太陽能追蹤系統(tǒng)的

摘要太陽能是已知的最原始的能源，它干凈、可再生、豐富,而且分布范圍廣，具有非常廣闊的利用前景。但太陽能利用效率低,這一問題一直影響和阻礙著太陽能技術(shù)的普及，如何提高太陽能利用裝置的效率，始終是人們關(guān)心的話題，太陽能自動跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計為解決這一問題提供了新途徑,從而大大提高了太陽能的利用效率。跟蹤太陽的方法可概括為兩種方式：光電跟蹤和根據(jù)視日運(yùn)動軌跡跟蹤。光電跟蹤是由光電傳感器件根據(jù)入射光線的強(qiáng)弱變化產(chǎn)生反饋信號到計算機(jī)，計算機(jī)運(yùn)行程序調(diào)整采光板的角度實(shí)現(xiàn)對太陽的跟蹤。光電跟蹤的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高,結(jié)構(gòu)設(shè)計較為方便；缺點(diǎn)是受天氣的影響很大,如果在稍長時間段里出現(xiàn)烏云遮住太陽的情況，會導(dǎo)致跟蹤裝置無法跟蹤太陽,甚至引起執(zhí)行機(jī)構(gòu)的誤動作。而視日運(yùn)動軌跡跟蹤的優(yōu)點(diǎn)是能夠全天候?qū)崟r跟蹤，所以本設(shè)計采用視日運(yùn)動軌跡跟蹤方法和雙軸跟蹤的辦法,利用步進(jìn)電機(jī)雙軸驅(qū)動，通過對跟蹤機(jī)構(gòu)進(jìn)行水平、俯仰兩個自由度的控制,實(shí)現(xiàn)對太陽的全天候跟蹤.該系統(tǒng)適用于各種需要跟蹤太陽的裝置。該文主要從硬件和軟件方面分析太陽自動跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)。第一：機(jī)械部分設(shè)計機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括底座、主軸、齒輪和齒圈等。當(dāng)太陽光線發(fā)生偏離時,控制部分發(fā)出控制信號驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)1帶動小齒輪1轉(zhuǎn)動，小齒輪帶動大齒輪和主軸轉(zhuǎn)動,實(shí)現(xiàn)水平方向跟蹤：同時控制信號驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)2帶動小齒輪2，小齒輪2帶動齒圈和太陽能板實(shí)現(xiàn)垂直方向轉(zhuǎn)動，通過步進(jìn)電機(jī)1、步進(jìn)電機(jī)2的共同工作實(shí)現(xiàn)對太陽的跟蹤.第二：控制部分設(shè)計：主要包括傳感器部分、信號轉(zhuǎn)換電器、單片機(jī)系統(tǒng)和電機(jī)驅(qū)動電路等。系統(tǒng)采用光電檢測追蹤模式實(shí)現(xiàn)對太陽的跟蹤。傳感器采用光敏電阻，將兩個完全相同的光敏電阻分別放置于一塊電池板東西方向邊沿處下方。當(dāng)兩個光敏電阻接收到的光照強(qiáng)度不相同時，通過運(yùn)放比較電路將信號送給單片機(jī)，驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)電池板對太陽的跟蹤。最后本文進(jìn)行了總結(jié)，對未來做了展望.關(guān)鍵詞:太陽能；跟蹤；太陽能電板/光敏電阻；單片機(jī)；步進(jìn)電機(jī)第一章緒論1。1課題來源太陽能是取之不盡，用之不竭的綠色新能源，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，太陽能越來越被廣泛地利用，它主要有一下利用方式：太陽能熱發(fā)電：主要是把太陽的能量聚集在一起，加熱來驅(qū)動汽輪機(jī)發(fā)電。太陽能光伏發(fā)電：將太陽能電池組合在一起，大小規(guī)模隨意.可獨(dú)立發(fā)電,也可并網(wǎng)發(fā)電。太陽能水泵：正在取代太陽能熱動力水泵,九十年代我國研制的2．5kW光伏水泵在新疆運(yùn)用。太陽熱水器：我國自從1958年研制出第一臺熱水器后，經(jīng)過四十多年的努力，我國太陽熱水器產(chǎn)、銷量均占世界首位。本課題就是根據(jù)現(xiàn)有的太陽能采光不足，采光系統(tǒng)相對固定,不能充分利用太陽能能源，我們提出了太陽能跟中系統(tǒng)，隨著太陽光照熱量時間等因數(shù)自動調(diào)整角度吸收最大的能量，來設(shè)計太陽能自動系統(tǒng).1.1。1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).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。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。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?、水利能、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列正在顯著地提高。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1％，而太陽能發(fā)電每年增長20%，風(fēng)力發(fā)電的年增長率更是高達(dá)26%。預(yù)計在未來的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.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。1。1.2我國的太陽能資源我國年日照時數(shù)多在1400-3200小時之間,大致以秦嶺—淮河、川西山地為界，其東南年日照時數(shù)多在2200小時以下，其西北在2200小時以上。川黔地區(qū)平均年日照時數(shù)1400小時以下，其中,四川寶興826。4小時，峨眉946。8小時，馬邊951。5小時，云南鹽津952。1小時等，是我國年日照最少的臺站。錫林浩特、呼和浩特、銀川、西寧、拉薩一線以西北,平均年日照時數(shù)多在3000小時以上，其中青海冷湖3553。9小時,內(nèi)蒙古達(dá)來庫布3443。2小時,哈日奧日布格及西藏定日3393.3小時，新疆哈密3359。1小時等,是我國年日照最多的臺站。我國平均年日照百分率分布趨勢與年日照時數(shù)相似.大致大致以秦嶺-淮河、川西山地之東南，年日照百分率在50％以下,其中川黔地區(qū)30%以下，云南鹽津及四川馬邊21％，峨眉22％.錫林郭勒以西的內(nèi)蒙古高原和柴達(dá)木盆地、塔里木盆地、準(zhǔn)噶爾盆地大部分地區(qū)，平均年日照百分率大于70％，其中青海冷湖80%，內(nèi)蒙古哈日奧日布格77%，新疆哈密76％，西藏高原大部分地區(qū)年日照百分率60%以上,定日77％。（一）太陽總輻射我國年總輻射量約33×108-83×108/m2之間。其分布，大體是西部大于東部.西部以青藏高原年總輻射量最大（70×108J/m2），東部以川1黔地區(qū)年太陽總輻射量最小（40×108J/m2）.太陽總輻射量由直達(dá)輻射和散射輻射2個分量組成，而這兩個分量比列各地不同，青藏高原和西北干旱地區(qū)，年中云量和水汽不多，散射輻射少而直達(dá)輻射多、青藏高原直達(dá)輻射占年總輻射的70％，新疆和內(nèi)蒙古地區(qū)占60—65％.長江流域和東南沿海,直達(dá)輻射與散身輻射幾乎相等.西南地區(qū)云量多，水汽豐富，直達(dá)輻射僅占年總輻射量的40％。（二）太陽能分區(qū)為了開發(fā)利用我國太陽能資源，王炳忠1983年作出中國太陽能資源利用區(qū)劃,在此基礎(chǔ)上，盛承禹（1986年）坐了較簡化的我國太陽能分區(qū)。下面主要介紹盛氏分區(qū)。一級區(qū)以年總輻射量為指標(biāo)，二級區(qū)以日照百分率出現(xiàn)峰值的季節(jié)為標(biāo)志（峰值在春季以A表示，夏季以B表示,秋季以C表示，冬季以D表示），全國分為4區(qū)11副區(qū)。Ⅰ區(qū)為太陽能豐富區(qū)，年總輻射量62.0×108J/m2，包括錫林浩特—銀川、玉樹—西藏朗縣以西、天山以南的區(qū)域。其中，IB1副區(qū)為內(nèi)蒙古日照百分率夏季峰值區(qū)，IA副區(qū)為塔里木日照百分率春季峰值區(qū)，IB2副區(qū)為青藏高原日照百分率夏季峰值區(qū)。Ⅱ區(qū)為太陽能較豐富區(qū)，年總輻射量50×108—62×108J/m2,包括天山以北區(qū)域和內(nèi)蒙古高原東部，渤海沿岸平原、晉北、陜北、寧夏和甘肅的一部分、川西山地、西藏東南部等區(qū)域。其中ⅡD副區(qū)為新疆北部日照百分率冬季峰值區(qū)。ⅡB1副區(qū)為內(nèi)蒙古東部、渤海沿岸平原、晉北等地日照百分率夏季峰值區(qū)，ⅠA副區(qū)為陜北和寧夏、甘肅的一部分等地日照百分率春季峰值區(qū)，ⅡB2副區(qū)為川西山地、西藏東南等地日照百分率夏季峰值區(qū)。Ⅲ區(qū)為太陽能可利用區(qū)，年輻射總量42×108-50×108J/m2,包括東北和內(nèi)蒙古呼倫貝爾等區(qū)域,以及華北南部、東南沿海平原及丘陵、云南、西藏東南部等區(qū)域.其中，ⅢB1副區(qū)為東北和內(nèi)蒙古呼倫貝爾日照百分率夏季峰值區(qū)，ⅢA副區(qū)為華北南部、東南沿南平原及丘陵日照百分率春季峰值區(qū)，ⅢB2副區(qū)為滇、藏東南日照百分率夏季峰值區(qū)。Ⅳ區(qū)為太陽能貧乏區(qū),年輻射總量42×108J/m2，主要在川黔區(qū)域。其中,ⅣC副區(qū)為川西日照百分率秋季峰值區(qū)，ⅣD為川東、貴州的大部分、桂北及湘西的一部分等地日照百分率冬季峰值區(qū)。1.1。3目前太陽能的開發(fā)與利用人類直接利用的太陽能有三大技術(shù)領(lǐng)域,即光熱轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換和光學(xué)轉(zhuǎn)換，此外,還有儲能技術(shù).太陽能光熱轉(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、熱力發(fā)電裝置及太陽能醫(yī)療器具[6］。1。1.4太陽能的特點(diǎn)太陽能作為一種新能源，它與常規(guī)能源相比有三大優(yōu)點(diǎn):第一，它是人類可以利用最豐富的能源，據(jù)估計，在過去漫長的11億年中，太陽消耗了它本身能量的2％,可以說是取之不盡用之不竭的.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(yùn)輸問題，尤其對交通不發(fā)達(dá)的農(nóng)村、海島和遠(yuǎn)邊地區(qū)更具有利用價值。第三，太陽能是一種潔凈的能源,在開發(fā)與利用時,不會產(chǎn)生廢渣、廢水、廢氣、也沒有噪音，更不會影響生態(tài)平衡.太陽能的利用有它的缺點(diǎn)：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。往往需要相當(dāng)大的采光集熱面才能滿足使用要求，從而使裝置的面積大，用料多，成本增加。第二，大氣影響較大，給使用帶來不少困難.1.2課題研究的目的與意義本課題研究一種基于光電傳感器的太陽光線自動跟蹤裝置，該裝置能自動跟蹤太陽光線的運(yùn)動，保證太陽能設(shè)備的能量轉(zhuǎn)換部分所在平面始終與太陽光線垂直,提高設(shè)備的能量利用率。1。2.1新環(huán)保能源長期以來，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。據(jù)國際能源機(jī)構(gòu)預(yù)測，人類正面臨礦物燃料枯竭的嚴(yán)重威脅。這種全球性的能源危機(jī)，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[1]。能源危機(jī),環(huán)境保護(hù)成為當(dāng)今世界關(guān)注的熱點(diǎn)問題。據(jù)聯(lián)合環(huán)境規(guī)劃署資料，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。這些燃料的燃燒構(gòu)成改變氣候的溫室氣體的最大排放源，按照可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)模式,決不能單靠消耗礦物原料來維持日益增長的能源需求。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)與利用。其中具有獨(dú)特優(yōu)勢的太陽能開發(fā)前景廣闊。日本經(jīng)濟(jì)劃廳和三澤公司合作研究認(rèn)為，到2030年，世界電力生產(chǎn)的一半將依靠太陽能[2］?；诋?dāng)今世界能源問題和環(huán)境保護(hù)問題已成為全球的一個“人類面臨的最大威脅”的嚴(yán)重問題，本課題的目的是為了更充分的利用太陽能、提高太陽能的利用率，而進(jìn)行太陽追蹤系統(tǒng)的開發(fā)研究，這對我們面臨的能源問題有重大的意義.同時太陽能又是一種無污染的清潔能源，加強(qiáng)太陽能的開發(fā)，對節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境也有重大的意義。1.2。2提高太陽能的利用率太陽能是一種低密度、間歇性、空間分布不斷變化的能源,這就對太陽能的收集和利用提出了更高的要求。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，但太陽能的利用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，究其原因，主要是利用率不高,就目前的太陽能裝置而言,如何最大限度的提高太陽能的利用率，仍為國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn).解決這一問題從另個方面入手，一是提高太陽能裝置的轉(zhuǎn)換效率，二是提高太陽能接收的效率，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。1。2。3太陽能利用的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r自上世紀(jì)70年代出現(xiàn)能源危機(jī)以來，一些發(fā)達(dá)國家十分重視并支持對可再生能源技術(shù)發(fā)展，一些歐美國家及國內(nèi)制定了符合本國的發(fā)展規(guī)劃，并制定如稅收優(yōu)惠、政府補(bǔ)貼、低息貸款、加速折舊等相關(guān)政策，有力地保障太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。歐盟自2000年開始實(shí)施了一項(xiàng)名為SOLTHERM的項(xiàng)目，目標(biāo)是推動歐洲太陽能集熱器安裝數(shù)量每年增加200萬㎡，到2004年累計達(dá)到1500萬㎡；美國規(guī)劃到2010年安裝100萬套屋頂光伏計劃、安裝機(jī)容量300萬千瓦；日本提出到2010年安裝光伏發(fā)電760千瓦；德國已實(shí)施10萬屋頂計劃，安裝光伏發(fā)電容量30萬千瓦，今后還將不斷擴(kuò)大。在國內(nèi)，青島市建委在2001年4月出臺的《關(guān)于新建工程同時設(shè)計安裝太陽能熱水器的意見》中提出：有條件安裝太陽能熱水器的建筑,在建設(shè)規(guī)劃中要同時考慮設(shè)計、安裝太陽能熱水器，暫時無條件的在設(shè)計時應(yīng)預(yù)留戶納管線和安裝位置。大連市城鄉(xiāng)建設(shè)委員會在2005年8月出臺的《關(guān)于在建筑工程中全面推廣應(yīng)用太陽熱水器的通知》中規(guī)定，所有新建和改建的低層（別墅)、多層住宅建筑,必須按《大連市太陽應(yīng)用，對認(rèn)定的普通商品房應(yīng)當(dāng)將可再生能源設(shè)備和設(shè)施的投資予以扣除。同時，市房地資熱水器建筑設(shè)計導(dǎo)則》（DT05—2）進(jìn)行太陽熱水器一體化設(shè)計和施工。小高層、高層住宅及其他公共建筑可依據(jù)開發(fā)單位和使用者的要求，確定是否進(jìn)行太陽熱水器的一體化設(shè)計和施工。在《上海市開發(fā)利用太陽能行動計劃》中，提出要做好與房地產(chǎn)政策的協(xié)調(diào)。為鼓勵太陽能的源局進(jìn)一步制定房地產(chǎn)商開發(fā)別墅和低層住宅應(yīng)用可再生能源的引逼政策［3］。1。2.4太陽能光發(fā)電系統(tǒng)白天，在光照條件下，太陽電池組件產(chǎn)生一定的電動勢，通過組件的串并聯(lián)形成太陽能電池方陣，使得方陣電壓達(dá)到系統(tǒng)輸入電壓的要求.再通過充放電控制器對蓄電池進(jìn)行充電，將由光能轉(zhuǎn)換而來的電能貯存起來。晚上，蓄電池組為逆變器提供輸入電，通過逆變器的作用,將直流電轉(zhuǎn)換成交流電，輸送到配電柜，由配電柜的切換作用進(jìn)行供電.蓄電池組的放電情況由控制器進(jìn)行控制,保證蓄電池的正常使用.光伏電站系統(tǒng)還應(yīng)有限荷保護(hù)和防雷裝置，以保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備的過負(fù)載運(yùn)行及免遭雷擊,維護(hù)系統(tǒng)設(shè)備的安全使用。太陽能→電能→化學(xué)能→電能→光能.1.2。5太陽能發(fā)電系統(tǒng)的組成部分太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)原理圖如圖1所示光伏系統(tǒng)是由太陽能電池方陣,蓄電池組，充放電控制器,逆變器，交流配電柜、自動太陽能跟蹤系統(tǒng)、自動太陽能組件除塵系統(tǒng)等設(shè)備組成。其各部分設(shè)備的作用是：圖1太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)原理圖一、太陽能電池方陣在有光照（無論是太陽光,還是其它發(fā)光體產(chǎn)生的光照）情況下,電池吸收光能，電池兩端出現(xiàn)異號電荷的積累，即產(chǎn)生"光生電壓”，這就是"光生伏特效應(yīng)”.在光生伏打效應(yīng)的作用下，太陽能電池的兩端產(chǎn)生電動勢,將光能轉(zhuǎn)換成電能,是能量轉(zhuǎn)換的器件。太陽能電池一般為硅電池，分為單晶硅太陽能電池，多晶硅太陽能電池和非晶硅太陽能電池三種。二、蓄電池組其作用是貯存太陽能電池方陣受光照時發(fā)出的電能并可隨時向負(fù)載供電。太陽能電池發(fā)電對所用蓄電池組的基本要求是：a.自放電率低；b。使用壽命長；c。深放電能力強(qiáng)；d。充電效率高；e.少維護(hù)或免維護(hù)；f.工作溫度范圍寬;g。價格低廉。Ah以上的鉛酸蓄電池，一般選用固定式或工業(yè)密封式免維護(hù)鉛酸蓄電池，每只蓄電池的目前我國與太陽能發(fā)電系統(tǒng)配套使用的蓄電池主要是鉛酸蓄電池和鎘鎳蓄電池。配套200額定電壓為2VDC；配套200Ah以下的鉛酸蓄電池，一般選用小型密封免維護(hù)鉛酸蓄電池，每只蓄電池的額定電壓為12VDC.三、充放電控制器充放電控制器是能自動防止蓄電池過充電和過放電的設(shè)備。由于蓄電池的循環(huán)充放電次數(shù)及放電深度是決定蓄電池使用壽命的重要因素,因此能控制蓄電池組過充電或過放電的充放電控制器是必不可少的設(shè)備.四、逆變器逆變器是將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的設(shè)備。由于太陽能電池和蓄電池是直流電源,而負(fù)載是交流負(fù)載時，逆變器是必不可少的。逆變器按運(yùn)行方式,可分為獨(dú)立運(yùn)行逆變器和并網(wǎng)逆變器。獨(dú)立運(yùn)行逆變器用于獨(dú)立運(yùn)行的太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)，為獨(dú)立負(fù)載供電。并網(wǎng)逆變器用于并網(wǎng)運(yùn)行的太陽能電池發(fā)電系統(tǒng).逆變器按輸出波型可分為方波逆變器和正弦波逆變器。方波逆變器電路簡單,造價低,但諧波分量大，一般用于幾百瓦以下和對諧波要求不高的系統(tǒng).正弦波逆變器成本高，但可以適用于各種負(fù)載。五、交流配電柜其在電站系統(tǒng)的主要作用是對備用逆變器的切換功能，保證系統(tǒng)的正常供電,同時還有對線路電能的計量。1。2。6太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)分類太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)分為獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)與并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)：一、獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)也叫離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。主要由太陽能電池組件、控制器、蓄電池組成，若要為交流負(fù)載供電，還需要配置交流逆變器.二、并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)就是太陽能組件產(chǎn)生的直流電經(jīng)過并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換成符合市電電網(wǎng)要求的交流電這后直接接入公共電網(wǎng)。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)有集中式大型并網(wǎng)光伏電站一般都是國家級電站，主要特點(diǎn)是將所發(fā)電能直接輸送到電網(wǎng)，由電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)配向用戶供電。但這種電站投資大、建設(shè)周期長、占地面積大，目前還沒有太大發(fā)展。而分散式小型并網(wǎng)光伏系統(tǒng),特別是光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng)，由于投資小、建設(shè)快、占地面積小、政策支持力度大等優(yōu)點(diǎn)，是目前并網(wǎng)光伏發(fā)電的主流。.1.2。7太陽能跟蹤系統(tǒng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)太陽能跟蹤系統(tǒng)是能夠保持太陽能電池板隨時正對太陽，使太陽光的光線隨時垂直照射太陽能電池板的動力裝置，能夠顯著提高太陽能光伏組件的發(fā)電效率.國內(nèi)自主知識產(chǎn)權(quán)、首家完全不用電腦軟件的太陽空間定位跟蹤儀，具有國際領(lǐng)先水平,能夠不受地域和外部條件的限制，可以在-50℃至70℃環(huán)境溫度范圍內(nèi)正常使用；跟蹤精度可以達(dá)到±0。001°1。3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在太陽能跟蹤方面，我國在1997年研制了單軸太陽跟蹤器，完成了東西方向的自動跟蹤，而在南北方向則通過手動調(diào)節(jié)，接收器的接受效率提高了。1998年美國加州成功的研究了ATM兩軸跟蹤器,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(jìn)一步提高。2002年2月美國亞利桑那大學(xué)推出了新型太陽能跟蹤裝置,該裝置利用控制電機(jī)完成跟蹤，采用鋁型材框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊張，重量輕,大大拓寬了跟蹤器的應(yīng)用領(lǐng)域。在國內(nèi)近年來有不少專家學(xué)者也相繼開展了這方面的研究，1992年推出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。目前，太陽跟蹤系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)跟蹤太陽的方法很多，但在不外乎采用如下兩種方式:一種是光電追蹤方式，另一種是根據(jù)視目運(yùn)動軌跡追蹤；前者是閉環(huán)的隨機(jī)系統(tǒng)，后者是開環(huán)的控制系統(tǒng)。1。4論文的研究內(nèi)容本文所介紹的太陽能跟蹤裝置采用了光電追蹤方式，可實(shí)現(xiàn)大范圍、高精度跟蹤。論文主要工作包括:(1)分析太陽運(yùn)行規(guī)律，比較國內(nèi)外主要的幾種跟蹤方案，提出合理的跟蹤策略。(2)機(jī)械部分也是實(shí)現(xiàn)追蹤目的的關(guān)鍵,主要是設(shè)計和計算，裝配圖及其零件圖。(3）分析傳感器工作原理，分析該傳感器大范圍、高精度跟蹤的可行性，還要設(shè)計光轉(zhuǎn)換電路。(4）設(shè)計控制方案，步進(jìn)電動機(jī)以及驅(qū)動電路選取控制芯片，分析系統(tǒng)的硬件需求，設(shè)計控制系統(tǒng)。1。5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、太陽能追蹤方式的現(xiàn)狀等.第二章，主要是對太陽自動追蹤系統(tǒng)進(jìn)行了總體設(shè)計，確定了系統(tǒng)的追蹤方式。第三章,太陽的轉(zhuǎn)動原理。第四章,自動追蹤系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)，光電轉(zhuǎn)換器,單片機(jī)及其外圍電路,步進(jìn)電機(jī)以及驅(qū)動電路。第五章,課題總結(jié)及展望。第二章太陽能自動追蹤系統(tǒng)總體設(shè)計2.1太陽運(yùn)行的規(guī)律由于地球的自傳和地球太陽的公轉(zhuǎn)導(dǎo)致了太陽位置相對于地面靜止物體的運(yùn)動.這種變化是周期性和可以預(yù)測的.地球極軸和黃道天球極軸存在的一個27度的夾角，引起了太陽赤緯角在一年中的變化.冬至?xí)r這個角為23度27分,然后逐漸增大，到春分時變?yōu)?并繼續(xù)增大,夏至?xí)r赤緯角最大為23度27分，并開始減?。坏角锓謺r赤緯角又變?yōu)?，并繼續(xù)減小，直至冬至，另一個變化周期開始。2.2機(jī)械執(zhí)行部分比較選擇根據(jù)分析以前的跟蹤器機(jī)械執(zhí)行部分的問題，以及成本等各方面考慮,有以下幾種跟蹤器.2。2。1立柱轉(zhuǎn)動式跟蹤器圖2立柱轉(zhuǎn)動式跟蹤器跟蹤器的結(jié)構(gòu):大齒輪固定在底座上,主軸及其支撐軸承安裝在底座上面，小齒輪與大齒輪貼合，小齒輪連接馬達(dá)1的輸出軸。馬達(dá)1固定在轉(zhuǎn)架上，轉(zhuǎn)動架以及制假固定安裝在主軸上，接收器、馬達(dá)2安裝在支架上面，馬達(dá)2的輸出軸連接在接收器上。如圖2所示.跟蹤器實(shí)現(xiàn)自動跟蹤的原理：當(dāng)太陽光線發(fā)生偏移的時候，控制部分發(fā)出控制信號驅(qū)動馬達(dá)1帶動小齒輪轉(zhuǎn)動,由于大齒輪固定.使得小齒輪自動的同時圍繞大齒輪轉(zhuǎn)動，因此帶動轉(zhuǎn)動架以及固定在轉(zhuǎn)動架上的主軸、支架以及接收器轉(zhuǎn)動；同時控制信號驅(qū)動馬達(dá)2帶動接收器相對與支架轉(zhuǎn)動,通過馬達(dá)1、馬達(dá)2的共同工作實(shí)現(xiàn)對太陽方位角和高度角的跟蹤.系統(tǒng)特點(diǎn)：該跟蹤器機(jī)構(gòu)簡單，造價低.對于方位角的跟蹤，利用齒輪副傳動,能在使用功率較小的馬達(dá)的同時傳遞足夠大的動力，使用功率較小的馬達(dá)降低了其能源成本和制造成本。整個跟蹤器的結(jié)構(gòu)緊湊，剛度較高.傳動裝置在轉(zhuǎn)動支架。受到了較好的保護(hù)，提高了傳動裝置的壽命。2.2.2陀螺儀式跟蹤器圖3陀螺儀式跟蹤器跟蹤器的結(jié)構(gòu)：傳動箱1固定安裝在支架上，馬達(dá)1安裝在傳動箱1上,傳動箱1的內(nèi)部是由蝸桿、蝸輪組成的運(yùn)動副，馬達(dá)1輸出軸連接蝸桿，環(huán)形支架安裝在支架上面，傳動箱1的輸出軸連接環(huán)形支架，傳動箱2固定安裝在環(huán)形支架上,馬達(dá)2安裝在傳動箱2上,傳動箱2內(nèi)也是由蝸桿、蝸輪組成的運(yùn)動副.馬達(dá)2的輸出軸連接蝸桿，接收器安裝在環(huán)形支架上面,傳動箱2的輸出軸連接接收器.如圖3所示。該跟蹤器可以選擇不同朝向安裝，當(dāng)按照上圖的朝向進(jìn)行安裝時,跟蹤器的實(shí)現(xiàn)原理如下:當(dāng)太陽光線發(fā)生偏移時，控制部分發(fā)出信號驅(qū)動馬達(dá)2帶動傳動箱2中德蝸桿、蝸輪轉(zhuǎn)動，再輸出帶動接收器相對于環(huán)形支架轉(zhuǎn)動，跟蹤太陽由東向西的運(yùn)動;同時控制部分也發(fā)出信號驅(qū)動由馬達(dá)1帶動傳動箱1中德蝸桿、蝸輪轉(zhuǎn)動，在輸出帶動環(huán)形支架和接收器轉(zhuǎn)動,跟蹤太陽南北方向的運(yùn)動，由此來實(shí)現(xiàn)對太陽的兩個方向的跟蹤。系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：該跟蹤機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單。對于兩個方向的跟蹤，都利用蝸桿、蝸輪副傳動,在緊湊的結(jié)構(gòu)下得到很大的傳動比，能使用功率很小的馬達(dá)同時傳遞足夠的動力,使用功率小的馬達(dá)降低了其能源成本和制造成本;蝸桿、蝸輪副的自鎖性能好，能防風(fēng)防雨。結(jié)構(gòu)緊湊,運(yùn)動空間大。傳動裝置在傳動箱內(nèi),受到了較好的保護(hù)，提高了裝置的壽命。2.2。3齒圈轉(zhuǎn)動式跟蹤器機(jī)械結(jié)構(gòu)：馬達(dá)1固定在支架上，馬達(dá)1的輸出軸連接小齒輪1，小齒輪1與齒圈1貼合。齒圈1連接著主軸上，主軸安裝在支架上，馬達(dá)2安裝在主軸前端的一塊板上,馬達(dá)2的輸出軸連接小齒輪2，小齒輪2與齒圈2合，齒圈2連接著轉(zhuǎn)動架，轉(zhuǎn)動架安裝在主軸上.機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動跟蹤的原理:當(dāng)太陽光線發(fā)生偏離時.控制部分發(fā)出控制信號驅(qū)動馬達(dá)1帶動小齒輪1轉(zhuǎn)動，小齒輪帶動齒圈1的主軸轉(zhuǎn)動;同時控制信號驅(qū)動馬達(dá)2帶動小齒輪2。小齒輪2帶動齒圈2和轉(zhuǎn)動架轉(zhuǎn)動,通過馬達(dá)1、2的共同工作實(shí)現(xiàn)對太陽方位角和高度角的跟蹤.如圖4所示。圖4齒圈轉(zhuǎn)動式跟蹤器系統(tǒng)特點(diǎn):該跟蹤器機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，造價低，兩個方向的跟蹤都利用齒輪副傳遞動力,能在使用功率較小的馬達(dá)的同時傳遞足夠大的動力，使用功率較小的馬達(dá)降低了其能源成本和制造成本；由于使用半個齒圈，能在緊湊的結(jié)構(gòu)下得到較大的傳動比。結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)動空間大。2.2.4機(jī)械設(shè)計方案機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)：馬達(dá)1固定在支架上，馬達(dá)1的輸出軸連接小齒輪1，小齒輪1與大齒輪合。把齒輪連接著主軸上，主軸安裝在支架，馬達(dá)2安裝在主軸前端的一塊板上,馬達(dá)2的輸出軸連接小齒輪2，小齒輪2與齒圈合,齒圈連接著太陽能板,轉(zhuǎn)動架安裝在主軸上。機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動跟蹤的原理:當(dāng)太陽光線發(fā)生偏離時.控制部分發(fā)出控制信號驅(qū)動馬達(dá)1帶動小齒輪1轉(zhuǎn)動，小齒輪帶動大齒輪的主軸轉(zhuǎn)動；同時控制信號驅(qū)動馬達(dá)2帶動小齒輪2。小齒輪2帶動齒圈和太陽能板轉(zhuǎn)動,通過馬達(dá)1、馬達(dá)2的共同工作實(shí)現(xiàn)對太陽方位角和高度角的跟蹤。機(jī)械設(shè)計方案如圖5所示。圖5本課題的機(jī)械設(shè)計方案2。3跟蹤方案設(shè)計目前國內(nèi)外采用的跟蹤太陽的方法有，但不外乎三種方式：一、視日運(yùn)動軌跡跟蹤；二、光電跟蹤；三、視日運(yùn)動軌跡跟蹤和光電跟蹤相結(jié)合。下面就這三種跟蹤方案做一個簡單的介紹和比較。2.3。1太陽運(yùn)動軌跡跟蹤不論是采用極軸坐標(biāo)系統(tǒng)還是地平坐標(biāo)系統(tǒng)，太陽運(yùn)行的位置變化都是可以預(yù)測的，通過數(shù)學(xué)上對太陽軌跡的預(yù)測可完成日跟蹤。太陽跟蹤裝置采用地平坐標(biāo)系統(tǒng)較為直觀方便，操作性強(qiáng),但也在軌跡坐標(biāo)計算沒有具體公式可用的問題。而在赤道坐標(biāo)系中赤緯角和時角在日地相對運(yùn)動中任何時刻的具體值卻嚴(yán)格已知，同時赤道坐標(biāo)系和地平坐標(biāo)系都與運(yùn)動密切相關(guān)，于是通過天文三角形之間的關(guān)系式可以得到太陽很觀測者位置之間的關(guān)系.根據(jù)太陽軌跡算法的分析,太陽軌跡位置由觀測點(diǎn)的地理位置和標(biāo)準(zhǔn)時間來確定。在應(yīng)用中,全球定位系統(tǒng)可為系統(tǒng)提供精度很高的地理經(jīng)緯度和當(dāng)?shù)貢r間,控制系統(tǒng)則根據(jù)提供的地理、時間參數(shù)來確定即時的太陽位置，以保證系統(tǒng)確定位很跟蹤的高度準(zhǔn)確性和高可靠性。在設(shè)定跟蹤地點(diǎn)和基準(zhǔn)零點(diǎn)后，控制系統(tǒng)會按照太陽的地平坐標(biāo)公式自動運(yùn)算太陽的高度角和方位角。然后控制系統(tǒng)根據(jù)太陽軌跡每分鐘的角度變化發(fā)送驅(qū)動信號,實(shí)現(xiàn)跟蹤裝置兩維轉(zhuǎn)動的角度和方向變化.在日落后,跟蹤裝置停止跟蹤，按照原有跟蹤路線返回到基準(zhǔn)零點(diǎn)后。2.3.2光電跟蹤系統(tǒng)傳統(tǒng)的光電跟蹤器是采用一級傳感器跟蹤方式,這種跟蹤系統(tǒng)原則上由三大部件組成:位置檢測器、控制組件、跟蹤頭.其跟蹤系統(tǒng)如圖6所示。位置檢測器主要由性能經(jīng)過挑選的光敏傳感器組成，如四象光電池、光敏電阻等?？刂平M件主要接受從位置檢測器來的微弱信號，經(jīng)放大后送到跟蹤頭，跟蹤頭實(shí)為跟蹤裝置的執(zhí)行元件.圖6跟蹤系統(tǒng)框圖下面對2001年《應(yīng)用光學(xué)》雜志介紹的一種五象限法太陽跟蹤儀做一簡單介紹下圖7為五象限光電轉(zhuǎn)換器原理。在半徑為R的大圓有一個半徑為R/2的小圓,將大圓與小圓之間的圓環(huán)分成四個象限。每象限的分界線與X軸均成45°，小圓為第V象限。圖7五象限光電轉(zhuǎn)換器原理在上述5象限中為跟蹤定位測向象限，V象限為主測象限。將5片面積、性能、參數(shù)相同的光電池安裝在所設(shè)的5個象限內(nèi)，當(dāng)陽光照射到5片光電池上時必然產(chǎn)生電流,光電流與光照成正比.為了測量準(zhǔn)確，在光電池前放置可調(diào)光學(xué)鏡筒，將一個凸透鏡放在透鏡前，透鏡安放在鏡筒的最外沿,如圖8所示。當(dāng)光線經(jīng)過透鏡照射到鏡筒底部5片光電池上時，調(diào)節(jié)筒的長度,使光斑正好完全覆蓋5片光電池。圖8鏡筒結(jié)構(gòu)當(dāng)太陽與光軸成一角度時,光線經(jīng)過透鏡照射到5片光電池上形成的光斑必然發(fā)生偏移，如圖9所示.陰影部分為光線到的部分，此時有的光電池不能被光斑完全覆蓋，因此各光電池產(chǎn)生的光電流產(chǎn)生的光電流不盡相同，將光電流差經(jīng)過一系列處理后輸入到跟蹤頭，驅(qū)動電機(jī)動作，調(diào)節(jié)跟蹤裝置，直至4個象限光電池輸出的光電流相等，此時太陽光線與透鏡光軸平行，驅(qū)動電機(jī).為了使測量跟蹤裝置更安全、可靠、該裝置采用V象限主測光電池進(jìn)行光強(qiáng)測量和判斷，使裝置在夜晚停止工作.將第V象限的電壓V1與外來控制電壓V2進(jìn)行比較，可選擇合適的V1控制測量跟蹤裝置的工作狀態(tài)，在夜晚時V2<V1，裝置停止工作；在有太陽光時V1>V2，裝置正常工作。圖9光線與光軸垂直時理論上,鏡筒越長，光電池的靈敏度愈高,但是鏡筒長度和透鏡的參數(shù)也有關(guān)系，不可能無限制增長，通常鏡筒長度，已取10—30cm但當(dāng)長時間出現(xiàn)云遮后或早晨太陽剛升起時，太陽光線與透鏡光軸的夾角超過一定的角度范圍，由于鏡筒結(jié)構(gòu)的限制，透鏡聚焦的光斑無法被光電池捕捉到這時跟蹤裝置編無法跟蹤太陽，甚至引起執(zhí)行機(jī)構(gòu)的誤動作。因而該種跟蹤裝置只能在一定的角度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高精度跟蹤，其跟蹤范圍跟鏡筒結(jié)構(gòu)有關(guān)。2.3。3視日運(yùn)動軌跡跟蹤和光電跟蹤相結(jié)合由上述結(jié)論可知，開環(huán)的程序跟蹤存在很多局限性，主要是在開始運(yùn)行前需要精確定位，出現(xiàn)誤差后不能自動調(diào)整等。因此使用程序跟蹤方法時，需要定期的人為調(diào)整跟蹤裝置的方向。而傳感器跟蹤也存在響應(yīng)慢、精度差、穩(wěn)定性差、某些情況下出現(xiàn)錯誤跟蹤等缺點(diǎn)。特別是多云天氣會試圖跟蹤云層邊緣的亮點(diǎn),電機(jī)往復(fù)運(yùn)行，造成了能源的浪費(fèi)和部件的額外磨損。如果兩者結(jié)合，各取其長處，可以獲得角滿意的跟蹤結(jié)果。在視日運(yùn)動軌跡跟蹤的基礎(chǔ)上加兩個高精度角度傳感器。當(dāng)跟蹤裝置開始運(yùn)行時，用兩片高精度角度傳感器初設(shè)定位,在運(yùn)行中，以程序控制為主，角度傳感器瞬時測量作反饋,對程序進(jìn)行累積誤差修正。這樣能在任何氣候條件下使聚光器得到穩(wěn)定而可靠的跟蹤控制。這種跟蹤方案精度高，工作過程穩(wěn)定，應(yīng)用于目前許多大型太陽能發(fā)電裝置.但計算過程十分復(fù)雜，高精度角度傳感器成本也很高。對于需要降低成本的小型太陽能利用裝置來講，這種跟蹤方式并不十分適用。2.3。4本設(shè)計的跟蹤方案本設(shè)計的光敏器件選為光敏阻或太陽能電池板。利用光敏電阻在光照時阻值發(fā)生變化的原理,將兩個完全相同的光敏電阻分別放置于一塊電池板東西方向邊沿處的下方。如果太陽光垂直照射太陽能電池板時，兩個光敏電阻接收到的光強(qiáng)度相同，所以它們的阻值相同，此時電動機(jī)不轉(zhuǎn)動。當(dāng)太陽光于方向電池板垂直方向有夾角時，接收光強(qiáng)多的光敏電阻阻值減小,驅(qū)動電動機(jī)轉(zhuǎn)動,直至兩個光敏電阻上的光照強(qiáng)度相同，稱為光敏電阻光強(qiáng)比較法第三章轉(zhuǎn)動原理3。1歐幾里得平面幾何根據(jù)歐幾里得平面幾何知識推理發(fā)現(xiàn)，在三維空間中,假設(shè)有一條確定的直線和一個確定的平面，如果對平面進(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。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10所示。圖10三維坐標(biāo)中的線面圖直線的方向向量為:（2。1）該直線與水平面的夾角：（2。2）平面法向量：（2.3)該向量與水平面的夾角:(2。4）過已知直線做豎直面：（2.5）過做豎直面：(2.6）將平面在平面上沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)度,然后在豎直平面上沿逆時針方向旋轉(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:（2。7）(2。8）根據(jù)以上推理，當(dāng)太陽光線確定時，適當(dāng)調(diào)整太陽能光伏板的水平方向朝向和豎直方向朝向，一定能把太陽能光伏板調(diào)整到一個與太陽光線垂直的方向。3.2太陽能自動跟蹤器太陽能自動跟蹤小車的兩個電機(jī)分別驅(qū)動控制水平方向轉(zhuǎn)動的輪子和控制豎直方向轉(zhuǎn)動的渦桿,水平方向轉(zhuǎn)動的示意圖如圖11所示：圖11太陽能蓄電自動跟蹤器水平旋轉(zhuǎn)示意圖太陽能自動跟蹤器小車由一個固定的支撐點(diǎn)（點(diǎn)P)和一個輪子支撐起來.滾輪轉(zhuǎn)動(電機(jī)M2驅(qū)動)時，以點(diǎn)P為圓心,帶動整個裝置繞P點(diǎn)轉(zhuǎn)動。從圖二可知，此時滾輪在水平面xy上經(jīng)過的軌跡是一個以支撐點(diǎn)P為圓心的圓。豎直方向轉(zhuǎn)動示意圖如圖12所示:圖12太陽能蓄電自動跟蹤器豎直方向旋轉(zhuǎn)示意圖太陽能光伏板固定在A板上，電機(jī)M1驅(qū)動渦桿轉(zhuǎn)動，渦桿的位置固定，只允許繞z軸轉(zhuǎn)動，在xy平面內(nèi)不發(fā)生位置移動.渦桿上套有一個升降平臺（升降平臺連接太陽能光伏板A板的一端，并與之固定）,升降平臺因與A板一端相連而不能進(jìn)行水平方向上的旋轉(zhuǎn)。因此，電機(jī)驅(qū)動渦桿轉(zhuǎn)動時，升降平臺只能進(jìn)行上下移動，即升降平臺上任意一點(diǎn)只有z的坐標(biāo)值會變化。升降平臺帶動A板一端在豎直方向上下移動，而A板另一端架在高度不變的平行板B的平面上，可以在B平面上滑動，使得A板與B板的夾角Q發(fā)生變化,從而實(shí)現(xiàn)太陽能光伏板平面（A板）在豎直方向上角度的變化.經(jīng)測量,此作品的太陽能光伏板在水平方向上角度變化范圍是0°～360°，豎直方向上角變化范圍是32.26°～86。31°，其平面包含的朝向范圍廣泛，在地面上，無論太陽光的入射方向如何，與之垂直的面基本都在此作品光伏板所能變化得到的面的范圍內(nèi)[7]。實(shí)物圖如圖13圖13太陽能蓄電自動跟蹤器實(shí)物圖第四章自動跟蹤系統(tǒng)設(shè)計4.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)本體統(tǒng)包括光電轉(zhuǎn)換器、步進(jìn)電機(jī)、89C51系列單片機(jī)以及相應(yīng)的外圍電路等。太陽能電池板有兩個自由度，控制機(jī)構(gòu)將分別對水平方向和垂直方向進(jìn)行調(diào)整。單片機(jī)加電復(fù)位后，垂直方向?qū)⑻幱谛D(zhuǎn)狀態(tài)，單片機(jī)將對采樣進(jìn)行的電壓信號進(jìn)行判斷,電壓有增大和減小兩種可能，如電壓增大，則讓電池板繼續(xù)轉(zhuǎn)動，一旦電壓減小，單片機(jī)將立即發(fā)出信號,讓點(diǎn)擊反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)電池板對太陽的跟蹤。如圖14所圖14系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)任意時刻太陽的位置可以用太陽視位置精確表示.太陽視位置用太陽高度角和太陽方位角兩個角度作為坐標(biāo)表示.太陽高度角指從太陽中心直射到當(dāng)?shù)氐墓饩€與當(dāng)?shù)厮矫娴膴A角.太陽方位角即太陽所在的方位，指太陽光線在地平面上的投影與當(dāng)?shù)刈游缇€的夾角，可近似地看作是豎立在地面上的直線在陽光下的陰影與正南方的夾角.系統(tǒng)采用水平方位步進(jìn)電機(jī)和俯仰方向步進(jìn)電機(jī)來追蹤太陽的方位角和高度角，從而可以實(shí)時精確追蹤太陽的位置。圖15跟蹤系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖位機(jī)負(fù)責(zé)任意時刻太陽高度角和方位角的計算，并運(yùn)用軟件計算出當(dāng)前狀況下俯仰與水平方向的步進(jìn)電動機(jī)運(yùn)行的步數(shù)，將數(shù)據(jù)送給跟蹤系統(tǒng)驅(qū)動器，單片機(jī)接收上位機(jī)送來的數(shù)據(jù)，驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行.系統(tǒng)具有實(shí)現(xiàn)復(fù)位、水平方位的調(diào)整，俯仰方向的調(diào)整，太陽的跟蹤及手動校準(zhǔn)等功能。如圖15所示。4。2光電轉(zhuǎn)換器光電轉(zhuǎn)換器接收太陽光,將光信號轉(zhuǎn)換成電信號,單片機(jī)根據(jù)采集來的信號進(jìn)行分析比較，得出結(jié)果最終控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動與轉(zhuǎn)向來達(dá)到太陽能電池面板始終垂直于入射光線，從而達(dá)到最高效率的利用太陽能。一、光敏器件選為光敏電阻。利用光敏電阻在光照時阻值發(fā)生變化的原理，將兩個完全相同的光敏電阻分別放置于一塊電池板東西方向邊沿處的下方。如果太陽光線垂直照射太陽能電池板時，兩個光敏電阻接收到的光強(qiáng)度相同,所以它們的阻值相同，此時電動機(jī)不轉(zhuǎn)動。當(dāng)太陽光方向與電池板垂直方向有夾角時，接收光強(qiáng)較多的光敏電阻阻值減小，驅(qū)動電動機(jī)轉(zhuǎn)動，直至兩個光敏電阻上的光照強(qiáng)度相同,稱為光敏電阻比較法,其優(yōu)點(diǎn)在于控制較精確電路比較容易實(shí)現(xiàn).二、選用太陽能板作為光電轉(zhuǎn)換，利用光在不同的位置、緯度時，太陽能板的電壓值發(fā)生變化的原理。兩個太陽能電池板中間有一定的距離，當(dāng)光照在第一個太陽能時，兩邊的電壓值為正，兩邊電壓的絕對值大于0，電機(jī)正轉(zhuǎn)動;當(dāng)光照在第二個太陽能電池板時，兩邊的電壓值為負(fù)，絕對值大于0，電機(jī)反轉(zhuǎn)。當(dāng)太陽光照在照在兩個太陽能板時,兩邊的電壓為0,電機(jī)不轉(zhuǎn).4.2。1光電模擬電路設(shè)計一、下圖16中光電轉(zhuǎn)換電路是其中的一組,另一組電路于此相同。當(dāng)太陽光正對太陽能電池板時，光敏電阻R1、R2都是高電阻,A、B兩點(diǎn)電壓相等。四運(yùn)放LM124的輸出的電壓相同，單片機(jī)接收到的信號差為零，所以單片機(jī)不控制電動機(jī)轉(zhuǎn)動。當(dāng)陽光發(fā)生傾斜，使R1被陽光射中呈低電阻，則A點(diǎn)電位比B點(diǎn)高。運(yùn)算放大器U2A的作用是一個電壓跟隨器，起緩沖、隔離、提高帶載能力的作用，保持采樣信號的穩(wěn)定.U3A是減法器，其輸出端不能為負(fù)的電壓值，所以U3A正的輸出端接了個偏置電壓電路,使U3的輸出始終為正直.圖16光電轉(zhuǎn)換器二、采用電機(jī)驅(qū)動太陽能光伏板的方位移動分為水平面方位控制和豎直面方位控制。根據(jù)光線方向?qū)崿F(xiàn)自動轉(zhuǎn)移跟蹤的思路是在太陽能板的上方平面放置四片小型光電池，由于光電池接收到的光能隨太陽照射角度改變而改變，所以當(dāng)太陽光照射角度隨時間轉(zhuǎn)動時，此光電池采集及送出的電壓大小會變化。電路采樣此四片小型光電池輸出的電壓,以確定太陽的移動方向,當(dāng)太陽的移動角度大于一定值時，控制電機(jī)M1轉(zhuǎn)動以實(shí)現(xiàn)光伏板豎直方向的角度改變，控制電機(jī)M2轉(zhuǎn)動以實(shí)現(xiàn)光伏板水平方向的角度轉(zhuǎn)變。電機(jī)以順時針轉(zhuǎn)或逆時針轉(zhuǎn)來控制光伏板朝向的各角度變化。水平方向自動跟蹤和豎直方向自動跟蹤原理相同，以水平方向?yàn)槔到y(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖17所示：圖17太陽能蓄電系統(tǒng)水平跟蹤模塊結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)水平方向基本工作原理:該系統(tǒng)由左右光電池、比較放大器和驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部分組成，左右光電池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開口的小盒內(nèi)，小盒的四個盒壁是由遮光片做成.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，經(jīng)過LM124芯片內(nèi)電路比較放大以后輸出相應(yīng)信號：當(dāng)右邊光強(qiáng)大于左邊時，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，即時,驅(qū)動電路1導(dǎo)通，電動機(jī)正轉(zhuǎn),帶動系統(tǒng)向右轉(zhuǎn)；當(dāng)左邊光強(qiáng)大于右邊時，右光電池接收到更強(qiáng)的光，，驅(qū)動電路2導(dǎo)通，電動機(jī)反轉(zhuǎn),帶動系統(tǒng)向右轉(zhuǎn)。當(dāng)左右光電池?zé)o電壓差即光源在水平方向已垂直入射光伏板時，驅(qū)動電路1和驅(qū)動電路2都不導(dǎo)通，電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動，此時水平方向達(dá)到最佳入射角.豎直方向原理與水平方向原理完全相同。上下光電池接受光源產(chǎn)生電壓差,經(jīng)比較放大后分別驅(qū)動電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn),從而調(diào)節(jié)光伏板豎直方向的傾斜角度，當(dāng)豎直方向達(dá)到最佳入射角時,電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動.本文的設(shè)計選擇光敏器件為光敏電阻，光敏電阻與太陽能板電池相結(jié)合的方法，來實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。在實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的同時要實(shí)現(xiàn)A/D的轉(zhuǎn)換。4.3單片機(jī)及其外圍設(shè)備4。3.1AT89C51單片機(jī)AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51?指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案[4］。一、結(jié)構(gòu)框圖AT89C51的結(jié)構(gòu)框圖如圖18,它具有如下的主要特征：·與MCS-51兼容·4K字節(jié)可編程FLASH存儲器·壽命：1000寫/擦循環(huán)·全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz·三級程序存儲器鎖定·128×8位內(nèi)部RAM·32可編程I/O線·兩個16位定時器/計數(shù)器·5個中斷源·可編程串行通道·低功耗的閑置和掉電模式·片內(nèi)振蕩器和時鐘電路圖18AT89C51單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖AT89C51是靜態(tài)邏輯來設(shè)計的，其工作頻率可下降到0Hz，并提供兩種可用軟件選擇的省電方式，即空閑方式和掉點(diǎn)方式。在空閑方式中，CPU停止工作,而RAM、定時器/計數(shù)器,竄行口和中斷系統(tǒng)都繼續(xù)工作。在掉電方式中，片內(nèi)振蕩器停止工作，由于時鐘被“凍結(jié)”，使一切功能都暫停，只保持內(nèi)部RAM的內(nèi)容,直至下一次硬件復(fù)位為止。二、AT89C51的引腳AT89C51引腳采用雙列直插式封裝(DIP）.封裝如圖所示，共40個引腳,下圖19將對這些引腳進(jìn)行說明。圖19單片機(jī)的引腳1．主電源引腳（1)VCC：電源端；（2）GND:接地端；2．外接晶體引腳XTAL1和XTAL2（1）XTAL1：接外部晶體的一個引腳.在單片機(jī)內(nèi)部，它是構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸入端。當(dāng)采用外部振蕩器信號源時，該引腳接收到外部振蕩源的信號，即把此信號直接接到內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。(2)XTAL2：外接晶體的另一個引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是上述振蕩器的反相放大器的輸出端.采用振蕩信號源源時，此引腳應(yīng)懸浮不連接。3?？刂苹蚱渌娫磸?fù)位引腳RTSRST:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時,要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間.4.輸入/輸出引腳P0.0～P0。7、P1。0～P1.7、P2.0~P2。7、P3.0~P3。7.(1)P0端口（P0.0～P0。7）：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在FIASH編程時，P0口作為原碼輸入口,當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時，P0輸出原碼，此時P0外部必須接上拉電阻。(2)P1端口(P1.0~P1.7）：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流,這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時，P1口作為低八位地址接收。（3)P2端口（P2。0～P2。7）：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口,P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入.并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低,將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1"時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容.P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時接收高八位地址信號和控制信號。(4）P3端口（P3。0~P3。7)：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1"后，它們被內(nèi)部上拉為高電平,并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。4。3.2外圍設(shè)備電源管理部分電路。電源是電子設(shè)備的心臟部分，其質(zhì)量的好壞直接影響著電子設(shè)備的可靠性，而且電子設(shè)備的故障60%來自電源，因此作為電子設(shè)備的基礎(chǔ)元件，電源受到越來越多的重視.系統(tǒng)電源設(shè)計是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計中的一項(xiàng)極其重要的工作，它對整個單片機(jī)系統(tǒng)能否正常運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。電源設(shè)計應(yīng)同樣考慮功率、電平及抗干擾等問題。電源功率必須能滿足整個系統(tǒng)的需要。在系統(tǒng)電路中,除單片機(jī)系統(tǒng)［6］需要+5V直流電源外，步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動器還需要一個模擬電源12V。選用印刷線路板焊接式電源變壓器PKB05將220V交流電壓變換成正負(fù)12V的電壓.這種變壓器結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)固、抗震、防潮、阻燃，外形美觀，使用方便，抗電強(qiáng)度高。它是初級220V，50hz/60hz,次級既可以是單路輸出，也可以雙路輸出。由于這種變壓器變出的電壓是交流電,且又不十分準(zhǔn)確和穩(wěn)定，所以再利用全橋整流，電容濾波電壓穩(wěn)定后，分別用三端穩(wěn)壓電源模塊7812，7912，輸出正負(fù)12V。電路在7812和7912的輸入端分別上0。33uF的CBB電容、2000Uf/25V的電解電容和2.2uF的CBB電容、2000Uf/25V的電解電容。CBB電容可以濾掉高頻干擾，電解電容組合可以濾掉低頻干擾。在輸出端接上104瓷片電容，對輸出的+5V電源再次進(jìn)行濾波,以得到干凈的電源。如圖20所示[7］。圖20電源管理部分電路4。4步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動電路4。4.1步進(jìn)電機(jī)介紹步進(jìn)電機(jī)其功能是將脈沖信號變換相應(yīng)的角位脈電號電動機(jī)就轉(zhuǎn)動一個角度或前一步。因此非常適合單片機(jī)控制,推動步進(jìn)電機(jī)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用開辟了廣闊的前景。按勵磁方式分類，步進(jìn)電機(jī)可分為3大類：（一）反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本低,步距角小；但動態(tài)性能差。(二）永磁式步進(jìn)電機(jī)：永磁式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是用永磁材料制成的。轉(zhuǎn)子本身就是一個磁源，它是輸出轉(zhuǎn)矩大，動態(tài)性能好。轉(zhuǎn)子的極數(shù)與定子的極數(shù)相同，所以步距角一般較大。需要供給正負(fù)脈沖信號。又稱脈沖電動機(jī),是數(shù)字控制系統(tǒng)中的一種執(zhí)行元件.移或直線位移，即給一個脈沖信號.（三）混合式步進(jìn)電機(jī)：合式步進(jìn)電動機(jī)綜合了反應(yīng)式、永磁式步進(jìn)電動機(jī)兩者的優(yōu)點(diǎn)，它的步距角小，出力大，動態(tài)性能好，是目前性能最高的步進(jìn)電動機(jī)。它有時也稱作永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電動機(jī)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為1。8度而五相步進(jìn)角一般為0.72度.這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛.4。4.2步進(jìn)電機(jī)的主要特性一、步距角步距角指每給一個電脈沖信號電機(jī)轉(zhuǎn)子所應(yīng)轉(zhuǎn)過的角度，步進(jìn)電機(jī)的步距角是由轉(zhuǎn)子齒數(shù)和電機(jī)的相數(shù)所決定。典型的混合式步進(jìn)電機(jī)是四相200步進(jìn)電機(jī)，步距角為1.9°選擇步進(jìn)電機(jī)時，步距角取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載的最小分辨換算到電機(jī)軸上,每當(dāng)量電機(jī)應(yīng)走多少角度,步進(jìn)電機(jī)步距角應(yīng)等于或小于此角度。二、矩角特性矩角特性是指不改變各相繞組的通電狀態(tài)，即一相或幾相繞組同時通過直流電流時，電磁轉(zhuǎn)矩與失調(diào)角的關(guān)系。三、響應(yīng)頻率在某一頻率范圍內(nèi)步進(jìn)電機(jī)可以任意運(yùn)行而不會丟失一步，則這一最大頻率稱為響應(yīng)頻率.通常用啟動頻率f作為衡量指標(biāo)。它是指在一定負(fù)載下直接啟動而不失步的極限頻率,稱為極限啟動頻率。四、啟動矩頻特性在給定的驅(qū)動條件下，負(fù)載慣量一定時,啟動頻率與負(fù)載轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系稱為啟動矩頻特性.五、運(yùn)行矩頻特性在負(fù)載慣量不變時，運(yùn)行頻率與負(fù)載轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系稱為運(yùn)行矩頻特性。六、慣頻特性在負(fù)載力矩一定時，頻率和負(fù)載慣量之間的關(guān)系，稱為慣頻特性4。4.3步進(jìn)電機(jī)的選擇一、步進(jìn)電機(jī)1選擇估計步進(jìn)電機(jī)1所需要的最大靜力矩大于200N，故選57BYGH混合式步進(jìn)電機(jī)。二、步進(jìn)電機(jī)2選擇估計步進(jìn)電機(jī)2所需要的最大推力不大于2000N，故選用8700系列螺桿軸混合式步進(jìn)電機(jī)，如圖21所示。技術(shù)參數(shù)如下:1、線圈雙極性，2、最大推力2270N3、位移分辨率0.127mm，4、工作電壓5V，50相電流3。12Aps,5、相電感8。8mH，6、相電阻1.6,7、功耗31.2W,10）最高溫度130°，8、重量Kg,12)絕緣電阻20。圖21步進(jìn)電機(jī)示意圖4。4。4一、BL-240（一）BL-240型驅(qū)動模塊1、使用電壓范圍寬（12—40V）;2、恒流斬波,雙極性全橋式驅(qū)動；3、運(yùn)行良好;4、自動半流鎖定；5、可靠性高；6、適配4A以上兩相及四相混合式步進(jìn)電機(jī)。（二）技術(shù)數(shù)據(jù)1、

輸入電壓：12-40V單電壓供電；2、相電流：本模塊相電流可在0-4A之間調(diào)節(jié)；3、驅(qū)動模式：全橋驅(qū)動;4、運(yùn)行方式：半步（0.9°)；5、運(yùn)行特性：優(yōu)于原電機(jī)出廠指標(biāo)；6、保護(hù)方式：過熱保護(hù)，鎖定自動半流；7、外形尺寸：126mm×73mm×32mm；8、運(yùn)行環(huán)境：溫度—15-40°C（三)接線端子（I/OPORTS)1、VCC：供電電源12—40V注:切記超過40V，以免損壞模塊;2、GND：VCC對應(yīng)地線；3、B+；4、A+;5、CPIN+:時鐘脈沖輸入端,光藕輸入端，上升沿有效；6、CPIN-：，下降沿有效；7、CW/CCW+：電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向控制，光藕輸入端；CW/CCW—:光藕輸入負(fù)端；8、FREE+：脫機(jī)電平。二、MT—2HB03M驅(qū)動器（一)特點(diǎn)：雙極驅(qū)動，驅(qū)動器工作電壓12—40V；驅(qū)動電流0.8-3。5A；用戶可根據(jù)需要采用共陽極接法、共陰極接法或差分輸入法接法。（二）共陽極接法：分別將CP+，U/D+，F(xiàn)REE+連接到控制系統(tǒng)的電源上，如果在此電源是+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)動器內(nèi)部光藕提供8-15mA的驅(qū)動電流，輸入信號通過CP-加入。此時，U/D—,FREE—在低電平時起作用。（三）共陰極接法：分別將CP—,U/D—，F(xiàn)REE-連接到控制系統(tǒng)的地端，+5V的輸入信號通過CP+加入。此時，U/D+，F(xiàn)REE+在高電平起作用。限流電阻R的需求與共陽極接法相同。差分法接法:分別將CP—,U/D-，F(xiàn)REE—接差分信號的負(fù)端、CP+，U/D+，F(xiàn)REE+接差分信號的正端。4.5系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)4。5。1光敏電阻光強(qiáng)比較法利用光敏電阻在光照時阻值發(fā)生變化的原理，將兩個相同的光敏電阻分別放置于一塊電池板東西方向邊沿處的下方.如果太陽光垂直光照射太陽能電池板時,兩個光敏電阻接收到的光照強(qiáng)度相同，所以它們的阻值完全相同，此時電動機(jī)不轉(zhuǎn)動。當(dāng)太陽光方向與電池板垂直方向有夾角時,接收光照多的光敏電阻阻值減小，驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)動，直至兩個光敏電阻上的光照強(qiáng)度相同。其優(yōu)點(diǎn)在于控制較精確，且電路也比較容易實(shí)現(xiàn)。其控制主要由以下三個部分來完成：一、信號采集部分用光敏電阻實(shí)現(xiàn)信號采集的電路原理為橋式電路,電路的輸出信號只與照射在兩個光敏電阻上光照的相對值有關(guān)，不受外界環(huán)境的影響，增加了裝置的抗干擾能力。二、采用非倒向放大接法有由運(yùn)算放大器及其外圍電阻成線性放大單元.零電位調(diào)整單元以抵消零點(diǎn)漂移的直流信號.因調(diào)零后包含一定量的脈沖信號，用反相單元為下一級電路提供正電壓信號。對輸入信號進(jìn)行判斷，當(dāng)輸出信號的強(qiáng)度大于一定值時，給下一級一個高電平信號；反之,提供低電平信號,這樣能屏蔽一些微小信號的干擾,使系統(tǒng)的工作更穩(wěn)定.三、控制單元根據(jù)前一級送出的觸發(fā)信號，控制電動機(jī)的工作狀態(tài)。由于繼電器在實(shí)現(xiàn)邏輯過程中需要的吸合電流較大，會造成整體電路的耗電增大;另外,繼電器的反映速度很慢，靈敏度不高，會造成設(shè)備整體靈敏度及精確度下降。4。5.2光敏電阻光強(qiáng)比較法的工作過程系統(tǒng)采用光敏電阻光強(qiáng)比較法，設(shè)計出一種全新的光電轉(zhuǎn)換裝置,很好的實(shí)現(xiàn)了光電轉(zhuǎn)換。它能夠利用光敏電阻比較法實(shí)現(xiàn)對太陽水平、垂直方向的全方位跟蹤，晚上便自動復(fù)位。當(dāng)太陽的水平或垂直位置發(fā)生偏移時，R1、R2或R3、R4四個光電中必有一個受陽光照射，這樣可確認(rèn)太陽運(yùn)行的方向了。R1、R2、R3、R4放置見圖22。圖22光敏電阻放置控制電路有兩組,電路圖中其中的一組（圖23），另一組電路與此相同。光電管是直接與控制電路連接的,當(dāng)太陽能板正對太陽時，R1、R2都是高電阻，A、B兩點(diǎn)電壓相等.四運(yùn)放LM124的輸出A1、A2輸出的電壓相同，單片機(jī)收到的信號差為零，所以單片機(jī)不控制電動機(jī)轉(zhuǎn)動.若陽光發(fā)生傾斜，使R1被陽光射中呈低電阻，則A點(diǎn)電位比B點(diǎn)高，信號經(jīng)過放大和轉(zhuǎn)換，則單片機(jī)使得電機(jī)得電轉(zhuǎn)動并拖動太陽能板轉(zhuǎn)動,使太陽能板重新對準(zhǔn)太陽［8].當(dāng)R1、R2重新轉(zhuǎn)為高電阻時，電機(jī)停轉(zhuǎn)。若陽光偏轉(zhuǎn)時使R2被陽光射中則點(diǎn)擊反轉(zhuǎn)。不論哪種情況，電機(jī)運(yùn)動的方向和太陽運(yùn)動的方向總是一致的。從而達(dá)到跟蹤的目的。到太陽西墜之時光線減弱，光電管R5的電阻升高.Bg5導(dǎo)通,電機(jī)反轉(zhuǎn)?；氐皆粫r，限位開關(guān)斷開，電機(jī)停轉(zhuǎn)。當(dāng)光敏電阻對準(zhǔn)陽光時，采用微調(diào)W1、W2使得A、B兩點(diǎn)的電位相等,以高系統(tǒng)的準(zhǔn)確度。4.5。3系統(tǒng)的流程圖開機(jī)之后,上電復(fù)位,系統(tǒng)進(jìn)行初始化，初始化之后，系統(tǒng)首先判斷當(dāng)時是黑夜,若是黑夜，則系統(tǒng)啟動中中斷處理程序,進(jìn)入等待狀態(tài)，系統(tǒng)進(jìn)入光電追蹤模式。圖23系統(tǒng)的流程圖第五章結(jié)語本文的主要研究內(nèi)容是太陽自動系統(tǒng).本系