“太阳能跟踪系统追日装置”的整体构造研究设计.doc

“太阳能跟踪系统追日装置”的设计与实现 摘要： 本追日装置是由STC51单片机、光敏三极管和云台等组成闭环控制系统，主要组成模块有主控模块、光能检测模块和云台控制模块。在日照环境下，通过光能检测模块比较各方位日照强度，控制云台转动，使光能检测模块正对光源，实现追日功能。本装置具有高效、简易的特点，能应用于太阳能领域，以提高太阳能的转换效率。 关键词：单片机，感光模块，云台控制 The design and implementation of“Solar Tracking System” Zhang zhe Wen yi Yu hai (Science and Technology Innovation Center of Electrician and Electron, HuaZhong University of Science and Technology, WuHan 430074) Abstract：The Silversun device was made from STC51 MCU, PTZ composed of photosensitive transistor, and closed-loop control system.The main component modules are main control module, light detection module and PTZ control module. Meanwhile ,through light detection module to compare sunshine intensity and control PTZ rotation, it can devote to the device being in line to the light ,which reaches the eternal function. This device has high efficiency, simple features, which can be applied to solar energy, to enhance solar energy conversion efficiency. Key Words： Microcontroller Unit, hotosensitive?module, PTZ 总体方案设计与论证 1.方案的设计与选择 方案一：设计一个二维电机转动装置，通过单片机来控制两个电机的转动，以实现对任意方向的跟踪。单片机通过记忆或者计算任何时刻的太阳的位置，然后控制电机转动对准太阳直射方向。单片机利用时钟提供的日期和时间，计算出的预期位置，与编码器提供的当前位置比较，输出控制信号。驱动装置根据单片机提供的信号转动，同时通过编码器将运行速度或位置增量反馈到单片机，形成闭环控制系统。由于当前位置是由增量式计算得到的，若当前位置的计算出现偏差，则不能够由反馈得到校正，从而形成累积位置偏差。为此，必须通过传感器监视聚光镜的位置是否与太阳偏离，当偏离时启动一个校正程序，达到消除当前位置误差的作用。判断天空直射辐射的强度，在直射辐射较弱时不启动校正程序，从而避免多云天气的盲目跟踪图1、系统整体框图 以下分别对各个子模块进行论证。 ——光能采集模块 方案一：采用光敏电阻来接收阳光。光照越强的时候，光敏电阻的阻值会变小，把光敏电阻连接在一个分压电路上，采集电流信号，则在不同的光照强度的时候电流的强度会不一样。将电流信号转变为电压信号，然后用但单片机采样分析。通过程序进行判断，进而控制转动平台，使装置接收到最大电流。 方案二：采用光敏三级管接收阳光。光敏三极管直接输出放大后的感应电流信号，通过将电流信号转变为电压信号交给单片机分析，进而控制转动平台。 选择：方案二。光敏三级管光感应电流大，反应灵敏，电路简单，可以根据本实验的需要来筛选光电参数。光敏电阻的阻值对度光照的变化反应不够灵敏，不适合本项目的要求。 ——光能采集结构模块 方案一：部分遮光法。使用一个光敏三级管，将光敏三极管固定在转板上，在光敏三极管的感光头上套一个遮光圆筒。只有当遮光圆筒正对着太阳的时候才能使得光敏三极管达到最大电流，进而输出最大电压。 方案二:差值比较法。使用四个光敏三极管，将光敏三极管以十字架形状放置。当阳光从不同的方向照射时，在十字架对应端的两个光敏三极管的输出电流值不同，用单片机分别采集并比较由这两组电流信号转变而来的电压信号，产生对应输出信号控制转动平台。 方案三：投影法。在转板上安装一根立柱，将立柱周围放置一圈的光敏三极管。当阳光非直射时，立柱的投影会遮住某一个方向的光照，使得对应的光敏三极管所在的回路的电流值与其它的回路电路不同。通过单片机对