光伏組件的最佳傾角跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、I遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）光伏組件的最佳傾角跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要能源，也就是能量資源。為人類生產(chǎn)生活提供能量，來給人們的生產(chǎn)生活帶來幫助。隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)各種能源的需要也越來越高。能源對(duì)社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步也起著重要的作用。石油、煤炭、天然氣是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的三大主流能源。隨著人口的增加和社會(huì)的發(fā)展，能源正在被不斷消耗，能源問題已經(jīng)成為人類需要解決的重要問題之一。因此開發(fā)新能源已經(jīng)刻不容緩。越來越多研究正在把目光投向能量巨大的太陽能，并在對(duì)太陽能的利用率上不斷進(jìn)行研究，以求擴(kuò)大太陽能的應(yīng)用范圍。雖然我國研究人員正在不斷研究開發(fā)但相對(duì)于國外來說仍然有一定的差距，并且在太陽能的開發(fā)

2、以及應(yīng)用的范圍等方面還相對(duì)不夠廣闊。本篇文章主要是對(duì)太陽能進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，介紹了太陽能在人類生活中有著良好的應(yīng)用前景。為了能夠增強(qiáng)對(duì)太陽能的使用率，本文通過制造了一個(gè)跟蹤系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)目的，其中光伏組件可以自動(dòng)跟蹤太陽的方向就是主要的原理。本設(shè)計(jì)過程分為四步，分別為設(shè)計(jì)的原理、編程、PCB圖和試驗(yàn)分析。本論文也重點(diǎn)介紹了整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理和思路。本設(shè)計(jì)使用了四個(gè)光敏電阻對(duì)太陽光線的照射強(qiáng)度進(jìn)行感應(yīng)，在不同光照強(qiáng)度下，比較器的正輸入的電壓不同，根據(jù)比較后電壓的正負(fù)值的不同，傳輸給單片機(jī)的信號(hào)也不同。單片機(jī)根據(jù)輸入信號(hào)控制步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，一直達(dá)到所要求的范圍為止。關(guān)鍵詞：新能源；光伏組件；步進(jìn)電機(jī)；自動(dòng)

3、跟蹤The optimum tilt angle of PV modules Tracking SystemABSTRACTEnergy, also known as energy resources or energy resources, material resources for a variety of capacity and power for the production of human life. In a sense, the development of human society can not be separated from energy supply and

4、use of advanced energy technologies. In todays world, the main energy supply is still mainly oil, coal and natural gas. With the continuous increase in the earths population, this type of energy being constant drain on the energy issue has become one of the human need to address an important focus.

5、The new energy will be the main future human use. More and more people are looking to the huge solar energy, and ongoing research on the utilization of solar energy in order to expand the scope of application of solar energy.Over the past few years, Chinas domestic development and utilization of thi

6、s one in the solar in the constantly accelerating, Chinas utilization of solar energy technology is still relatively backward compared to the foreign, and the scope of application of solar energy is also relatively narrow.This design covers the basic process principles, programming, PCB map, and the

7、 final test analysis. In this paper the working principle of the detailed overall analysis, describes the overall system design ideas. This design uses four photosensitive resistance induction under different light intensities, the comparator positive input voltage irradiation intensity of the suns

8、rays, according to the comparison of positive and negative values of the different voltage, the transmitted signal to the microcontroller, . SCM thus be calculated according to the input signal. Then control the rotation of the stepper motor. Know to achieve the set range.Key words：New energy; PV mo

9、dules; stepper motor; automatic trackingII 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）目 錄1 緒論11.1 課題研究實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)11.2 國內(nèi)外針對(duì)光伏組件及太陽跟蹤的系統(tǒng)研究狀況21.3 論文主要內(nèi)容42 光伏發(fā)電工作原理62.1 光伏發(fā)電工作原理62.2 設(shè)計(jì)依據(jù)62.3 光伏組件最佳傾角設(shè)計(jì)循跡控制器的設(shè)計(jì)方案8 2.3.1 時(shí)鐘式陽光循跡9 2.3.2 光敏元件比較式循跡92.4系統(tǒng)方案確定93 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)113.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)113.2 感光元件的選取113.3 光電池123.4 光敏電阻的放置133.5比較放大模塊的選取143.6 單片機(jī)15

10、3.7 單片機(jī)芯片的選擇163.8 振蕩電路元件選擇173.9復(fù)位電路的構(gòu)建183.10 顯示模塊的選取193.11 步進(jìn)電機(jī)213.12 電動(dòng)機(jī)的選取213.13 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的選取224 軟件設(shè)計(jì)244.1 步進(jìn)電機(jī)水平方向流程圖244.2 啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換244.3 1602顯示25結(jié)論28致 謝29參考文獻(xiàn)30第 29 頁 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1 緒論人們的生活離不開能源，但是地球上的能源是有限的，為了能夠更好的生活，我們必須要尋找新的能源。新型環(huán)保的一類資源及能源會(huì)慢慢的變成以后人們?cè)诘厍蛏鲜褂玫闹饕哪芰抠Y源。現(xiàn)在正在有更多的科學(xué)技術(shù)人員在尋找自然能源被代替的辦法。如風(fēng)

11、能、潮汐能、太陽能等。而太陽能之所以被人們更多的去注意并且研究，是因?yàn)槠浔旧硖N(yùn)含著巨大的能量資源?？墒翘柲苡钟幸恍┎蛔愕牡胤剑热缢墓饽艿拿芏炔⒉桓?，同時(shí)還有不持續(xù)性，空間布局也千變?nèi)f化。因此而導(dǎo)致目前針對(duì)太陽能的使用的功效方面的百分比并不是很高【1】。到現(xiàn)在為止，世界范圍內(nèi)主要出現(xiàn)的增大太陽能的使用功效的方法有三種：第一種是聚焦光線的技術(shù)，第二種是光強(qiáng)跟蹤的技術(shù)，第三種是通過跟蹤最大功率的技術(shù)（MPPT）。本設(shè)計(jì)為光伏組件的最佳傾角跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)于普通的固定式的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，其吸收能源的量值受太陽光照射角度影響。而一年四季每個(gè)時(shí)間段太陽光的照射角度一直在發(fā)生著改變。一些固定式的

12、太陽能所設(shè)計(jì)的機(jī)械的缺陷就顯現(xiàn)了出來。本文針對(duì)這一問題，設(shè)計(jì)了對(duì)太陽光的自動(dòng)感應(yīng)系統(tǒng)，對(duì)控制轉(zhuǎn)動(dòng)方向及角度的步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)光伏組件對(duì)太陽光線的自動(dòng)跟蹤,以提高太陽能利用率。1.1 課題研究實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)近十幾年來，太陽能光伏發(fā)電的研究和應(yīng)用技術(shù)有了突飛猛進(jìn)的增長，成為研究新能源的熱點(diǎn)之一。從世界能源的角度和中國能源的角度來看，這一類一般的不可再生的能源都并不是無限量的，尤其對(duì)于中國來說，我國所擁有的基礎(chǔ)能源，或者說是不可再生的能源要遠(yuǎn)遠(yuǎn)的低于其他國家的平均的水準(zhǔn)。隨著不可再生資源的不斷消，以煤炭，天然氣及石油等資源為主的化石燃料正在逐漸的被消耗殆盡，能源危機(jī)成為世界將要共同面臨的問題之

13、一，同時(shí)，化石資源所造成的環(huán)境問題也在不斷地出現(xiàn)，環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，因此，必須尋找研究一種有很高的能量，而且不會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響的新的能源作為代替【2】。這個(gè)時(shí)候太陽能發(fā)的一系列的優(yōu)點(diǎn)就被顯示出來了。現(xiàn)在大部分應(yīng)用太陽能發(fā)電的光伏組件，均是太陽能電池板被固定在相應(yīng)的方位上的低效發(fā)電方式。太陽能板的相對(duì)固定，在一定的范圍內(nèi)，接收到的太陽能的能量并不是十分的充足。太陽一直處在運(yùn)動(dòng)當(dāng)中的，因此而不能達(dá)到對(duì)太陽能的最大利用率。當(dāng)太陽能電池板始終和太陽照射成垂直時(shí)，其接收的能量才是最好的，太陽能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)正是利用這一原理，提高了太陽能的利用率。本設(shè)計(jì)應(yīng)用的太陽能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)可以大幅度的提高發(fā)電量，從

14、而有效的節(jié)省投資成本，達(dá)到了提高效率的目的。1.2 國內(nèi)外針對(duì)光伏組件及太陽跟蹤的系統(tǒng)研究狀況太陽時(shí)刻都在散發(fā)著大量的能量，其中地球能夠接從中獲得巨大的能源。人類每年在地球上消耗的能量是非常巨大的，地球本身的資源在未來會(huì)慢慢地被消耗掉，而太陽每分鐘所產(chǎn)生的能量就可以供人類使用10天之久。由此看來，太陽能將會(huì)是一種取之不竭的能源為人類所使用。它的開發(fā)潛力是非常巨大的。目前世界上發(fā)展最為快速的可再生能源技術(shù)有很多種，其中發(fā)展最為快速的，并且被人們投以廣泛關(guān)注的能源技術(shù)就是太陽能光伏技術(shù)。近年來，世界太陽電池的年產(chǎn)量迅速增加，對(duì)于這一類可再生資源，全世界有越來越多的國家對(duì)其投入了更多的注意力，也在逐

15、漸加大力度去對(duì)這一塊進(jìn)行研發(fā)。作為今后的商業(yè)原因和各自國家對(duì)于電力方面的使用情況，世界各國都把注意力放在了這些可以重復(fù)利用的能源中來，這一類資源有很多種，但相對(duì)發(fā)展比較成熟和速度也比較快的技術(shù)主要是光伏發(fā)電技術(shù)和風(fēng)力能源發(fā)電的技術(shù)。一直到二零一零年為止，光伏發(fā)電在全世界的累計(jì)裝機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到了40GW，歐洲有個(gè)部門是專門研究及測試這一塊的，根據(jù)他們的預(yù)測，太陽能在今后的電力的能量供給方面的比重在不斷的增加。起到越來越重要的作用。預(yù)計(jì)達(dá)到二零三零年的時(shí)候，這個(gè)比值會(huì)比百分之十還要多，同時(shí)太陽能的能源供應(yīng)在這么多的可再生的新能源的總體比值中將會(huì)占到百分之三十左右。再過四十年左右，一次性能源，即不可

16、再生資源的儲(chǔ)量會(huì)更加縮小，作為供給人類生活及工作生產(chǎn)的能源消耗，其中總消耗的百分之二十將會(huì)是太陽能來給人類提供，同時(shí)，它在這一類新的可以重復(fù)使用的能源中占到的比值會(huì)超過百分之四十。直到21世紀(jì)的末期，即90年后，在能源的供給這一方面，在人類生產(chǎn)生活所使用的能量方面，太陽能將會(huì)成為當(dāng)之無愧的第一大的能源提供的原材料。 直到現(xiàn)在為止，對(duì)于光伏組件這一類研究自動(dòng)系統(tǒng)的在國外已經(jīng)有很多的國家，首先要說到的就是美國的這家研究機(jī)構(gòu)，名字叫做Blackface，這家機(jī)構(gòu)的研究設(shè)計(jì)很大程度上的提高了設(shè)備對(duì)于太陽能的吸收效率，使其將近提高了百分之十五左單軸太陽能跟蹤裝置就是這家機(jī)構(gòu)于九七年成功并研制的一種跟蹤裝

17、置，它可以實(shí)現(xiàn)在東西方向上使其對(duì)系統(tǒng)自動(dòng)的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行跟蹤。有一種裝置被研究人員稱作為ATM，這種裝置在一九九八年被成功的研制了出來。研制成功的地方是美國的加利福尼亞州。這種裝置的特別之處在于為了使其能夠更大程度的增高熱能的接受率，將菲涅爾透鏡安裝在了用于接受能量的太陽能面板上，透鏡的作用是用來集中更多的陽光。Joel.H.Godman通過了自己不斷了努力，以及多方面的實(shí)驗(yàn)，最終終于成功的研究出來了一種移動(dòng)式的，可以追蹤太陽光的裝置。這個(gè)裝置更大程度的增加了對(duì)于太陽光的吸收情況。它的特別之處是可以使裝置運(yùn)動(dòng)式的從相對(duì)的兩個(gè)方向東西向追蹤太陽光。所額外加入的其間是一個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)臺(tái)面。這個(gè)回轉(zhuǎn)臺(tái)

18、面擁有很大的直徑。可以更大范圍的完成運(yùn)動(dòng)。它有著一個(gè)窗體，這個(gè)窗體的結(jié)構(gòu)采用了特別的形狀，拱形的一個(gè)圓，這就使得收集太陽光的儀器可以排成整排來一起跟尋太陽的運(yùn)動(dòng)。有一種全新形式的太陽能跟蹤裝置被成功的開發(fā)研制出來，研制它的部門是亞利桑那大學(xué)，他們于二零零二年完成了此次研制工作。這個(gè)裝置在硬件方面額外的加入了電機(jī)。通過控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)來完成整套裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而完成能夠進(jìn)行跟蹤的目的。這套部件采用了鋁合金的框架式的外部結(jié)構(gòu)。整個(gè)設(shè)計(jì)使得部件的結(jié)構(gòu)更為的簡練精密，而且質(zhì)量小，易于進(jìn)行移動(dòng)。在這一方面很大程度的加大了跟蹤器可以被應(yīng)用的范圍。太陽能在國外被正式應(yīng)用于生活化的國家有很多。比較早的要追溯到一

19、九九四年，在德國相對(duì)靠北的地方就被民眾使用。這些民用化的太陽能廚房所用到的技術(shù)就是單軸追蹤的技術(shù)。與國外相比，我國對(duì)于這一方面的研究開展的時(shí)間較晚，在最近這十幾年才開始慢慢有一些研究專家開始研究。在太陽能跟蹤方面，關(guān)于太陽灶這些民用的設(shè)備的自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的開發(fā)我國是從一九九二年推出的。這種液壓形的追蹤設(shè)備，在太陽能雜志上被介紹給公眾。相對(duì)有一種自動(dòng)追蹤太陽移動(dòng)方向的設(shè)備，其型號(hào)為FST型【3】。它能做到全自動(dòng)的去運(yùn)動(dòng)。這種設(shè)備是于一九九零年在我國的國家氣象局所研制而成的。這種設(shè)備被科研人員投入針對(duì)太陽所散發(fā)能量的觀測當(dāng)中。到現(xiàn)在為止，全世界的科研人員已經(jīng)開發(fā)研制了很多種能夠追蹤太陽的運(yùn)動(dòng)方位的系

20、統(tǒng)設(shè)備。其中最核心或者說是最主要的方式為下面所介紹的兩種方法，兩者屬于不同的兩種系統(tǒng)。根據(jù)太陽的運(yùn)動(dòng)路線進(jìn)行循跡：兩種方式分別根據(jù)太陽的運(yùn)動(dòng)路線進(jìn)行循跡的系統(tǒng)有兩種方式，這是單軸和雙軸追蹤的方式。單軸追蹤：這種追蹤技術(shù)大致的分為三個(gè)不同的方法，第一種為在南北方向上進(jìn)行布置，在東西方向上完成對(duì)太陽的追蹤。第二種是在東西相對(duì)的方向進(jìn)行布置，而在南北相對(duì)的方向完成對(duì)太陽運(yùn)動(dòng)的追蹤。還有一種方法是將設(shè)備傾斜放置，然后在東西相對(duì)的方向完成追蹤。這些方式有一個(gè)共同點(diǎn)是他們的轉(zhuǎn)動(dòng)形式都是單軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，然后對(duì)一個(gè)平面內(nèi)的方向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。這一類儀器進(jìn)行單軸的轉(zhuǎn)動(dòng)然后完成跟蹤的可取之處在于他們的結(jié)構(gòu)都不是十分復(fù)雜，總

21、體較為簡單，易于實(shí)現(xiàn)?？墒菍?duì)于太陽光的收集的功效并不是非常的完美，因?yàn)樵O(shè)備運(yùn)動(dòng)只是沖著相對(duì)的兩個(gè)方位，而不能保證任何時(shí)候都能正對(duì)著運(yùn)動(dòng)中的太陽【4】。雙軸追蹤：獲取更多的太陽能源是這項(xiàng)技術(shù)的立足點(diǎn)。雙軸追蹤技術(shù)不僅在太陽運(yùn)動(dòng)緯度上做到了追蹤，同時(shí)還對(duì)太陽在經(jīng)度方面完成了追蹤。達(dá)到了對(duì)太陽方位的追尋。這種追蹤的技術(shù)同時(shí)又被分為兩種方式：極軸式全追蹤和防衛(wèi)地點(diǎn)高度角全追蹤形式。光電追蹤：一直到現(xiàn)在為止，世界上存在著多種多樣的光電方面的追蹤方式。其中電磁式的追蹤方式，重力式光電追蹤方式和電動(dòng)式的光電追蹤方式這三種方式是人們經(jīng)常使用的。這幾類光電方面的追蹤方式都有一點(diǎn)共同之處，就是他們的設(shè)計(jì)中都使用到

22、了光敏傳感器這個(gè)部件。這一類技術(shù)人員所設(shè)計(jì)的追蹤裝置，有一塊遮光板，貼近遮光板的地方安放著光電管。遮光板進(jìn)行移動(dòng)，到達(dá)的角度正好與太陽相對(duì)，這個(gè)時(shí)候硅光管依然被安放在陽光照射不到的地方。當(dāng)太陽開始朝向西面運(yùn)動(dòng)時(shí)，這是光線形成的度數(shù)會(huì)慢慢改變【5】。當(dāng)光線照射到光電管的時(shí)候，光電管會(huì)因?yàn)楣饩€的照射而輸出一個(gè)微小的電流。這個(gè)電流被當(dāng)做一個(gè)偏差的信號(hào)。被設(shè)計(jì)好的放大電路的進(jìn)行放大。然后經(jīng)過角度的調(diào)整完成裝置的運(yùn)動(dòng)。光電追蹤方式的可取之處或者優(yōu)點(diǎn)是這種方式具有很高的敏捷性，而且整個(gè)裝置的結(jié)構(gòu)也并不是十分的復(fù)雜。但它也存在著不足之處，比如它的穩(wěn)定性并不高。因?yàn)樘鞖庥绊懚斐傻囊恍┱`差較大。當(dāng)光電追蹤裝置

23、置于室外，而很長的時(shí)間內(nèi)沒有太陽的照射，比如太陽被云層所遮擋住。這個(gè)時(shí)候的太陽所散發(fā)出的光線就沒有辦法直接的照射到硅光管上而造成誤差。1.3 論文主要內(nèi)容本次設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)在于太陽能擁有易于使用及沒有污染的特點(diǎn)。采用28SKDIP/SOP封裝的盛群MCU HT46UR232作為主控制CPU，設(shè)計(jì)控制電路，應(yīng)用運(yùn)放器LM224N組成比較模塊,通過光敏電阻對(duì)光線的感應(yīng)強(qiáng)度和設(shè)定的基準(zhǔn)電壓比較結(jié)果的檢測，并對(duì)檢測結(jié)果進(jìn)行分析與比較后，控制負(fù)責(zé)其水平方向和豎直方向運(yùn)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)，設(shè)計(jì)出自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)的光伏組件，使其達(dá)到最佳傾角的作用。因?yàn)樘柲苁且环N不會(huì)被耗盡且又干凈而又可以重復(fù)使用的新能源。對(duì)于現(xiàn)在

24、全世界都在尋找并且進(jìn)行研究的新一類能源，都具備著兩個(gè)特點(diǎn)：一個(gè)是儲(chǔ)量或者說能量十分的巨大，不會(huì)被消耗殆盡。第二個(gè)是這些能源要干凈，最好是完全的沒有污染，對(duì)人類生活的環(huán)境不會(huì)造成不好的影響。這么多年的研究，直到現(xiàn)在為止，科研人員發(fā)現(xiàn)了很多種新能源，但最主要的有三種：一是太陽能，二是燃料電池【6】。三是風(fēng)力能源。其中，最理想的新能源仍是太陽能。把太陽能板相對(duì)固定在一個(gè)方向上，進(jìn)行能量吸收是現(xiàn)在常見的使用方式。但固定朝向的太陽能板的供電裝置受到光照方向的轉(zhuǎn)變較大，即太陽照射角度的影響較大，隨著太陽光線角度的不斷變化，轉(zhuǎn)化效率和轉(zhuǎn)化功率都受到很大的限制。太陽能光伏板利用太陽能的效率比較高的時(shí)候是在光線

25、偏離垂直方向正負(fù)十五度以內(nèi)。所以說能夠自動(dòng)跟隨太陽轉(zhuǎn)動(dòng)的太陽能板供電裝置的效果更好，比固定式太陽能供電裝置的光能利用率更高。針對(duì)自動(dòng)調(diào)節(jié)太陽光照射的最佳傾角設(shè)計(jì)，首先要實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽方位的確定，本文探討了兩種方案來實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽方位的檢測，將他們的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較之后，最終確定了方案，并且做出了相應(yīng)的優(yōu)化。之后說明了控制原理，并對(duì)每一個(gè)模塊的設(shè)計(jì)及軟硬件部分做出詳細(xì)說明。2 光伏發(fā)電工作原理2.1 光伏發(fā)電工作原理光伏發(fā)電技術(shù)運(yùn)用到了光生伏特。在半導(dǎo)體的界面上可以做到把接收到的太陽光線轉(zhuǎn)變成能量電能。太陽能電池是核心部件。此外，控制設(shè)備功率的器件還要額外的加入其中。光伏發(fā)電裝置的優(yōu)點(diǎn)是受地域的限制較少，

26、因?yàn)殛柟庹丈浯蟮氐姆秶鷱V闊，同時(shí)，光伏系統(tǒng)還有很多優(yōu)點(diǎn)也值得更多的去開發(fā)利用【7】。基本不會(huì)造成污染，沒有噪聲的干擾，使用或者安裝起來也快速便捷，不需要再次消耗燃料，不需要架設(shè)輸電線路，就可以就地發(fā)電并供電的優(yōu)點(diǎn)。光伏發(fā)電設(shè)備的可取之處在于設(shè)備的構(gòu)成十分的簡單,沒有太復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)。而且設(shè)備運(yùn)行起來十分穩(wěn)定，使用年限很長。 2.2 設(shè)計(jì)依據(jù)根據(jù)歐幾里得平面幾何知識(shí)的推理獲悉，在三維空間中，假設(shè)有一條確定的直線和一個(gè)確定的平面，如果對(duì)平面進(jìn)行一定的旋轉(zhuǎn)，使得直線和平面垂直，那么平面的旋轉(zhuǎn)可以分解為水平方向的旋轉(zhuǎn)和垂直方向的旋轉(zhuǎn)的疊加，證明方法是作平面的垂線，旋轉(zhuǎn)垂線使得該垂線和原先確定的直線平行

27、。假設(shè)有確定的直線，其方程為，平面的方程為，設(shè)平面為水平面，則與平面垂直的平面都是豎直面，如圖2.1所示。圖2.1 三維坐標(biāo)中的線面圖直線的方向向量為： (1.1)該直線與水平面的夾角： (1.2)平面法向量： (1.3)該向量與水平面的夾角： (1.4)過已知直線做豎直面： (1.5)過做豎直面： (1.6)將平面在平面上沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)度，然后在豎直平面上沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)度，就可以使和直線平行，即平面和直線垂直，其中是豎直面和豎直面的夾角，是和的夾角，即： (1.7) (1.8)根據(jù)以上推理，要想使太陽能光伏板與太陽光線照射方向相互垂直需滿足兩個(gè)條件1確定太陽光線所照射的方向2調(diào)整太陽能光

28、伏板的水平方向，另外轉(zhuǎn)動(dòng)的輪子和滑輪分別由太陽能自動(dòng)跟蹤小車的兩個(gè)電機(jī)在水平方向和豎直方向分別進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制【8】。水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)的示意圖如圖2.2所示：圖2.2 太陽能蓄電自動(dòng)跟蹤器水平旋轉(zhuǎn)示意圖太陽能自動(dòng)跟蹤器小車由一個(gè)固定的支撐點(diǎn)（點(diǎn)P）和一個(gè)輪子支撐起來。滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)（電機(jī)M2驅(qū)動(dòng)）時(shí)，以點(diǎn)P為圓心，帶動(dòng)整個(gè)裝置繞P點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。從圖二可知，此時(shí)滾輪在水平面xy上經(jīng)過的軌跡是一個(gè)以支撐點(diǎn)P為圓心的圓。豎直方向轉(zhuǎn)動(dòng)示意圖如圖2.3所示：圖2.3 太陽能蓄電自動(dòng)跟蹤器豎直方向旋轉(zhuǎn)示意圖太陽能光伏板放在A板上并將其固定，電機(jī)M1圍繞渦桿轉(zhuǎn)動(dòng)，渦桿被固定在該位置，只允許繞z軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在xy平面內(nèi)不允許發(fā)生移動(dòng)

29、。渦桿上安裝一個(gè)升降平臺(tái)（升降平臺(tái)連接并固定在太陽能光伏板A板的一端），由于與A板一端相連，所以升降平臺(tái)不能進(jìn)行水平方向上的旋轉(zhuǎn)。因此，電機(jī)驅(qū)動(dòng)渦桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，升降平臺(tái)只能進(jìn)行上下移動(dòng)，即升降平臺(tái)上任意一點(diǎn)只有z的坐標(biāo)值會(huì)變化。A板一端由于升降平臺(tái)的帶動(dòng)在豎直方向上下移動(dòng)，而A板另一端被架在平行板高度沒有發(fā)生變化B平面上，在B平面上可以進(jìn)行滑動(dòng)，使A板和B板的夾角Q發(fā)生一定的變化（圖2.3所示），從而實(shí)現(xiàn)在豎直方向上太陽能光伏板平面（A板）發(fā)生角度的變化。為使太陽能利用效率始終保持最高，在太陽能板同一平面上安裝光電池，利用光電池來檢測該平面的法線與太陽垂直入射角偏離的情況。本作品包含太陽能設(shè)備，太

30、陽能光伏板支撐架被設(shè)置在太陽能光伏板的背面中心，與豎直轉(zhuǎn)軸相連接在一起；通過兩個(gè)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)上述裝置的上下運(yùn)動(dòng)和水平周轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；太陽能光伏板上安裝感光裝置，通過控制電路進(jìn)而控制電動(dòng)機(jī)的工作以達(dá)到實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽跟蹤的目的。使得所設(shè)計(jì)的設(shè)備在吸收太陽光后轉(zhuǎn)化成電能的功率達(dá)到進(jìn)一步的提高。2.3 光伏組件最佳傾角設(shè)計(jì)循跡控制器的設(shè)計(jì)方案到目前為止國內(nèi)外關(guān)于針對(duì)光伏組件陽光循跡控制方面有很多設(shè)計(jì)方案，但光敏元件比較式陽光循跡和時(shí)鐘式陽光循跡的設(shè)計(jì)方案占主導(dǎo)地位。2.3.1 時(shí)鐘式陽光循跡時(shí)鐘式陽光循跡方案，主要是先通過手動(dòng)輸入當(dāng)時(shí)光伏組件安放的經(jīng)度和緯度，之后通過依照時(shí)鐘芯片用來提供一些信息如時(shí)間信號(hào)和經(jīng)緯度

31、等等，電機(jī)所需要的轉(zhuǎn)速也會(huì)通過計(jì)算機(jī)的測試來得出。進(jìn)而由電動(dòng)機(jī)控制光伏板的轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)應(yīng)太陽的運(yùn)動(dòng)方位做出調(diào)整。這種循跡方式的特點(diǎn)是構(gòu)成其的電子路線并不是十分復(fù)雜【9】。這種跟蹤裝置的制作及使用成本較為昂貴，對(duì)投入民用的范圍不大。計(jì)算機(jī)的處理系統(tǒng)的要求也較高，需要有很大的計(jì)算能力，這就不得不加入大規(guī)模的集成電路作為支持。此類跟蹤裝置主要的使用范圍仍是集中于大發(fā)電量的電力部門，或者是對(duì)太陽軌跡進(jìn)行觀測的氣象臺(tái)等。因?yàn)槠渲袘?yīng)用到了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，可以使得在設(shè)備的控制方面具有很大的精確度。2.3.2 光敏元件比較式循跡光敏元件比較式陽光循跡，最核心的部件是光敏元件，光敏元件的特別之處，或者說特點(diǎn)是其參數(shù)

32、性能會(huì)隨著太陽光線的照射而發(fā)生變化。一般的設(shè)計(jì)方式是在采光板的邊沿處，分四個(gè)方向上都安裝上了相同的光敏元件。當(dāng)太陽運(yùn)動(dòng)至所發(fā)出的光線與采光板的平面呈90角時(shí)，這個(gè)時(shí)候相對(duì)的兩個(gè)方向上的光敏元件在接收太陽光能量多少的數(shù)值是相等的。因?yàn)椴钪挡]有產(chǎn)生所以電機(jī)并不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。而當(dāng)太陽繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，偏離了于采光板垂直的角度，沒有到達(dá)或者是已經(jīng)超過了這個(gè)垂直的角度時(shí)，光線會(huì)與采光板的法線形成一定的夾角。這一次，太陽能將是兩個(gè)光敏接收元素之間的區(qū)別。直到馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的照明板打開再垂直于太陽光線，兩個(gè)感光元件相當(dāng)于收到等量的能量。電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。這種循跡方式的優(yōu)點(diǎn)在于擁有較高的精確度，控制起來也相對(duì)容易。內(nèi)部電路及外部構(gòu)

33、件較為簡單，但是追蹤效果并不是十分出色【10】。2.4系統(tǒng)方案確定選擇時(shí)鐘式陽光循跡控制方案，則需要專門的時(shí)鐘芯片來確定時(shí)間，并且對(duì)經(jīng)緯度的確定存在一系列的問題，若是手動(dòng)進(jìn)行輸入，則還需要查詢本地經(jīng)緯度，操作起來很不方便，不利于光伏發(fā)電技術(shù)的推廣。如果是選用GPS來精確定位其地理位置，又會(huì)很大程度上的增加了系統(tǒng)的成本。考慮到系統(tǒng)精確度、電路的復(fù)雜程度以及設(shè)備成本方面等因素，本文選擇了控制較為精確，精度也相對(duì)較高，電路設(shè)計(jì)也比較容易實(shí)現(xiàn)的光敏元件比較式陽光循跡方案，來進(jìn)行陽光的快速跟蹤與精確定位。3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)本設(shè)計(jì)包括步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，光電轉(zhuǎn)換器、盛群MCU H

34、T46UR232系列單片機(jī)以及相應(yīng)的機(jī)械方面的設(shè)計(jì)等。太陽能電池板水平和豎直方向的轉(zhuǎn)動(dòng)分別由位于兩個(gè)方向的電機(jī)調(diào)整【11】。單片機(jī)加電復(fù)位后，單片機(jī)將對(duì)通過光敏電阻采樣并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后的電壓模擬信號(hào)進(jìn)行比較，此時(shí)的電位差會(huì)有幾種情況，當(dāng)電壓大于所設(shè)定的范圍，則控制令電動(dòng)機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，若電壓小于設(shè)定的范圍，電機(jī)反轉(zhuǎn)。如圖3.1所示:圖3.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)3.2 感光元件的選取光敏，這個(gè)元件又被稱作光感電阻，這種電阻的特別之處在于其阻值會(huì)在光線的照射下發(fā)生改變。光線越強(qiáng)阻值越小，光線越弱阻值越大。其原理圖如圖3.2所示圖3.2 光敏電阻工作原理圖從圖3.2可以看出，在黑暗的環(huán)境中，光敏電阻的內(nèi)部不

35、會(huì)產(chǎn)生光電子，陽極與陰極不導(dǎo)通，相當(dāng)于有很高的阻值。一旦有光線照射到光敏電阻的身上時(shí)，此時(shí)就存在著一種情況，就是光敏電阻中的光子本身的能量如果超過了半導(dǎo)體材料本身的一種特性值禁帶寬度。這是光子就有能力跳躍移動(dòng)到導(dǎo)帶當(dāng)中。除此之外還會(huì)有一個(gè)本身帶有正電的空穴生成在價(jià)帶當(dāng)中，隨著數(shù)量的增多阻值降低。3.3 光電池隨著當(dāng)今社會(huì)能源結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步改變與升級(jí)，太陽能電力系統(tǒng)作為其中的一種新型環(huán)保，高能量的能源。在電力供應(yīng)上它的地位越來越高。光電池所應(yīng)用到的原理是靠其中被摻雜的氧化硅的特性來改變空穴和電子的運(yùn)行軌跡。漸漸的隨著一些新型材料的不斷出現(xiàn)，制作光電池的材料也慢慢的增多。像CIS和CdTe等【12】

36、。光電池作為無污染的環(huán)保能源收集器它的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)不言而喻了并且運(yùn)行起來也十分的簡潔方便。當(dāng)被安裝完成后只要有陽光的照射就能夠進(jìn)行工作。另外的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是：太陽能是無限量的，系統(tǒng)安裝后便可馬上使用運(yùn)行。而且不需要額外的進(jìn)行花費(fèi)，能夠在很長的時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定的運(yùn)行，提供能量。在設(shè)備的維護(hù)方面也相對(duì)容易。不需要太多的花費(fèi)。太陽能電池的工作原理如圖3.3所示：圖3.3 太陽能電池工作原理圖 3.4 光敏電阻的放置外部光敏電阻放置位置如圖3-5所示：圖3.5 外部光敏電阻放置位置電機(jī)驅(qū)動(dòng)光伏板有兩種方式：水平面的防衛(wèi)控制、豎直面的防衛(wèi)控制。在太陽能板的上方平面放置四片小型光敏電阻是根據(jù)光線方向?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)移的思路實(shí)

37、行的，因?yàn)楣饷綦娮杞邮盏降墓饽軙?huì)隨著太陽光照射角度的改變而發(fā)生一定的變化，所以當(dāng)太陽光照射角度隨著時(shí)間發(fā)生變化的同時(shí)，電壓信號(hào)也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。電路通過采樣這四片小型光敏電阻輸出電壓，太陽的移動(dòng)方向可以大致確定，在太陽的移動(dòng)角度大于一定值的情況下，控制電機(jī)M1的轉(zhuǎn)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)光伏板豎直方向上角度的變化，控制電機(jī)M2轉(zhuǎn)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)光伏板水平方向上角度的變化，光敏元件內(nèi)部接線圖如圖3.6所示：圖3.6 內(nèi)部光敏元件接線圖圖3.6中，P4到P7是四個(gè)一樣的光敏電阻，R4到R7為四個(gè)相同阻值且阻值固定的普通電阻。，電壓U4到U7會(huì)隨著照射到光敏電阻上的光強(qiáng)的變化而隨之發(fā)生變化，U4與光強(qiáng)在一定范圍內(nèi)滿足

38、的關(guān)系為 (3.1)式中：U表示為給定的電壓，在此U的數(shù)值為5V；K指的是光敏電阻的光敏系數(shù)，光敏上所照射的光強(qiáng)為E。從式(3.1)可看出電壓U4隨光電增大而增大。最終，U4到U7的電壓信號(hào)將送入信號(hào)調(diào)整差動(dòng)轉(zhuǎn)換模塊。3.5比較放大模塊的選取 本設(shè)計(jì)中的比較放大模塊的芯片選擇為LM224。信號(hào)調(diào)整差動(dòng)轉(zhuǎn)換的目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)光敏傳感器輸入信號(hào)的比較放大，并調(diào)整成為單片機(jī)可識(shí)別的高、低電壓信號(hào)。信號(hào)調(diào)整差動(dòng)轉(zhuǎn)換電路芯片說明:在信號(hào)調(diào)整差動(dòng)轉(zhuǎn)換電路中主要具有運(yùn)算放大功能的芯片。兩個(gè)運(yùn)算放大器在其內(nèi)部，它們之間是相互獨(dú)立，不影響的。特點(diǎn)是有很大的增益，而且可以進(jìn)行內(nèi)部對(duì)于頻率損失的補(bǔ)償。LM224的工作模

39、式有多種，它可以用到雙電源當(dāng)中，也可以用到單電源中區(qū)，單電源的電壓范圍可以很寬，并不受到影響。表3.1 LM224特性額定工作電壓+5V工作溫度-25至85C-3dB的帶寬增益乘積1.2MHz變化斜率0.5V/sLM224管腳圖如圖3.7所示。圖3.7 LM224N管腳圖 由圖3.7可看出，LM224N有四個(gè)用于運(yùn)算的放大器，第一個(gè)運(yùn)算放大器的輸入端是引腳2、3，引腳1為輸出端，同樣5.、6、7,9、10、8，12、13、14為另外三個(gè)運(yùn)算放大器的輸入、輸出端口。引腳4接5V直流電，引腳11接地。3.6 單片機(jī)在陽光循跡控制器中，單片機(jī)所要完成的功能為：首先，讀取光傳感器或開關(guān)量的輸入信號(hào)。然

40、后，運(yùn)算和控制存儲(chǔ)器里面存儲(chǔ)的程序，再將把輸出端輸出的信號(hào)作為結(jié)果。單片機(jī)根據(jù)寫入存儲(chǔ)器的程序產(chǎn)生不同的動(dòng)作，而程序則是根據(jù)微控制器內(nèi)部的“0”和“1”所組合成的二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行操作。示單片機(jī)結(jié)構(gòu)：圖3.8 單片機(jī)結(jié)構(gòu)圖 由圖3.8可看出，單片機(jī)有輸入、輸出、存儲(chǔ)、運(yùn)算及控制功能，輸入、輸出僅由端口出入。3.7 單片機(jī)芯片的選擇HT46RU232是有28個(gè)管腳的插件芯片。復(fù)位功能是低電復(fù)位。HT46RU232與別的單片機(jī)芯片不同之處在于它帶有A/D轉(zhuǎn)換功能，它是一種性能很高的，且計(jì)算機(jī)指令相對(duì)簡單的8位單片機(jī)。為一些需要用到數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的產(chǎn)品提供了便利之處。同時(shí)它的功率消耗控制在了一個(gè)極低的范圍內(nèi)

41、，輸入輸出端口的使用也十分的方便。HT46RU232這款單片機(jī)被很大范圍的使用到很多工業(yè)控制的技術(shù)當(dāng)中，比如傳感器中需要的數(shù)模轉(zhuǎn)換功能，在電機(jī)的控制，和其他工業(yè)的控制領(lǐng)域也起到了便利的作用。28管腳的分布如圖3.9所示：圖3.9 HT46UR232引腳圖3.8 振蕩電路元件選擇振蕩電路HT46RU232芯片，其內(nèi)部的振蕩的法子有兩種，第一種是外部電阻電容的振蕩方式。另外一種是芯片外面的晶體的振蕩。當(dāng)選取了外部電容電阻的振蕩時(shí)，應(yīng)該有額外的一個(gè)電阻在外部接于 OSC1,VSS 的中間。這個(gè)數(shù)值是30k750k。這時(shí)OSC2被用于和外部的邏輯進(jìn)行協(xié)同。這種方式所需要提供的資源或者是金錢并不是很多。

42、缺點(diǎn)是其頻率會(huì)因?yàn)橥庠诘囊恍┎牧仙希布系挠绊懚a(chǎn)生偏移。所以，并不適合被使用在對(duì)精確度有太高要求的場合下。如果所選擇的方式為晶體震蕩，則還需要一個(gè)晶體被連接接入OSC1和OSC2兩者的中間。這個(gè)晶體為設(shè)備提供了信號(hào)返回時(shí)的信息。并不需要在外部接入其他的器件【13】。晶體振蕩被選擇為本次設(shè)計(jì)的震蕩方式，在此需要一個(gè)晶體連接接入OSC1和OSC2兩者的中間。而且還需要額外接入兩個(gè)電容。這兩個(gè)電容作為交聯(lián)電容加入電路中間。如果不加入這兩個(gè)電容會(huì)使得電路無法正常的工作。停止振動(dòng)。在本系統(tǒng)中選用的是8MHz。負(fù)載電容CL的計(jì)算公式如下 （3.2）其中，CL為負(fù)載電容；C1和C2為額外接入的電容；Ci

43、c為集成電路內(nèi)部電容，在本設(shè)計(jì)中選用的外接電容C1=C2=0.1uF, Cic一般等于3pF此電路中CL的計(jì)算數(shù)值為： （3.3）根據(jù)以上介紹和計(jì)算，設(shè)計(jì)出本系統(tǒng)的振蕩電路如下圖3.10所示:圖3.10 振蕩電路圖3.9復(fù)位電路的構(gòu)建為了保證系統(tǒng)振蕩器起振并穩(wěn)定運(yùn)行，系統(tǒng)復(fù)位或暫停狀態(tài)喚醒時(shí)，系統(tǒng)啟動(dòng)定時(shí)器提供了一個(gè)額外的延遲時(shí)間。由于按鍵都是電動(dòng)式，故在按鍵兩端并上一個(gè)電容和電阻，緩解按鍵松開時(shí)，對(duì)單片機(jī)管腳的沖擊。因?yàn)閱纹瑱C(jī)的承受的工作電流最大為2mA,故在按鍵的下端要接上一個(gè)20K的電阻，使此時(shí)電路的電流為0.25mA,起到一個(gè)限流的作用。復(fù)位電路如圖3.11所示：圖3.11 復(fù)位電路3

44、.10 顯示模塊的選取1602連接圖如下圖3.12所示：圖3.12 1602連接圖1602模塊的功能是被人們用于顯示平常所用到的數(shù)字，包括文字和字母等。表3.3 1602管腳介表引腳符號(hào)功能說明1VSS一般接地2VDD接電源（+5V）3V0液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度）。4RSRS為寄存器選擇，高電平1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時(shí)選擇指令寄存器。5R/WR/W為讀寫信號(hào)線，高電平(1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平(0)時(shí)進(jìn)行寫操作。6EE(或EN)端為使能(enable)端，下降沿使能。7DB

45、0底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 0位（最低位）8DB1底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 1位9DB2底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 2位10DB3底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 3位11DB4高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 4位12DB5高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 5位13DB6高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 6位14DB7高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 7位（最高位）（也是busy flag）15BLA背光電源正極16BLK背光電源負(fù)極3.11 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是感應(yīng)式電機(jī)。它的原理是當(dāng)脈沖信號(hào)給入后電機(jī)按照要求向某一方向轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的角度。其特點(diǎn)是控制起來簡單，準(zhǔn)確，因?yàn)槠滢D(zhuǎn)動(dòng)的度數(shù)可以根據(jù)給定的脈沖個(gè)數(shù)來控制。電機(jī)速

46、度隨著脈沖頻率改變而改變。設(shè)備整體構(gòu)成也并不復(fù)雜，易于調(diào)整。而且過載能力很強(qiáng)。轉(zhuǎn)速并不受到所加負(fù)載的影響【14】。步進(jìn)電機(jī)連接如圖3.13所示：圖3.13 步進(jìn)電機(jī)連接示意圖步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又三種勵(lì)磁方式第一種：反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)此種電動(dòng)機(jī)的特別之處在于其轉(zhuǎn)子的制作用到了一種特殊的材料。這種材料就是軟磁。而且在轉(zhuǎn)子的內(nèi)部也沒有加入電阻【15】。步距角能被控制在一個(gè)很小的度數(shù)下而且成本并不高，結(jié)構(gòu)又不復(fù)雜是它的特點(diǎn)。 第二種：永磁式步進(jìn)電功機(jī)所謂永磁式就是由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的材料是由永磁材料制作的。這樣一來其轉(zhuǎn)子自身就相當(dāng)于一個(gè)磁源,而且不僅輸出轉(zhuǎn)矩大，動(dòng)態(tài)性也很好,步距角也相對(duì)較大。第三種：混合式步進(jìn)電動(dòng)

47、機(jī)作為感應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。它最大的特點(diǎn)是將前兩種電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行整合，加入到自身的設(shè)計(jì)當(dāng)中。擁有很大的輸出轉(zhuǎn)矩，在運(yùn)動(dòng)的性能上也有著很大的優(yōu)勢，而且步距角也可以控制的很精細(xì)，運(yùn)行起來十分的平穩(wěn)。但價(jià)格相對(duì)較為昂貴。3.12 電動(dòng)機(jī)的選取表3-4 森創(chuàng)57BYG250C兩相混合式步進(jìn)電機(jī)參數(shù)規(guī)格編號(hào)相數(shù)步距角靜態(tài)相電流（A）相電阻（）相電感(mH)保持轉(zhuǎn)矩（NM）定位轉(zhuǎn)矩（NM）空載啟動(dòng)頻率(KHz)57BYG250C20.9/1.81.51.58.710.042.5圖3.14 森創(chuàng) 57BYG250C兩相混合式步進(jìn)電機(jī)3.13 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的選取本設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)器為：森創(chuàng)兩相混合式步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)器S

48、H-20403表3.5 性能指標(biāo)供電電源10V-40VDC,容量0.03KVA輸出電流峰值3A/相（MAX）驅(qū)動(dòng)方式衡相流PWM控制勵(lì)磁方式整步，半步，4細(xì)分，8細(xì)分，16細(xì)分，32細(xì)分，64細(xì)分絕緣電阻在常溫常壓下100M絕緣方式在常溫常壓下0.5KV，1分鐘步進(jìn)電機(jī)接線圖如下圖3.15所示：圖3.15 步進(jìn)電機(jī)接線圖4 軟件設(shè)計(jì)4.1 步進(jìn)電機(jī)水平方向流程圖圖4.1 太陽能蓄電系統(tǒng)水平跟蹤模塊流程圖系統(tǒng)水平方向：該系統(tǒng)由左右光敏電阻、比較放大器和驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部分組成，左右光敏電阻安裝在太陽能光伏板同一平面上，與其同步運(yùn)行，四片光電池做在一個(gè)開口的小盒內(nèi)，小盒的四個(gè)盒壁是由遮光片做成【16

49、】。光源方向一旦發(fā)生改變，則左右光電池輸出電壓產(chǎn)生差(V1-V2)，經(jīng)過LM224芯片內(nèi)電路比較放大以后輸出相應(yīng)信號(hào)：當(dāng)右邊光強(qiáng)大于左邊時(shí)，由于右邊遮光片擋住了右邊的光電池，導(dǎo)致左光電池接受的光大于右光電池，即(V1V2)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路1導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)開始正向轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)太陽能板向右轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)左邊光強(qiáng)大于右邊時(shí)，右光電池接收到更強(qiáng)的光，(V14;/A/D轉(zhuǎn)換后低4位數(shù)據(jù)dis0+=_adrh 41)cur1=cur1+1;/四舍五入4.3 1602顯示1602的顯示只有當(dāng)其使能信號(hào)只有在下降沿時(shí)液晶模塊執(zhí)行命令。RS將作為寄存器的選擇，若為1時(shí)，則選擇數(shù)據(jù)寄存器，若為0時(shí)，則選擇指令寄存器。R/W為讀

50、寫操作選擇，1時(shí)為讀，0為寫。在其打開1602時(shí)，應(yīng)該對(duì)其使能信號(hào)進(jìn)行一定時(shí)間的延時(shí)。在液晶1602寫數(shù)據(jù)或?qū)懼噶钪笆且袛嗥涫欠褚呀?jīng)啟動(dòng)好1602模塊【18】。在1602模塊中，對(duì)于顯示屏的控制有以下幾條重要的指令：0x38/設(shè)置16*2顯示，5*7點(diǎn)陣，8位數(shù)據(jù)接口0x0c/設(shè)置顯示開，光標(biāo)不顯示0x06/每次輸入一個(gè)字符后地址指針就加10x01/顯示清零，數(shù)據(jù)指針也顯示清零1602的程序流程圖如下所示：圖4.3 1602流程圖注意：在此程序中的核心語句有：void write_cmd(int com) /寫指令rs=0;rw=0;e=0;data=com;/data為數(shù)據(jù)端口e=1;_delay(100);e=0;void write_dat (int dat)/寫數(shù)據(jù)rs=1;rw=0;e=0;data=dat;/data為數(shù)據(jù)端口e=1;_delay(100);e=0;結(jié)論小型太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)對(duì)于我們這個(gè)能源消耗大國來說，有著很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義，而在美國、德國等國家都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模并網(wǎng)發(fā)電，如果將本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)應(yīng)用到并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中其