為合理有效地利用太陽(yáng)能,設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的太陽(yáng)能陽(yáng)光自動(dòng)跟蹤系統(tǒng),跟蹤裝置采用三自由度機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了對(duì)太陽(yáng)高度角和方位角的實(shí)時(shí)跟蹤,并著重分析了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)表明,該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)太陽(yáng)的任意方向檢測(cè)并迅速跟蹤,系統(tǒng)性能穩(wěn)定,可以用在陽(yáng)光輸送機(jī)和光伏發(fā)電中,提高了太陽(yáng)能的利用率,可以實(shí)現(xiàn)各種天氣狀況下的太陽(yáng)自動(dòng)跟蹤,精度高,具有廣泛的應(yīng)用前景。 

【文章來(lái)源】：機(jī)械制造與自動(dòng)化. 2018,47(01)

【文章頁(yè)數(shù)】：4 頁(yè)

【部分圖文】：

陽(yáng)光自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖

個(gè)或者2個(gè)因?yàn)楹诤械淖钃�，而相�?duì)其余的光敏電阻感光強(qiáng)度相對(duì)較弱。因此經(jīng)過(guò)電路轉(zhuǎn)換后電壓會(huì)偏低，這時(shí)單片機(jī)即可粗略判斷太陽(yáng)的大概位置，驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，使得聚光系統(tǒng)逐漸對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)。當(dāng)聚光系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)到快要對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)的時(shí)候，4，5，6，7號(hào)光敏電阻已經(jīng)無(wú)法判斷是否精確對(duì)準(zhǔn)。這時(shí)進(jìn)行細(xì)調(diào)的0、1、2、3號(hào)光敏電阻開(kāi)始發(fā)揮作用。1．2驅(qū)動(dòng)電源在保證跟蹤精度條件下，盡量減小能源消耗，據(jù)此設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)每24s轉(zhuǎn)動(dòng)一次的特點(diǎn)，將通常采用的蓄電池改換成電容，既延長(zhǎng)了壽命，又降低了成本，而且體積也同時(shí)減小了，原理圖見(jiàn)圖3。圖3驅(qū)動(dòng)電源中電容代替電池原理圖1．3信號(hào)產(chǎn)生和處理陽(yáng)光傳感器將太陽(yáng)光信息轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)，再由信號(hào)處理電路將其轉(zhuǎn)化為供單片機(jī)AD口轉(zhuǎn)化的0V～5V電壓，通過(guò)AD轉(zhuǎn)化即可將陽(yáng)光強(qiáng)度轉(zhuǎn)化成0－255的十進(jìn)制數(shù)。這8個(gè)十進(jìn)制數(shù)則表示了光照強(qiáng)度。將單片機(jī)輸出的8個(gè)十進(jìn)制數(shù)命名為S0～S7。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，當(dāng)S4，S5，S6，S7的和值≥220時(shí)，認(rèn)為有適當(dāng)強(qiáng)度的光照，并開(kāi)始調(diào)節(jié);這里采用的是比較調(diào)節(jié)法，外部判斷條件如表1，內(nèi)部判斷條件如表2，當(dāng)進(jìn)入內(nèi)部調(diào)節(jié)時(shí)，外部調(diào)節(jié)將不起作用。表1外部調(diào)節(jié)判斷表S4－S6＞15向東調(diào)節(jié)S6－S4＞15向西調(diào)節(jié)S5－S7＞15向南調(diào)節(jié)S7－S5＞15向北調(diào)節(jié)︱S6－S4︱≤15︱S5－S7︱≤15進(jìn)入內(nèi)部調(diào)節(jié)表2內(nèi)部調(diào)節(jié)判斷表S0－S2＞10向西調(diào)節(jié)S2－S0＞10向東調(diào)節(jié)S1－S3＞10向北調(diào)節(jié)S3－S1＞10向南調(diào)節(jié)︱S0－S2︱≤10︱S1－S3︱≤10對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)狀態(tài)8個(gè)光敏電阻分別對(duì)應(yīng)一路信號(hào)，通過(guò)信號(hào)處理電路與單片機(jī)P1口相連，如圖4所示。通過(guò)調(diào)節(jié)8路Ｒf的阻值，使其在相同光照的情況下得到相同的十進(jìn)制數(shù)，即S的值。此時(shí)單片機(jī)進(jìn)行判斷調(diào)節(jié)，然后控制電機(jī)平臺(tái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)位置的實(shí)時(shí)跟?

·電氣與自動(dòng)化·黃和平·陽(yáng)光跟蹤系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)圖4光伏電池板傾斜角自動(dòng)跟蹤裝置統(tǒng)就可以不需要市電而獨(dú)立運(yùn)行。電源模塊主要有兩個(gè)作用:1)通過(guò)78L05將太陽(yáng)能電池板的電壓轉(zhuǎn)化成5V直流電壓，為整個(gè)控制板提供電源。2)將太陽(yáng)能電池板的電壓通過(guò)電解電容直接給電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)芯片供電。78L05是最常用到的穩(wěn)壓芯片，它的使用比較方便。用很簡(jiǎn)單的電路就可以輸入一個(gè)直流穩(wěn)壓電源，其輸入電壓值為7V～15V，輸出電壓恰好為5V，剛好是51系列單片機(jī)運(yùn)行所需的電壓。3個(gè)引腳中(圖2)1接太陽(yáng)能電池板輸出的+12V電壓，2為公共地，3是穩(wěn)壓之后供給控制部分各模塊的+5V電壓。單片機(jī)將AD轉(zhuǎn)換后的值進(jìn)行判斷、運(yùn)算，產(chǎn)生輸出，控制相應(yīng)電機(jī)正反轉(zhuǎn)，就可以調(diào)節(jié)云臺(tái)獲得陽(yáng)光直射。聚光體和陽(yáng)光傳感器都安裝在云臺(tái)上，調(diào)整云臺(tái)的角度就調(diào)整了聚光體和陽(yáng)光傳感器的角度，即可實(shí)現(xiàn)反饋調(diào)節(jié)。此系統(tǒng)中，單片機(jī)通過(guò)L298電路驅(qū)動(dòng)2個(gè)直流電機(jī)。跟蹤裝置采用雙軸式，分別進(jìn)行方位角和高度角的調(diào)節(jié)，由此達(dá)到準(zhǔn)確跟蹤陽(yáng)光的目的。2系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與運(yùn)行軟件實(shí)現(xiàn)要實(shí)現(xiàn)對(duì)陽(yáng)光的自動(dòng)跟蹤，系統(tǒng)必須能夠識(shí)別天氣，檢測(cè)異常狀況并進(jìn)行處理的能力。此外，為了系統(tǒng)調(diào)試方便，還增加了手動(dòng)調(diào)節(jié)和遙控。按照系統(tǒng)的功能要求及硬件結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的軟件包括:天氣識(shí)別，異常檢測(cè)和處理，光照強(qiáng)度判斷及輸出，電機(jī)執(zhí)行動(dòng)作等部分。軟件流程圖如圖5所示。如果陽(yáng)光自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)開(kāi)始工作，那么程序一直處于循環(huán)運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)之后，電機(jī)一般會(huì)在21s左右的時(shí)間動(dòng)作一次，耗能很小，程序運(yùn)行穩(wěn)定。圖5軟件流程圖單片機(jī)對(duì)AD轉(zhuǎn)換的結(jié)果進(jìn)行判斷、計(jì)算并且產(chǎn)生正確的輸出，驅(qū)動(dòng)電機(jī)。通過(guò)陽(yáng)光傳感器、積雪壓力傳感器以及相應(yīng)的程序，系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確識(shí)別出陰天、晚上，不同天氣，?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]立方星電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)[J]. 高海振,莫乾坤,張翔,廖文和.  機(jī)械制造與自動(dòng)化. 2017(05)
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本文編號(hào)：3493790