【正文】 ............................................ 27 光電轉(zhuǎn)換器 .......................................................................................................................... 28 光電轉(zhuǎn)換電路 ................................................................................................................ 28 單片機及其外圍電路 .......................................................................................................... 29 AT89C51 單片機 ............................................................................................................ 29 外圍電路 ........................................................................................................................ 31 步進電動機及驅(qū)動電路 ...................................................................................................... 32 步進電動機介紹 ............................................................................................................ 32 步進電機的主要特性 .................................................................................................... 32 步進電機的選擇 ............................................................................................................ 33 驅(qū)動電路 ........................................................................................................................ 34 系統(tǒng)的實現(xiàn) .......................................................................................................................... 35 光敏電阻光強比較法 .................................................................................................... 35 光敏電阻光強比較法的工作過程 ................................................................................ 36 系統(tǒng)的流程圖 ................................................................................................................ 37 5 結(jié)論 ............................................................................................................................................ 39 結(jié)論 ...................................................................................................................................... 39 展望 ...................................................................................................................................... 39 III 致謝 ............................................................................................................................................... 40 參考文獻 ....................................................................................................................................... 41 附錄 1 .............................................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 1 1 緒論 課題來源 模擬 生產(chǎn)實 際 課題 :太陽能自動跟蹤系統(tǒng)設(shè)計 。當前，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?shù)谋戎?，但人們對核能以及太陽能、風能、地熱能、水力能、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。 我國太陽能資源 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 960 104km，占世界總面積的 7%，居世界第三位。 A，中值為586KJ/cm2從全國太陽年輻射總量的分布來看，西藏、青海、新疆、內(nèi)蒙古南部、山西、陜西北部、河北、山東、遼寧、吉林西部、云南中部和西南部、廣東東南部、福建東南部、海南島東部和西部以及臺灣省的西南部等廣大地區(qū)的太陽輻射總量很大。例如被人們稱為 “ 日光城 ” 的拉薩市， 1961 年至 1970 年的平均值，年平均日照時間為 ，相對日照為 68％，年平均晴天為 天，陰天為 天，年平均云量為 ，太陽總輻射為 816KJ/cm2全國以四川和貴州兩省的太陽年輻射總量最小，其中尤以四川盆地為最，那里雨多、霧多，晴天較少。其它地區(qū)的太陽年輻射總量居中。 太陽光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)的產(chǎn)品很多，如熱水器、開水器 、 干燥器 、 采暖和制冷，溫室與太陽房，太陽灶和高溫爐，海水淡化裝置、水泵、熱力發(fā)電裝置及太陽能醫(yī)療器具。 第二，地球上，無論何處都有太陽能，可以就地開發(fā)利用，不存在運輸問題，尤其對交通不發(fā)達的農(nóng)村、海島和邊遠地區(qū)更具有利用的價值。 太陽能的利用有它的缺點： 第一，能流密度較低，日照較好的，地面上 1平方米的面積所接受的能量只有 1千瓦左右。 第二，大氣影響較大，給使用帶來不少困難。 研究課題的意義 新環(huán)保能源 長期以來 [6]，世界能源主要依靠石油和煤炭等礦物燃料，而這些礦物作為一次性不可再生資源，儲量有限，而且燃燒時產(chǎn)生大量的二氧化碳，造成地球氣溫升高，生態(tài)環(huán)境惡化。這種全球性的能源危機，迫使各國政府投入大量的人力和財力，研究和開發(fā) 新能源，如太陽能等。據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署資料 [7]，目前礦物燃料提供了世界商業(yè)能源的 95%， 且其使用在世界范圍內(nèi)以每 10年 20%的速度增長。因此越來越多的國家都在致力于對可再生能源的深度開發(fā)和廣泛利用。日本經(jīng)濟企徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 3 劃廳和三澤公司合作研究認為，到 2030 年，世界電力生產(chǎn)的一半將依靠太陽能 。同時太陽能又是一種無污染的清潔能源，加強太陽能的開發(fā)，對節(jié)約能源、保護環(huán)境也有重大的意義 [8]。盡管相繼研究出一系列的太陽能裝置如太陽能熱水器、太陽能干燥器、太陽能電池等等，但太陽能的利用 還遠遠不夠，究其原因，主要是利用率不高。 解決這一問題應(yīng)從兩個方面入手 [10]，一是提高太陽能裝置的能量轉(zhuǎn)換率，二是提高太陽能的接收效率，前者屬于能量轉(zhuǎn)換領(lǐng)域，還有待研究，而后者利用現(xiàn)有的技術(shù)則可解決。不管哪種太陽能利用設(shè)備，如果它的集熱裝置能始終保持與太陽光垂直，并且收集更多方向上的太陽光，那么，它就可以在有限的使用面積內(nèi)收集更多的太陽能。香港大學建筑系的教授研究了太陽光照角度與太陽能接收率的關(guān)系，理論分析表明 [11]:太陽的跟蹤與非跟蹤，能量的接收率相差 %，精確的跟蹤太陽可使接收器的接收 效 率大大提高，進而提高了太陽能裝置的太陽能利用率，拓寬了太陽能的利用領(lǐng)域。日本太陽熱能的利用 [12]，從 1979 年第二次石油危機后開始， 1990 年進入普及高峰。日本將太陽能的利用分為太陽光能和熱能兩種。從 2020 年起，日本太陽能發(fā)電量一直居世界首位， 2020 年太陽能發(fā)電裝機容量約為 86 萬千瓦，占世界太陽能發(fā)電裝機容量的 %，并計劃到 2020 年達到 482萬千瓦，增加約 6倍。 1990 年德國政府推出了“一千屋頂計劃” [13]，至 1997 年已完成近萬套屋頂系統(tǒng)，每套 容量 1～5 千瓦，累計安裝量已達 萬千瓦。另據(jù)德新社報道，全球最大的太陽能發(fā)電廠已在德國南部巴伐利亞州正式投入運營。截至 2020 年年底，德國共有 670 萬平方米的屋頂鋪設(shè)了太陽能集熱器，每年可生產(chǎn) 4700 兆瓦的熱量。 目前，美國太陽能光伏發(fā)電已經(jīng)形成了從多晶硅材料提純、光伏電池生產(chǎn)到發(fā)電系統(tǒng)制造比較完備的生產(chǎn)體系。為了降低太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的生產(chǎn)成本，美國政府最近制定了陽光計劃，大幅度增加了光伏發(fā)電的財政投入，加快多晶硅和薄膜半導體材料的研發(fā)，提高太陽能光伏電池的光電轉(zhuǎn)化效率。預計到 2020年，美國光伏發(fā)電成本將從現(xiàn)在的 21～ 40 美分 /千瓦時降到 6 美分 /千瓦時，屆時，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的競爭 力將會大大增強。 意大利 1998 年開始實行“全國太陽能屋頂計劃”， 將于 2020 年完成，總投入 5500 億里拉，總?cè)萘窟_ 5 萬千瓦。法國已經(jīng)批準了代號為“太陽神 2020”的太陽能利用計劃，按照該計劃，每年將投入 3000 萬法郎資金，到 2020 年，法國每年安裝太陽能熱水器的用戶達 2萬家。 目前我國太陽能熱水器的推廣普及十分迅速 [15]， 1997 年銷售面積近 300 萬平方米，數(shù)量居世界首位。根據(jù)我國 1996～ 2020 年太陽能光電 PV（光伏發(fā)電）發(fā)展計劃，在 2020 年和 2020 年的太陽能光電總?cè)萘繉⒎謩e達到 萬千瓦和 30 萬千瓦。由國家投資 1700 萬元修建的西藏第三座太陽能電站 —— 安多光伏電站，總裝機容量 100 千瓦，于 1998 年 12月建成發(fā)電。總之，大力發(fā)展太陽能利用技術(shù)，使節(jié)約能源和保護環(huán)境的重要途徑。 1998 年 美 國加州成功的研究了 ATM 兩軸跟蹤器 [16]，并在太陽能面板上裝有集中陽光的 透鏡 ，這樣可以使小塊的太陽能面板硅收集更多的能量，使 效 率進一步提高。在國內(nèi)近年來有不少專家學者也相繼開展了這方面的研究， 1992 年推出了太陽灶自動跟蹤系統(tǒng)， 1994 年《太陽能》雜志介紹的單軸液壓自動跟蹤器，完成了單向跟蹤。 論文的研究內(nèi)容 本文所介紹的太陽跟蹤裝置采用了 光電追蹤方式 ，可實現(xiàn)大范圍、高精度跟蹤。 (2) 機械部分也是實現(xiàn)追蹤目的的關(guān)鍵， 主要是機械設(shè)計和計算，裝配圖及其零件圖 。 (4)選取控制芯片，分析系統(tǒng)的硬件需求，設(shè)計控制系統(tǒng) 。 論文結(jié)構(gòu) 第一章 ,緒論主要闡述了課題的研究背景、目的及意義，以及國內(nèi)外太陽能的利用現(xiàn)狀、太陽追蹤方式的發(fā)展現(xiàn)狀 。 第三章 ,太陽自動追蹤系統(tǒng)機械設(shè)計部分，主要是機械設(shè)計和計算，裝配圖及其零件圖 。 第五章 , 課題總結(jié)及展望 。這徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 6 種變化是周期性和可以預測的。冬至時這個角為 23 度 27 分 ，然后逐漸增大，到春分時變?yōu)?0 并繼續(xù)增大 ， 夏至時赤緯角最大 為 23 度 27 分 ，并開始減小 ； 到秋分時赤緯角又