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 1 第 1 章 緒 論 能源現(xiàn)狀及發(fā)展 能源是人類社會賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ) [1]。 [關(guān)鍵詞 ]： 太陽能 ；自動跟蹤 ；單片機 ；步進(jìn)電機 ；二維運動 。 該裝置是基于單片機控制的自動跟蹤系統(tǒng)，通過考慮某地的位置、光照等因素，由單片機輸出控制數(shù)據(jù)，從而來控制步進(jìn)電機，并通過機械傳動機構(gòu)來實現(xiàn)太陽能電池板自動跟蹤光線的目的。太陽能效率的提高將直接影響我國能源利用結(jié)構(gòu)的變化，對我國的可持續(xù)發(fā)展以及建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會有著重大影響。 I 分類號 編號 煙臺大學(xué)文經(jīng)學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計 太陽能自動跟蹤裝置的設(shè)計 The design of solar automatic tracking device 申請學(xué)位： 工學(xué)學(xué)位 院 系： 機電工程系 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 姓 名： 李 顯 學(xué) 號： 202290516206 指導(dǎo)老師： 李春植（教授） 張芹英（助教） 2022 年 5 月 26 日 II 摘 要 太陽能是自然界的一種天然資源，它具有分布范圍廣、豐富可再生、無污染的優(yōu)良特點，它的開發(fā)和利用已成為當(dāng)代研究領(lǐng)域的熱點。解決如何提高太陽能利用效率就成為了所有問題的關(guān)鍵。 基于太陽能利用效率的考慮，本設(shè)計選擇太陽能自動跟蹤裝置 ，以達(dá)到時刻跟蹤太陽光線位置，使太陽光最大限度的照射到該跟蹤裝置，滿足太陽能的充分利用。并且對該系統(tǒng)采用二維跟蹤方式，以實現(xiàn)太陽能電池板東西方向和南北方向共同調(diào)整跟蹤，達(dá)到進(jìn)一步提高利用效率、跟蹤精度的要求。 III Abstract Solar energy is nature39。當(dāng)前，包括我國在內(nèi)的絕大多數(shù)國家都以石油、天然氣和煤炭等礦物燃料為主要能源。雖然在可預(yù)見的將來，煤炭、石油、天然氣等礦物燃料仍將在世界能源結(jié)構(gòu)中占有相當(dāng)?shù)谋戎兀藗儗四芤约疤柲?、風(fēng)能、地?zé)崮堋⑺δ?、生物能等可持續(xù)能源資源的利用日益重視，在整個能源消 耗中所占的比例正在顯著地提高。預(yù)計在未來 5 至 10 年內(nèi)，可持續(xù)能源將能夠與礦物燃料相抗衡，從而結(jié)束礦物燃料一統(tǒng)天下的局面。 我國幅員廣大，有著十分豐富的太陽能資源。我國的國土跨度從南到北、自西至東，距離都在 5000km 以上，總面積達(dá) 960 10 km，占世界 總面積的 7%，居世界第三位。