【正文】 擇 該支承根據(jù)工作條件決定選用深溝球軸承，軸承徑向載荷 Fr=5500N，軸向載荷Fa=2700N，軸承轉(zhuǎn)速 n=300r/min，裝軸承處的軸頸直徑為大約 25mm，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有輕微沖擊，預(yù)期計(jì)算壽命 Lh=5000h。同時(shí)可得 X=， Y值需在已知型號(hào)和基本額定靜載荷 Co后才能求出。√ 60nLh/10178。 179。 650360BasaMPMP?? ?? 對(duì)稱循環(huán)疲勞極限 110 . 4 4 0 . 4 4 6 5 0 2 8 60 . 3 0 0 . 3 6 5 0 1 9 5b B aBaMPMP??????? ? ? ?? ? ? ? (217) 脈動(dòng)循環(huán)疲勞極限 011 . 7 1 . 7 2 8 6 4 8 61 . 6 1 . 6 1 9 5 3 1 2b b aaMPMP???? ??? ? ? ?? ? ? ? (218) 等效系數(shù) 太陽(yáng)能自動(dòng)追光系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 13 1001002 2 286 486 4862 2 195 312 312bbb????????????? ??? ? ?? ??? ? ? (219) 截面上的應(yīng)力 10 aTT MPw? ?? 52a m aMP???? ? ? 有效應(yīng)力集中系數(shù) 7, 1kk???? 表面狀態(tài)系數(shù) ?? 尺寸系數(shù) 8, 1?????? 彎曲安全系數(shù) 設(shè)為無(wú)限壽命， k=1 1 1 2 8 6 6 . 3 81 . 7 72 0 . 50 . 9 2 0 . 8 8Nbamkas k? ????? ? ???? ?? ? ??? ? 1 1 1 9 5 1 9 . 6 21 . 3 14 . 9 5 0 . 2 5 4 . 9 50 . 9 2 0 . 8 1Namks k? ????? ? ???? ?? ? ?? ? ?? ? 2 2 2 26 . 3 8 1 9 . 6 2 6 . 0 7 1 . 5 [ ]6 . 3 8 1 9 . 6 2ssssss?????? ? ? ??? (220) 軸強(qiáng)度滿足要求。太陽(yáng)能電池板有兩個(gè)自由度。單片機(jī)上電復(fù)位后，將使垂直方向處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，單片機(jī)會(huì)判斷采樣進(jìn)來(lái)的電壓信號(hào)，即兩種可能電傳感器 光電轉(zhuǎn)換 單片機(jī) 驅(qū)動(dòng)器 步進(jìn)電機(jī) 電源 菏澤 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 壓有增大和減小，如電壓是增大， 則讓電池板繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，一旦電壓是減小，單片機(jī)會(huì)立即發(fā)出信號(hào)，讓電機(jī)反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)跟蹤太陽(yáng)板。選為光敏電阻為本文設(shè)計(jì)的光敏器件。當(dāng)太陽(yáng)的光線正 對(duì)太陽(yáng)能板的時(shí)候，光敏電阻 R R2 都是高電阻，且 A、 B 兩點(diǎn)電壓是相等的。如果陽(yáng)光傾斜，使 Rl 被陽(yáng)光射中呈低電阻狀態(tài)，則 A 點(diǎn)電位比 B 點(diǎn)的點(diǎn)電位高。 U3A 是減法器， A 與 B 的電壓差值為其輸出。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) (一 ) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)介紹 步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的開(kāi)環(huán)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 因此非常適合單片機(jī)控制，推動(dòng)了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的發(fā)展，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用開(kāi)辟了廣闊的前景。 限位開(kāi)關(guān) 太陽(yáng)能自動(dòng)追光系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 15 表 31 57BYGH1001 混合式步進(jìn)電機(jī) （ 2）步進(jìn)電機(jī) 2選擇 估計(jì)步進(jìn)電機(jī) 2所需要的最大 推力不大于 2020N，故選用 8700系列 螺 桿軸混合式步進(jìn)電機(jī)。C ，11） 重量 ， 12） 絕緣電阻 20。 共陽(yáng)極接法：分別將 CP+， U/D+， FREE+連接到控制系統(tǒng)的電源上，如果此電源是 +5V 則可直接接入，如果此電源大于 +5V，則須外部另加限流電阻 R，保證給驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部光藕提供 815mA 的驅(qū)動(dòng)電流。此時(shí)， U/D， FREE在低電平時(shí)起作用。此時(shí)， U/D+， FREE+在高電平時(shí)起作用。差分輸入接法：分別將 CP， U/D， FREE接差分信號(hào)的負(fù)端、 CP+， U/D+， FREE+接差分信號(hào)的正端。 ATMEL 的 AT89C5l 是一種高效微控制器，而且它具有功能強(qiáng)、靈活性高且價(jià)格合理的特點(diǎn)，被很多嵌入式控制系統(tǒng)應(yīng)用。 （ 1）結(jié)構(gòu)框圖 AT89C5l 的結(jié)構(gòu)框圖如圖 36 所示。雙列直插式封裝的如圖所示，共有 40 個(gè)引腳，下面將對(duì)部分引腳進(jìn)行以下說(shuō)明 [13]。 GND:接地。 XTAL2:振蕩器的反相放大器的輸出端。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。每腳可吸收 8 位 TTL 門(mén)電流，當(dāng) P0 口鎖存器寫(xiě)“ 1”時(shí)，被定義為高阻抗輸入。在對(duì) Flash 編程時(shí)， PO 口接收指令字節(jié) 。 GND 口 0 驅(qū)動(dòng)器 口 2 驅(qū)動(dòng) 器 RAM 地址寄存器 RAM 口 0 鎖存器 口 2 鎖存器 PLASH 存貯器 B ACG TMP2 TMP1 地棧指針 程序地址寄存器 緩沖器 PC 程序計(jì)數(shù)器 DPTM ALM PSW 中斷、串口和定時(shí)器塊 定時(shí)控制 指令寄存器 口 0 鎖存器 口 3 鎖存器 口 1 驅(qū)動(dòng)器 口 3 驅(qū)動(dòng)器 GBC 菏澤 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 P1口 ():P1口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。 P2口 ():P2 口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口。當(dāng) P2口被寫(xiě)“ 1”時(shí)，由于內(nèi)部的上拉電阻，其管腳電位被拉高，且作為輸入。 P2口在 FLASH 編程和驗(yàn)證時(shí) 4，接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào) 。 在系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)中，單片機(jī)的系統(tǒng)需要 +5V 直流電源，步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器需要 12V的模擬電源。它 J1 CON2 T1 TRAN35 C2 2020uF C4 103 12 U1 8712 2 1 4 12 GND C3 104 V U2 7912 V AT89C51 太陽(yáng)能自動(dòng)追光系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 19 的初級(jí)是 220V， 50HZ/60Hz。電路在 7812 和 7912 的輸入端相繼連接上 CBB 電容、 2020uF/25V 的電解電容。為了得到干凈的電源，在輸出端連接上 104 瓷片（ ）電容，對(duì)輸出 +5V電源值再次進(jìn)行濾波。 N Y N Y 圖 39 系統(tǒng)主流程圖 光敏電阻光強(qiáng)比較法流程如下圖： 日出？ 電機(jī)要驅(qū)動(dòng)嗎？ 系統(tǒng)初始化 開(kāi)始 傳感器跟蹤 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng) 菏澤 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 N Y N N N Y 圖 310 光敏電阻光強(qiáng)比較法流程圖 此程序設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，需要單片機(jī)檢測(cè) 4個(gè)光敏電阻所對(duì)應(yīng)的單片機(jī)的 4個(gè)引腳的電位的高低，就可以判斷出當(dāng)時(shí)太陽(yáng)的方位，并對(duì)電動(dòng)機(jī)發(fā)出相應(yīng)的命令。 當(dāng)清晨太陽(yáng)升起 的時(shí)候，跟蹤裝置的處于跟蹤的起始位置。通過(guò)光伏電池可知：如果光照強(qiáng)度越高，那么電池板兩端電壓就會(huì)越大。如果經(jīng)過(guò)光照強(qiáng)度達(dá)到?jīng)]有規(guī)定，那么系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)的變?yōu)橐暼者\(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤的程序。 為了使系統(tǒng)更加的科學(xué)化、精確化，本系統(tǒng)采用了間隔性的跟蹤方法：系統(tǒng)采用間隔式跟蹤方式，這樣在既節(jié)省了發(fā)電成本 又不會(huì)影響跟蹤的準(zhǔn)確度。當(dāng)跟蹤接近于尾聲，如果位置開(kāi)關(guān) K1 被碰觸到 ,步進(jìn)電機(jī)采用反轉(zhuǎn)的方式，直到與開(kāi)關(guān) K2 碰觸 ,結(jié)束這一天的跟蹤。 太陽(yáng)光照到光敏傳感器上后將會(huì)產(chǎn)生電壓信號(hào)。水平方向 上， D1和 D2會(huì)產(chǎn)生不相同的電壓值，如果將兩電壓的值采用差分放大的方式，將其產(chǎn)生的差值 Vd1d2 和預(yù)設(shè)值 Vref1 對(duì)比，并多次求值。 太陽(yáng)在水平方向上自東向西運(yùn)動(dòng)，因此電機(jī) Ml 不需要反轉(zhuǎn)就可完成方位角的跟蹤。調(diào)整完方位角，再對(duì)俯角進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整方法基本相同。 起始位置 程序初始化 天氣條件符合（電壓大于閥值） 光電跟蹤 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)并記錄 轉(zhuǎn)動(dòng)角度 規(guī)定間隔時(shí)間 （ 10分鐘）到 待機(jī)等待下次跟蹤 碰觸位置開(kāi)關(guān) K1？ 結(jié)束 開(kāi)始 視日跟蹤 菏澤 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 Y N N N Y Y Y N 圖 42 光電跟蹤模塊的程序流程圖 通過(guò)單片機(jī)的端口 和 可對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，當(dāng) 為低電平，則電機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng) 為低電平時(shí)，則電機(jī)反轉(zhuǎn)。如果跟蹤的結(jié)果超出規(guī)定的范圍，單片機(jī) 端口的電平將被驗(yàn)證電路拉低，這樣程序就自動(dòng)進(jìn)入跟蹤狀態(tài)，重新對(duì)方位角與高度角進(jìn)行跟蹤，直結(jié)果完全符合要求 為止。當(dāng)光線的條件不夠時(shí)，程序會(huì)自動(dòng)進(jìn)入視日運(yùn)動(dòng)軌跡的跟蹤模式。系統(tǒng)每隔一定的時(shí)間，就會(huì)對(duì)高度角和方位角采取一次跟蹤。我們可根據(jù)對(duì)電池板的轉(zhuǎn)動(dòng)角度和機(jī)械裝置的傳動(dòng)比，計(jì)算出步進(jìn)電機(jī)在輸出軸發(fā)生改變的角度。高度角的范圍是 0? 120176。 其程序流程圖如圖 43 所示： 開(kāi)始 為低電平？ 方位角調(diào)整 俯仰角調(diào)整 為低電平（驗(yàn)證跟蹤結(jié)果） 天氣條件符合？ 待機(jī)等待下次跟蹤 視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤 ？ 太陽(yáng)能自動(dòng)追光系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 23 Y N 圖 43 視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤模塊程序流程圖 實(shí)驗(yàn)觀察數(shù)據(jù)分析 表 41 中列出了 2020 年 3 月 18 日中午至下午三時(shí)左右的理論數(shù)據(jù)，并用系統(tǒng)的手動(dòng)校準(zhǔn)功能，記錄下不同時(shí)刻的步進(jìn)電機(jī)實(shí)際運(yùn)行步數(shù)。 ) 太陽(yáng)高度 /(。 ) 鏡面高度 /(。因次對(duì)跟蹤軌跡的程序進(jìn)行校正是非常必要的。校正可以選擇任一天中幾個(gè)不同時(shí)刻進(jìn)行。 為了得到實(shí)際位置的參數(shù)值，在四季的不同時(shí)刻了分別進(jìn)行觀察和記錄，將會(huì)得到一組比較精確的高度角與方位角的校正值。 5 結(jié)論 本系統(tǒng)是基于單片機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，采用光電檢測(cè)追蹤模式，配合機(jī)械裝置使系統(tǒng)更加穩(wěn)定，提高了系統(tǒng)的追蹤精度。 （ 2）選擇 AT89C51 單片機(jī)，通過(guò)比較選擇了光敏電阻作為光電傳感器，用 4個(gè)光敏電阻連接成 2 組比較電路，實(shí)現(xiàn)判斷太陽(yáng)所在位置的功能，這樣可以大大簡(jiǎn)化電路。聯(lián)合硬件 、軟件、機(jī)械裝置來(lái)調(diào)試電路。在為人處世，社交等各個(gè)方面都有所提高，是這所大學(xué)改變了我的人生，當(dāng)然我的人生走上社會(huì)現(xiàn)在只是個(gè)開(kāi)始，但我相信，從這所大學(xué)出去，我會(huì)很快的步入新的人生旅途。 在與侯 老師相處的三年時(shí)間里，她 淵博的學(xué)術(shù)知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和忘我的工作精神給我留下了深刻的印象，使我受益匪淺。 在感謝侯老師的同時(shí)，我還要感謝田秀梅老師，謝謝她對(duì)我論文上的指導(dǎo)，在田老師的指點(diǎn)下，我的論文才最終順利完成。同時(shí)還在思想、生活上給我以無(wú)微不至的關(guān)懷。