一种新型太阳自动跟踪系统的设计

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单轴太阳能光伏发电自动跟踪控制系统设计

单轴太阳能光伏发电自动跟踪控制系统设计引言：太阳能光伏发电已经成为可再生能源中最受关注的一种技术。

光伏发电效率受到太阳光照的影响，传统的固定光伏发电系统效率较低。

为了优化光伏发电系统的效率，设计了一种单轴太阳能光伏发电自动跟踪控制系统，能够根据太阳位置自动调整光伏板的角度，最大限度地提高太阳能的利用效率。

一、系统工作原理：该单轴太阳能光伏发电自动跟踪控制系统由光敏电阻、测量电路、控制电路和执行机构组成。

光敏电阻负责感应太阳光照强度，传递给测量电路进行电信号转换。

控制电路接收到转换后的信号，并与事先设定的峰值进行比较。

然后，根据比较结果来控制执行机构，使光伏板按需自动调整角度。

二、光敏电阻的选择：光敏电阻是该系统中最重要的一个元件，因为它直接影响到系统的准确度和稳定性。

在选择光敏电阻时，需要考虑以下因素：光敏电阻的特性曲线、光敏电阻的响应时间、光敏电阻的阻值范围等。

一般建议选择具有较高灵敏度和稳定性的光敏二极管。

三、测量电路设计：测量电路的作用是将光敏电阻的电信号转换为适合控制电路处理的电信号。

测量电路一般由信号放大器、滤波器和模数转换器构成。

信号放大器用于放大光敏电阻产生的微弱电信号，滤波器用于去除噪声和杂散信号，模数转换器用于将模拟信号转换为数字信号。

在设计过程中，需要合理设置放大系数和滤波参数，以确保测量电路的准确性和稳定性。

四、控制电路设计：控制电路是系统的核心部分，其功能是根据光敏电阻测量电路输出的信号，与事先设定的峰值进行比较，并根据比较结果来控制执行机构进行角度调整。

控制电路一般由比较器、运算放大器和逻辑电路构成。

比较器用于将输入信号与参考信号进行比较，运算放大器用于放大比较结果的差别，逻辑电路用于判断角度调整方向，并控制执行机构的运动。

五、执行机构设计：执行机构是该系统中最关键的部分，其功能是根据控制电路的指令，使光伏板按需自动调整角度。

常见的执行机构有两种：电动执行机构和气动执行机构。

光伏发电自动跟踪系统的设计

光伏发电自动跟踪系统的设计一、本文概述随着全球能源危机和环境问题的日益严重，可再生能源的开发和利用受到了越来越多的关注。

其中，光伏发电作为一种清洁、可再生的能源形式，具有广泛的应用前景。

然而，传统的光伏发电系统往往存在固定安装、无法有效跟踪太阳位置的问题，导致能量接收效率不高。

因此，本文旨在设计一种光伏发电自动跟踪系统，以提高光伏电池板的能量接收效率，从而推动光伏发电技术的发展和应用。

本文首先介绍了光伏发电的基本原理和现状，分析了传统光伏发电系统存在的问题和不足。

然后，详细阐述了光伏发电自动跟踪系统的设计原理和实现方法，包括硬件设计和软件编程两个方面。

在硬件设计方面，介绍了系统的主要组成部分，如传感器、电机驱动器等，并阐述了它们的工作原理和选型依据。

在软件编程方面，介绍了系统的控制算法和程序流程，包括太阳位置计算、电机控制等。

本文对所设计的光伏发电自动跟踪系统进行了实验验证和性能分析，证明了该系统的有效性和优越性。

也指出了该系统存在的不足之处和改进方向，为未来的研究提供了参考和借鉴。

通过本文的研究和设计，旨在为光伏发电领域提供一种高效、可靠的自动跟踪系统解决方案，推动光伏发电技术的进一步发展和应用，为实现可持续发展和环境保护做出贡献。

二、光伏发电原理及关键技术光伏发电是利用光生伏特效应将光能直接转换为电能的发电方式。

当太阳光照射到光伏电池上时，光子与光伏电池内的半导体材料相互作用，激发出电子-空穴对。

这些被激发的电子和空穴在光伏电池内部电场的作用下分离，形成光生电流，从而实现光能向电能的转换。

光伏发电的关键技术主要包括光伏电池材料的选择、光伏电池的结构设计、光电转换效率的提升以及系统的集成与优化。

光伏电池材料是光伏发电的基础，常用的材料有单晶硅、多晶硅、非晶硅以及薄膜光伏材料等。

不同材料具有不同的光电转换效率和成本，因此在选择时需要综合考虑性能和经济性。

光伏电池的结构设计也是影响光伏发电效率的重要因素。

一种新颖的太阳自动跟踪装置

４ｏ～４。范围旋转，７＋７能够实现自动跟踪太阳的目的。通过电机Ａ带动太阳能电池板东西方向转动，达
到调整太阳能电池板方位角；通过电机Ｂ带动太阳能
电池板南北方向转动，到调整太阳能板高度角。本设达
跟踪传感器用来检测太阳的方位角和高度角，只
６８
速要低（可低至１２转／）所需驱动力矩也小３卷）５００第９第期
资源环境
太阳能电池板
动一停止一转动这种断续的周而复始的控制过程中。高度角自动跟踪电路的组成及工作原理与方位角自动跟踪电路相似，只是电路参数有所不同而已。
３３西限位开关电路设计．
当临近傍晚时，阳光线非常微弱，太失去了跟踪发电的意义；外为便于次日凌晨对太阳光线的跟踪，阳另太能电池板需处于一个比较合适的初始位置。为此特别设
计了一个限位开关装置，太阳自动跟踪装置在临近傍使晚向西跟踪转动的过程中，自动碰触限位开关，会限位
跟踪太阳的方法有很多，不外乎以下三类方式：但
定时跟踪、Ｈ运动轨迹跟踪和光电跟踪Ｉ视２１。根据轴数
不同又分为单轴跟踪和双轴跟踪。
３太阳自动跟踪装置的设计
太阳自动跟踪装置由机械控制系统、控制电路及

太阳能电池板追日自动跟踪系统的研究

太阳能电池板追日自动跟踪系统的研究1.引言近年来，由于环境污染和化石能源的消耗，太阳能作为一种清洁、可再生的能源逐渐受到了广泛关注。

太阳能电池板作为太阳能利用的重要组成部分，具有将阳光能转化为电能的能力。

然而，由于太阳的运动轨迹以及天气等因素，太阳能电池板的效率常常受到一定程度的限制。

因此，设计一种能够实现自动追踪太阳的系统，成为提高太阳能电池板效率的有效途径。

2.太阳能电池板追日自动跟踪系统的原理太阳能电池板追日自动跟踪系统通过控制电机的转动，使太阳能电池板始终朝向太阳。

系统主要由光敏电阻、测量装置、控制器和电机组成。

当太阳光照射到光敏电阻上时，光敏电阻产生电信号，并通过测量装置转换为相应的角度信息。

控制器通过比较实际角度与太阳位置的偏差，控制电机旋转，使太阳能电池板调整到正确的角度。

3.系统参数设计与优化为确保系统的准确性和稳定性，需要对系统的参数进行设计与优化。

首先需要选取合适的测量装置，以确保可以准确地测量太阳能电池板的角度。

传感器的选取应考虑其分辨率、精度和抗干扰能力等因素。

其次，需要合理设计控制器的算法，以保证系统的精度和灵敏度。

控制器应对太阳位置变化做出快速而准确的响应，从而实现对太阳能电池板运动的精确控制。

最后，还需对电机的选型和驱动方式进行优化，以确保电机可以在恶劣环境下稳定运行。

4.系统性能测试与分析在完成系统参数设计与优化后，需要进行系统性能测试与分析。

测试时可以在不同天气条件下观测太阳能电池板的追踪效果，并对实际追踪角度与理论角度之间的差异进行比较。

此外，还可通过测试太阳能电池板的电能输出情况，以评估系统的效率和稳定性。

通过对测试结果的分析，可以进一步改进系统设计，提高追日自动跟踪系统的性能和可靠性。

5.应用前景与展望太阳能电池板追日自动跟踪系统具有重要的应用前景和发展空间。

随着太阳能的广泛应用，对太阳能电池板效率的要求也越来越高。

追日自动跟踪系统可以帮助太阳能电池板始终追踪太阳，最大程度地提高电能转换效率，从而提高整个太阳能发电系统的综合效能。

太阳能自动跟踪系统的设计

太阳能自动跟踪系统的设计解决方案：跟踪系统驱动器接口电路步进电机驱动电路限位信号采集电路太阳能是已知的最原始的能源，它干净、可再生、丰富，而且分布范围广，具有非常广阔的利用前景。

但太阳能利用效率低，这一问题一直影响和阻碍着太阳能技术的普及，如何提高太阳能利用装置的效率，始终是人们关心的话题，太阳能自动跟踪系统的设计为解决这一问题提供了新途径，从而大大提高了太阳能的利用效率。

跟踪太阳的方法可概括为两种方式：光电跟踪和根据视日运动轨迹跟踪。

光电跟踪是由光电传感器件根据入射光线的强弱变化产生反馈信号到计算机，计算机运行程序调整采光板的角度实现对太阳的跟踪。

光电跟踪的优点是灵敏度高，结构设计较为方便；缺点是受天气的影响很大，如果在稍长时间段里出现乌云遮住太阳的情况，会导致跟踪装置无法跟踪太阳，甚至引起执行机构的误动作。

而视日运动轨迹跟踪的优点是能够全天候实时跟踪，所以本设计采用视日运动轨迹跟踪方法和双轴跟踪的办法，利用步进电机双轴驱动，通过对跟踪机构进行水平、俯仰两个自由度的控制，实现对太阳的全天候跟踪。

该系统适用于各种需要跟踪太阳的装置。

该文主要从硬件和软件方面分析太阳自动跟踪系统的设计与实现。

系统总体设计本文介绍的是一种基于单片机控制的双轴太阳自动跟踪系统，系统主要由平面镜反光装置、调整执行机构、控制电路、方位限位电路等部分组成。

跟踪系统电路控制结构框图如图1所示，系统机械结构示意图如图2所示。

任意时刻太阳的位置可以用太阳视位置精确表示。

太阳视位置用太阳高度角和太阳方位角两个角度作为坐标表示。

太阳高度角指从太阳中心直射到当地的光线与当地水平面的夹角。

太阳方位角即太阳所在的方位，指太阳光线在地平面上的投影与当地子午线的夹角，可近似地看作是竖立在地面上的直线在阳光下的阴影与正南方的夹角。

系统采用水平方位步进电机和俯仰方向步进电机来追踪太阳的方位角和高度角，从而可以实时精确追踪太阳的位置。

上位机负责任意时刻太阳高度角和方位角的计算，并运用软件计算出当前状况下俯仰与水平方向的步进电动机运行的步数，将数据送给跟踪系统驱动器，单片机接收上位机送来的数据，驱动步进电机的运行。

一种新型太阳跟踪装置的机构设计

性。该装置制造和运行成本低，有很高的性价比，具有广阔的应用前景。
关键词：太阳能跟踪机构设计
中图分类号：ＴＨ１２２
文献标识码：Ａ
文章编号：１０００ — ４９９８（２０１３）０７ — ００１５ — ０４
度角是太阳光线与地表水平面之间的夹角：
ｓｉｎａ＝ｓｉｎ￣ｂｓｉｎ６＋ｃｏｓ西ｃｏｓ６ｃｏｓ（１）
机构设计为：高度角调整
机构实现南北方向跟踪太阳．方位角调整机构实现东西方向跟踪太阳．其
随着太阳能不断地被开发利用。太阳跟踪技术越
ｓｉｎｙ：— ｃｏｓＳｓｉｎｏＪ
—
（３）
显必要。太阳跟踪方式通常有传感器跟踪和日历跟踪
模式 …．一般在太阳辐射辐照度较低、传感器跟踪模式
２调整机构的设计计算
北京市属高等学校人才强教计划项目（编号：ＰＨＲ２０１１０８３６３）收稿日期：２０１３年３月
・ — －一－
２．１
驱动电机选择
＋
－＋
－
４结论
１）通过对某型松土器建立实体模型，分析各零部
件结构受力，在有限元技术分析软件ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ

单片机太阳能跟踪系统设计

单片机太阳能跟踪系统设计摘要：本文介绍了一种基于单片机的太阳能跟踪系统的设计。

该系统通过使用光敏传感器和步进电机，能够实时跟踪太阳位置并自动调整太阳能电池板的方向，以最大程度地吸收阳光能量。

文章详细讨论了系统的硬件设计和软件编程，并进行了实验验证系统的有效性与稳定性。

引言：随着可再生能源的发展和应用，太阳能作为一种绿色能源正变得越来越普遍。

而太阳能电池板作为太阳能转换的核心装置，其工作效率直接受到太阳光照强度和入射角度的影响。

因此，设计一种能够实时追踪太阳位置的太阳能跟踪系统，对于提高太阳能电池板的能量转换效率具有重要意义。

1. 系统硬件设计1.1 光敏传感器光敏传感器是实现太阳位置检测的关键模块，其作用是测量光强度并转化为电信号。

在本设计中，采用光敏二极管作为光敏传感器，通过调整电路参数和选用适当的滤光片以提高传感器的灵敏度和稳定性。

1.2 步进电机步进电机是用于控制太阳能电池板偏转角度的执行器。

本设计中，选用具有较高精度和可控性的双相步进电机，通过调节步进电机的脉冲信号和相位控制信号，可以实现对太阳能电池板的精确调整。

1.3 控制电路控制电路是整个系统的核心部分，主要由单片机、驱动电路和电源组成。

单片机作为系统的主控制器，通过接收光敏传感器采集的信号，并经过一系列计算和判断，生成控制信号给步进电机实现调整。

驱动电路负责将单片机输出的信号转化为适合步进电机工作的电流信号，以驱动步进电机。

2. 系统软件编程2.1 信号采集与处理在软件编程阶段，首先需要进行光敏传感器信号的采集与处理。

通过ADC模块采集光敏传感器输出的电压信号，并借助数字滤波算法对其进行滤波和降噪处理，确保获取准确可靠的光强度数据。

2.2 太阳位置计算根据光敏传感器测量到的光强度数据，通过一定的数学模型和算法，可以计算出太阳的位置。

根据太阳位置的变化规律，可以判断出太阳的相对方位和倾角，从而确定太阳能电池板的调整方向。

2.3 步进电机控制根据太阳位置计算的结果，通过单片机输出的脉冲信号和相位控制信号，控制步进电机按照设定的步进角度和方向调整太阳能电池板的位置，使其始终面向太阳。

太阳能双轴自动跟踪系统设计与研究

太阳能双轴自动跟踪系统设计与研究太阳能是一种清洁、可再生的能源，越来越多的人开始关注和使用太阳能发电系统。

太阳能发电系统中，太阳能电池板的角度对能量转换效率影响很大。

为了使太阳能电池板能够始终面向太阳，保持最佳角度，研究和设计太阳能双轴自动跟踪系统是非常必要的。

首先，系统设计方面。

太阳能双轴自动跟踪系统主要由太阳能电池板、运动控制系统和传感器系统组成。

太阳能电池板负责转换太阳能为电能，是整个系统的核心部件。

运动控制系统根据传感器系统实时采集到的太阳位置数据，控制太阳能电池板的角度调整。

传感器系统包括光敏传感器和方位传感器，负责检测太阳的位置并将数据传输到运动控制系统。

在太阳能双轴自动跟踪系统的研究中，需要考虑以下几个问题。

首先是数据采集问题。

传感器系统需要实时采集太阳的位置数据，以便运动控制系统进行调整。

传感器系统应该具备高精度、快速响应的特点，以确保数据的准确性和系统的灵敏度。

其次是运动控制问题。

运动控制系统需要精确地控制太阳能电池板的角度调整，以达到最佳转换效率。

运动控制系统应该具备稳定性和高精度的特点，以确保太阳能电池板能够准确地跟踪太阳的位置。

此外，系统的安全性和稳定性问题也需要考虑。

例如，对于极端天气条件下的系统运行，系统应该具备抗风、抗雨和抗震能力。

太阳能双轴自动跟踪系统的研究还可以从以下几个方面展开。

首先是材料和结构的研究。

太阳能电池板的材料和结构对于系统的效率和稳定性有着重要影响。

通过研究和优化太阳能电池板的材料和结构，可以提高系统的效率和稳定性。

其次是算法和控制的研究。

根据实时采集到的太阳位置数据，运动控制系统需要精确地计算调整角度，并控制太阳能电池板的运动。

通过研究和优化算法和控制策略，可以提高系统的精度和响应速度。

综上所述，太阳能双轴自动跟踪系统的设计与研究非常重要。

通过合理设计系统的结构和算法，并优化材料和控制策略，可以提高太阳能发电系统的转换效率和稳定性。

这将对太阳能发电系统的普及和应用起到积极的促进作用，推动可持续能源发展。

一种太阳能电池自动跟踪系统的设计

东西０－６￣ｏ３０，南北一８ｏ＋８￣１０～１０
８３０Ｉ
图３１统总框图－系
ｐＣ
（）东西或南北传感器电信号差大于０Ｖ时陈－、．２列跟踪．否则不跟踪（、到异常情况像自然灾害时．四）遇能够采取相应的保护措施，：如遇冰雹时，列走到垂直状态；阵台风暴
图３２所示。 —
这样就把ＭＣ一Ｉ的串行端口（ＸＤ和ＲＤ）Ｓ５ＴＸ转
负载
换成标准的Ｒ一３Ｓ２２接口．只要用一根通信电缆将该通信端口与ＰＣ机的ＣＭＥ连接起来。写好通信软ＯＩ编件．者就可以通信了二本系统主要工作都在无人端ｆ位Ｖ）行。下Ｌ进外接一通信接Ｖ的有人端ｆ位Ｖ）Ｉ上ｔ主要完成如下功能：（）在接收到无人端的告警信号时，制指示灯一、控亮并发出告警信号，由打印机打印出相应的信息。
Ｏ本系统的上位机是配有ＣＭ１ＣＭ２口的Ｏ和Ｏ（）九、本系统不考虑风力发电机及油机的故障处ＣＭ口ＰＣ机。由于Ｒ一３Ｓ２２采用负逻辑．：辑１ … Ｖ即逻：５理。均视为理想状态。１Ｖ；５逻辑０＋Ｖ＋５：５１Ｖ。而ＭＣ一１片机的输入、Ｓ５单输３总体系统结构及控制过程简述、出电平均为１Ｌ电平．Ｔ两者的电气规范不一致。以为所

太阳能自动跟踪装置设计

太阳能自动跟踪装置设计摘要随着能源需求的不断增长和传统能源的禁限，太阳能作为一种可再生，环保且无限可用的清洁能源显得越来越重要。

但是由于其发电量受到日照角度的影响，因此需要设计一种能够自动跟踪太阳光线的装置，以最大化太阳能电池板的能量输出。

本文设计了一种太阳能自动跟踪装置，并对其原理、结构、控制系统以及实验结果进行了分析和评价。

实验结果表明，本文设计的太阳能自动跟踪装置可以有效提高太阳能电池板的能量输出，同时具有结构简单、节能环保等优点。

关键词：太阳能，自动跟踪，电池板，能量输出AbstractWith the continuous increase of energy demand and the limitations of traditional energy, solar energy as a renewable, environmentally friendly and unlimited clean energy is becoming more and more important. However, sinceits power generation is affected by the angle of sunlight, it is necessary to design a device that can automatically track solar rays in order to maximize the energy output of solar panels. In this paper, a solar automatic tracking device is designed, and the principle, structure, control system and experimental results are analyzed and evaluated. The experimental results show that the solar automatic tracking device designed in this paper can effectively improve the energy output of solar panels, and has the advantages of simple structure, energy saving and environmental protection.Keywords: solar energy, automatic tracking, solar panel, energy output.1.引言随着环保意识的提高和可再生能源需求的不断增长，太阳能作为一种非常重要的清洁能源被广泛应用于各个领域。

太阳自动跟踪机构的设计和位姿分析

达到跟踪机构驱动电机耗能小，出有效发电量多的目的。利用坐标变换理论建立了该三自由度并联跟踪机构的位置输
正解方程，然后用牛顿迭代法数值求解正解方程组；最后，据空间投影理论对该并联跟踪机构的空间位姿进行实测分依析，对设计的跟踪机构与传统二轴跟踪机构进行驱动耗能对比实验。结果表明：文建立的位置正解方程与实测结果并本
中图分类号：ＴＭ６５１
Ｄｅｉｎａｏｉｉｎａｏｔｒｎｌｓｓｏａａｌｌｓｇｎｄｐｓｔｏｌｐｓｕｅａａｙｉｆｐｒｌｅｓｎａｔ — ｒｃｎｇｍｅｈａｉｍｕｕｏｔａｋｉｃｎｓ
＊Ｃ０】５ｒ０ｒＰｇａｔｏｕｈｒ，Ｅｍａｌｈｓ９９＠１６ｃｒ－ｉ：ｘ７０２．ｏｎ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ａｗｙｐ－ｎｅｔｅｏｆ３ＤＯＦｕａａｌｌｔａｋｅｓｄｅｉｅｏｔａｋｔｕｌ— ｒｕｎｎｏｓｎｐｒｌｅｒｃｒｗａｓｇｎｄｔｒｃｈｅｓｎａｌａｏｄａｄｔ
ｍｏｓｈｅｗｅｇｓｏｏａａｌｏｔｅｓａｄａｏｃｎｈｅｐｏｉｉｎａｓｕｒｈｅｓａａｅｓｔｏｆｔｉｈｔｆｓｌｒｐｎｅｓｔｈｔｎｎｄｔｈａｇｅｔｓｔｏｌｐｏｔｅｏｆｔｏｌｒｐｎｌｉｌｄｒｃｉｎｔｏｈｔｅｈｉｔｅｏｓ。ｔｒｃｅｈａｉｍｏｌｅｃｈｅｅｅｔｉａｗｅｎａｌｉｅｔｏｈｒｕｇｈｒｅｔｎｓｅｌｒｐｅｈｅｔａｋｍｃｎｓｃｕｄｒｄｕｅｔｌｃｒｃｌｐｏｒ

太阳光自动跟踪系统课程设计

太阳光自动跟踪系统课程设计太阳光自动跟踪系统，听起来是不是有点高大上？其实说白了，就是一个能自动跟着太阳转的设备，简单点说，就是“阳光大追踪”。

你是不是已经想象到那个阳光照射下来，跟着阳光走，一直不离不弃的场景了？其实这就是太阳能发电的一个重要环节，咱们把它搞得聪明一点，让它自己动起来，追着太阳走，这样能更好地吸收阳光，提高发电效率。

不信？你往下看，保证让你眼前一亮。

咱得知道，太阳能发电要靠阳光。

你想呀，太阳一出来，咱们就等着吸收它的能量，但光照强度不同的时候，怎么能最有效地利用太阳能呢？这时候，咱们就得用太阳光自动跟踪系统了。

这个系统呢，通俗点说，就是给光伏电池板装上一双“眼睛”，让它能看到太阳，然后根据太阳的位置，自动调整角度。

就像咱们平常看电影的时候，电视遥控器能调节角度一样，太阳光自动跟踪系统就能调整光伏板的方向，使其始终对准太阳，保证最大限度地吸收太阳能。

你要是问，为什么不直接让太阳能板朝一个固定的方向就行了呢？唉，这问题可难不倒我。

因为太阳从早到晚的路径是不一样的。

早上从升起，下午落到西方，你要是把光伏板固定不动，太阳照射的角度就会一直变化，结果呢，电池板吸收的太阳能就不够多，效率也就大打折扣了。

对吧？就像你一整天都对着太阳背面站，怎么可能晒到好太阳？不过，太阳光自动跟踪系统就不同了，它能通过一系列巧妙的装置，全天候调节板子的角度，始终保持最优的光照位置。

这一切的核心其实就是那些传感器。

别看它们个头不大，作用可不小。

它们会感应太阳的位置，然后通过控制系统计算出光伏板应该转到什么角度。

然后，电机一启动，板子就开始转动，跟着太阳跑。

这过程啊，看着真是简单，实际操作起来，可是有一套复杂的技术在里面。

你想想，传感器得精确，电机得有劲，还得考虑到各种环境因素，比如风速、温度啥的。

这就像是在和太阳斗智斗勇，你追我赶，谁也不愿意掉队。

其实你仔细想想，太阳光自动跟踪系统就像是一个忠实的小跟班。

它总是默默地执行着它的任务，似乎没什么大不了的，但它的努力却决定了电池板的吸收效率。

一种新型太阳能光电自动跟踪系统

第３９卷第１期
２０１３年２月
湖南农业大学学报（自然科学版）
ＪｏｕｎａｒｌｏｆＨｕｎａｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ）
ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＭｏｄｅｍＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１０１２８，Ｃｈｉｎａ）
ＶＯ１．３９ＮＯ．１
Ｆｅｂ．２０１３
Ｄ０Ｉ：１０．３７２４／ＳＥＪ．１２３８．２０１３．００１０３
一
种新型太阳能光电自动跟踪系统
向欢，匡迎春，，姚帮松，曾洋泱，刘新庭
（１．湖南农业大学工学院，湖南长沙４１０１２８；２湖南省现代农业装备技术研究中心，湖南长沙４１０１２８）
ＸＩＡＮＧＨｕａｎ，ＫＵＡＮＧＹｉｎｇ — ｃｈｕｎ，，ＹＡＯＢａｎｇ — ｓｏｎｇ，ＺＥＮＧＹａｎｇ — ｙａｎｇ，ＬＩＵＸｉｎ．ｔｉｎ
（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｕｎａｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１０１２８，Ｃｈｉｎａ；２．ＨｕｎａｎＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ

新型太阳跟踪装置控制系统的设计

统组成、软件设计及工作原理。该系统采用视日运动轨迹跟踪方案，系统能使太阳能电池板随着太阳的轨迹变化而变化，而获得从最大的太阳能。结果表明，太阳跟踪系统实现了高精度的全天候自该动跟踪，采用该方案控制的太阳能电池板对太阳光的接收及转
化率有较大幅度的提高，达到预期目标。［关键词］阳跟踪ＰＣ控制系统设计太Ｌ
１太阳跟踪方式选择．
仰角驱动电机转动，阵列向水平方向运行，到阵列受力最小为止，使直以保护跟踪装置组件不被大风吹坏。大风过后，快速自动恢复跟踪。２２．控制系统核心部件ＰＣＬ可编程逻辑控制器ＰＣＬ是太阳能跟踪系统的核心部件，系统采用结构紧凑、配置灵活和指令集强大的西门子公司ｓＭＴｃｓ — ２０ＩＡＩ７１０型
科技
新型太Ｂ，踪装置控制系统的设计Ｂ／＇ｇ
李树珍石磊张亮（．１河北科技师范学院机电工程学院２．岛新禹机械设备有限公司）秦皇
［摘要］了提高光伏组件的光电转化效率，为设计了一种太阳跟踪控制系统，系统不依赖于传感器。文中介绍了跟踪装置控制系该
０引言．
太阳能的开发利用具有巨大的市场前景，不仅Байду номын сангаас带来很好的社会和环境效益，还具有明显的经济效益。太阳能光伏发电作为太阳能利用的重要方式，发展前景非常广阔，并成为未来解决能源危机的重要途径ｎ。但太阳能存在着密度低、间歇性、光照方向和强度随时间不断变化的问题，这对太阳能的收集和利用装置提出了更高的要求。目前太阳能电池板的架设大都采用固定式，电池板的板面固定朝向天空中其某一方向，并不随着太阳移动而偏向，其发电效率都会受到时间因素造成太阳光入射太阳电池板角度的影响，不能充分利用太阳能资源，电发效率低下这成为太阳能光伏发电的一个瓶颈问题，，大大限制了太阳能光伏发电的应用和发展。解决这一问题的一种重要可行的途径是进行太阳自动跟踪。太阳自动跟踪就是根据一天中不同时刻太阳在天空中方位的变化，整调太阳能电池板的偏转角度，而跟踪太阳的运行轨迹，从使太阳入射光线垂直照射到太阳能电池板上，充分地接收太阳辐射能量。据测定，同相环境条件下，采用跟踪系统使光伏阵列随着太阳的运动而转动，能使光伏阵列得到较大的辐照量，系统的发电量要比固定光伏阵列的发电量提高３％左右５。本文采用视日运动轨迹跟踪方案，研制的基于视日运动轨迹的太阳跟踪系统不依赖于传感器，以根据太阳运动轨迹的变化，可全天候地跟踪太阳，最大限度的接收太阳能，提高光伏组件的光电转化效率，降低综合发电成本。

太阳光自动跟踪控制器设计 OPA2132

太阳光自动跟踪控制器设计摘要近年，能源是人类面临经济发展和环境维护平衡需要解决的最根本最重要的问题。

太阳能是一种极为丰富的清洁能源，同时通常最普遍且最方便使用的是电能。

随着现代的能源越来越少，有些能源趋于匮乏状态。

所以我们就根据实际情况设计了一个“太阳光自动跟踪控制器”。

现在，我们居住的家园以太阳光最为普遍，它给我们带来了光和热，我们就要合理的利用光和热，来为我们服务。

我们就通过设计的“太阳光自动跟踪控制器”来实现太阳光跟踪。

我们设计的是根据光转换电来实现功能，首先，我们选光敏传感器来实现光电转换，其次，通过OPA2132PA来实现差分运算放大，再由继电器实现电机的正、反转，去控制翻转板的运动。

从而实现太阳光自动跟踪。

光敏传感器分别由两只光敏电阻串联交叉组合而成，每一组的两只光敏电阻中的一只为比较器的上偏置电阻，另一只为下偏置电阻：一只检测太阳光照，另一只检测环境光照，送至比较器输入端的比较电平始终为两者光照之差。

所以，本控制器能使太阳能接收装置四季全天候跟踪太阳光，调试简单，成本不高，运行可靠。

[关键词]：光敏电阻，OPA2132PA，继电器，直流电机，光电池翻转板。

目录摘要 (1)目录 (III)引言 (5)1 毕业设计的基本任务 (5)2 已有的实验基础和预期结果 (5)3 毕业设计所完成的主要内容 (5)第一章自动跟踪控制器概论 (6)1.1 概述 (6)1.2 设计原则 (6)1.2.1 通用性 (6)1.2.2 实用性 (6)1.3 系统组成及功能 (6)1.3.1 太阳光自动跟踪控制器的组成 (6)1.3.2 功能及工作原理介绍 (7)第二章设计方案与原理概述 (10)2.1 设计的要求 (10)2.1.1 光敏传感器 (10)2.1.2 OPA2132PA运算放大器 (10)2.1.3 继电器 (10)2.2 方案论证 (11)2.2.1 运算放大器的选择 (11)2.3 工作原理分析 (11)2.4 设计中注意的问题 (13)2.4.1 集成电路的选择和使用 (13)第三章设计实现 (14)3.1 PROTEL99SE概述 (14)3.2 电路原理图设计 (14)3.2.1 Protel99SE电路原理图常用工具栏 (14)3.2.2 电路原理图的设计步骤 (14)3.3 印制电路板设计 (15)3.3.1 Protel印制电路板设计工具的应用 (15)3.3.2 PCB布局布线规则 (15)3.3.3 印制电路板设计注意事项 (16)3.4 PROTEL99SE的一些小窍门 (17)3.5 PCB板的安装焊接 (17)3.5.1 元器件的安装 (18)3.5.2 PCB板的焊接 (18)第四章调试 (21)4.1 电路板元件的安装和焊接 (21)4.1.1 元器件的安装 (21)4.1.2 电路板元件的焊接 (21)4.2 电路板的调试 (22)4.2.1 装配工艺检查 (22)4.2.2 通电测试 (22)总结 (24)参考文献 (25)致谢 (26)附录 (I)附录1：太阳光自动跟踪控制器原理图 (I)附录2：太阳光自动跟踪控制器PCB板 (II)附录3：采用LM358作运放的原理图 (III)附录4：元器件清单 (IV)附录5：太阳光自动跟踪控制器实物图 (V)引言1 毕业设计的基本任务本毕业设计的基本任务是学习掌握自动跟踪控制器的基本原理和技术的实现，并在此基础上对该控制器进行扩展。

太阳光自动跟踪仪系统设计论文

太阳光自动跟踪仪系统设计论文内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书题目：太阳光自动跟踪仪系统设计以常规能源为基础的能源结构随着资源的不断耗用将愈来愈不适应可持续发展的需要，加速开发利用以太阳能为主体的可再生能源己成为人们的共识。

光伏发电系统可以直接将太阳光能转换为高品位能源—电能。

由于太阳在天空中的位置是不断变化的，为此本文采用了自动跟踪系统。

介绍了目前国内太阳跟踪器的发展现状，各类跟踪器的性能特点。

对目前跟踪器存在的问题进行了分析，提出了新型自适应复精度太阳跟踪平台和通过单片机控制步进电机的太阳跟踪平台的系列方案。

关键词：太阳能自动跟踪摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论太阳能光伏发电概述 (1)1.1 开发新能源的迫切需要 (1)1.2 光伏发电的特点 (1)1.3 光伏发电的现状及发展前景 (2)1.4 光伏发电系统的简单介绍 (4)1.5 本课题研究目的及所做的工作 (5)第二章光伏电池的研究与分析 (6)2.1 光伏电池的原理 (6)2.1.1 光伏电池的光伏效应 (6)2.1.2 光伏电池的物理模型 (7)2.2 光伏电池的输出特性及其影响因素 (9)2.2.1 光伏电池的I-V和P-V特性曲线 (9)2.2.2 光伏电池的主要参数 (10)2.2.3 太阳的光照强度对光伏电池转换效率的影响 (11)2.2.4 温度对光伏电池输出特性的影响 (12)第三章光伏发电系统中聚光器的研究与设计 (13)3.1 聚光比 (13)3.2 典型聚光器的性能分析 (14)3.2.1抛物面反射镜的聚光性能 (14)3.2.2复合抛物面（CPC）聚光器 (16)3.2.3折射式菲涅尔聚光器 (17)3.3 聚光器的选择和开发 (19)3.3.1 聚光器的选择 (19)3.3.2 CPC聚光器的实际应用设计 (20)第四章光伏电池最大功率点的跟踪 (22)4.1 最大功率点跟踪及其实现目标 (22)4.2 常用最大功率点跟踪方法比较 (22)4.2.1 电压反馈法 (22)4.2.2 扰动法 (23)4.2.3 电导增量法 (25)4.3 最大功率点控制方法的选择及改进—断续扰动法 (26)第五章自动跟踪系统 (27)5.1 自动跟踪器的研究概况 (27)5.1.1 国内太阳能自动跟踪器的研究现状 (27)5.1.2 目前太阳能自动跟踪器所存在的问题 (29)5.1.3 新型跟踪平台的开发 (31)5.2 自适应复精度太阳跟踪平台 (31)5.2.1 太阳位置探测单元 (32)5.2.2 信号处理与控制单元 (34)5.2.3 动力单元 (37)5.2.4 实际电路 (39)5.3 通过单片机控制步进电机的太阳跟踪平台 (41)5.3.1 自动跟踪系统的工作原理 (41)5.3.2 传感器光敏二极管的工作过程 (41)5.3.3 步进电机及其特性 (44)5.3.4 基于单片机ADμC812控制的驱动电路 (46)5.3.5 自动跟踪的控制电路 (54)5.3.6 软件流程 (54)第六章蓄电池 (56)6.1 蓄电池的概念 (56)6.2 光伏发电系统蓄电池的选用 (56)6.3 铅酸蓄电池的电池反应 (57)6.4 铅酸蓄电池的充放电特性 (58)6.5蓄电池容量的设计及其充电特性 (60)6.5.1 蓄电池容量的设计 (60)6.5.2蓄电池的充电特性 (61)第七章结论 (62)参考文献 (63)致谢 (64)第一章绪论太阳能光伏发电概述1.1开发新能源的迫切需要人们很难想象，如果没有电人类的生活会变成什么样子。

新型太阳自动跟踪控制系统研究

新型太阳自动跟踪控制系统研究[摘要]为了更充分、更高效地利用太阳能，本文提出了光电跟踪和视日运动轨迹跟踪相结合的一种新型太阳自动跟踪控制系统，以光电跟踪为主，视日运动轨迹跟踪为辅的跟踪方式。

晴天时采用光敏二极管通过光强检测的方式来完成，多云或阴天的时候通过计算太阳运行轨迹用软件来完成。

软硬件的协同控制可以实时、精确地跟踪太阳。

[关键词]光电跟踪，视日运动轨迹跟踪，协同控制中图分类号：tf046.6 文献标识码：a 文章编号：1009-914x （2013）14-0315-02前言对太阳能跟踪装置的控制系统进行研究是一个潮流趋势，十分必要。

1 新型太阳自动跟踪控制系统硬件设计1.1 步进电机驱动控制系统本文设计的是新型太阳自动跟踪系统，由于太阳能板的大部分重量通过万向节落在固定的平台上，电机驱动整个装置所需的旋转力矩较小，因此，可以用步进电机来驱动跟踪装置，电机驱动时的耗电量较小[1]。

1.2 光强检测电路设计1.3 太阳能充电电路设计由于太阳能板输出的电压、电流、功率会受到太阳能输出的影响。

在设计充电电路时，应考虑稳压、过充、过放等问题，其设计过程如图1-2所示。

（1）宽电压可调升压电路设计在设计升压电路时，以lm2577s芯片为核心来设计宽电压可调升压电路。

该升压模块的输入电压和输出电压均可调。

升压模块接口电路如图1-3所示。

（2）蓄电池充电电路设计当蓄电池充满后，过充电路启动，指示灯亮，此时电路断开；当蓄电池电量不足时，过放电路启动，指示灯亮，此时需要对蓄电池进行快速充电来补充电量。

在设计过充、过放电路时采用电压比较器lm393芯片，将其与稳压二极管两端电压比较，来判断过充和过放lm393部分接口电路如图1-4所示。

2 新型太阳自动跟踪控制系统软件设计2.1 主控制模块的软件设计主控制模块主要对步进电机复位、步进电机驱动、光电跟踪、视日运动轨迹跟踪进行设计。

其主程序流程图如图2-1所示。

本系统设定10分钟间隔性跟踪太阳光，既保证了跟踪准确度，又降低了电机的耗电量。

大学毕业设计论文太阳能自动跟踪系统设计

摘要人类正面临着石油和煤炭等矿物燃料枯竭的严重威胁，太阳能作为一种新型能源具有储量无限、普遍存在、利用清洁、使用经济等优点，但是太阳能又存在着低密度、间歇性、空间分布不断变化的缺点，这就使目前的一系列太阳能设备对太阳能的利用率不高。

太阳光线自动跟踪装置解决了太阳能利用率不高的问题。

本文对太阳能跟踪系统进行了机械设计和自动跟踪系统控制部分设计。

第一，机械部分设计：机械结构主要包括底座、主轴、齿轮和齿圈等。

当太阳光线发生偏离时，控制部分发出控制信号驱动步进电机1带动小齿轮1转动，小齿轮带动大齿轮和主轴转动，实现水平方向跟踪；同时控制信号驱动步进电机2带动小齿轮2，小齿轮2带动齿圈和太阳能板实现垂直方向转动，通过步进电机1、步进电机2的共同工作实现对太阳的跟踪。

第二，控制部分设计：主要包括传感器部分、信号转换电路、单片机系统和电机驱动电路等。

系统采用光电检测追踪模式实现对太阳的跟踪。

传感器采用光敏电阻，将两个完全相同的光敏电阻分别放置于一块电池板东西方向边沿处下方。

当两个光敏电阻接收到的光强度不相同时，通过运放比较电路将信号送给单片机，驱动步进电机正反转，实现电池板对太阳的跟踪。

关键词太阳能；跟踪；光敏电阻；单片机；步进电机AbstractHuman being is seriously threatened by exhausting mineral fuel, such as coal and fossil oil. As a kind of new type of energy sources, solar energy has the advantages of unlimited reserves, existing everywhere,using clean and economical .But it also has disadvantages ,such as low density,intermission,change of space distributing and so on.These make that the current series of solar energy equipment for the utilization of solar energy is not high. In order to keep the energy exchange part to plumb up the solar beam,it must track the movement of solar.In this paper, the solar tracking system of the mechanical part and control system part are designed.First, the mechanical part is designed.Mechanical structure mainly includes the main spindle, stepping motors, gears and gear ring, and so on. When the sun's rays has a deviation, small gear are rotated by stepper motor according to the control signal from MCU. And the large gear and main spindle is rotated by small gear in order to track to achieve the level direction.At the same time, another small gear is rotated by another stepper motor according to the control signal.And the large gear and the solar panels are rotated by the small gear in order to track to achieve the vertical direction. Solar is tracked by the two stepper motors together.Second, control system part is designed.Control system mainly includes the sensors part, stepper motor, MCU system and the corresponding external circuit, and so on. Photoelectric detection system is used to track solar. Sensors use photosensitive resistance. The two same photosensitive resistances were placed in east and west direction of the bottom edge .When the two photosensitive resistances received different light at the same time, the signal from comparison circuit is sent to MCU in order to rotate stepping motors.Keywords Solar energy Tracking Photosensitive resistance SCM Stepping motor目录1绪论 (1)1.1课题来源 (1)1.2课题背景 (1)1.2.1能源现状及发展 (1)1.2.2我国太阳能资源 (1)1.2.3目前太阳能的开发和利用 (2)1.2.4太阳能的特点 (2)1.3课题研究的目的 (2)1.4研究课题的意义 (2)1.4.1新环保能源 (2)1.4.2提高太阳能的利用率 (3)1.5太阳能利用的国内外发展现状 (3)1.6太阳追踪系统的国内外研究现状 (4)1.7论文的研究内容 (5)1.8论文结构 (5)2太阳能自动跟踪系统总体设计 (5)2.1太阳运行的规律 (5)2.2跟踪器机械执行部分比较选择 (6)2.2.1立柱转动式跟踪器 (6)2.2.2陀螺仪式跟踪器 (7)2.2.3齿圈转动式跟踪器 (7)2.2.4本课题的机械设计方案 (8)2.3跟踪方案的比较选择 (8)2.3.1视日运动轨迹跟踪 (9)2.3.2光电跟踪 (9)2.3.3视日运动轨迹跟踪和光电跟踪相结合 (11)2.3.4本设计的跟踪方案 (12)3机械设计部分 (13)3.1太阳能自动跟踪系统机械设计方案 (13)3.2第一齿轮转动计算 (13)3.2.1材料选择 (13)3.2.2尺寸计算 (13)3.2.3校核计算 (14)3.2.4齿根弯曲疲劳强度验算 (15)3.3第二齿轮转动计算 (17)3.3.1材料选择 (17)3.3.2尺寸计算 (17)3.3.3校核计算 (17)3.3.4齿根弯曲疲劳强度验算 (19)3.4轴瓦校核计算 (20)3.4.1大轴瓦校核计算 (20)3.4.2小轴瓦校核计算 (22)3.5键联接计算 (24)3.5.1主轴与大齿轮的键联接 (24)3.5.2小轴与齿圈的键联接 (25)3.5.3步进电机1输出轴与小齿轮1的联接 (25)3.5.4步进电机2输出轴与小齿轮2的联接 (25)3.6抗风性分析 (26)3.6.1底座上螺钉校核 (26)3.6.2轴校核 (26)4自动跟踪系统设计 (27)4.1系统总体结构 (27)4.2光电转换器 (28)4.2.1光电转换电路 (28)4.3单片机及其外围电路 (29)4.3.1 AT89C51单片机 (29)4.3.2外围电路 (31)4.4步进电动机及驱动电路 (32)4.4.1步进电动机介绍 (32)4.4.2步进电机的主要特性 (32)4.4.3步进电机的选择 (33)4.4.4驱动电路 (34)4.5系统的实现 (35)4.5.1光敏电阻光强比较法 (35)4.5.2光敏电阻光强比较法的工作过程 (36)4.5.3系统的流程图 (37)5结论 (39)5.1结论 (39)5.2展望 (39)致谢 (40)参考文献 (41)附录1 (43)附录2 (50)1绪论1.1课题来源模拟生产实际课题:太阳能自动跟踪系统设计。

基于STC8F单片机的太阳能自动追踪控制系统设计

文章编号:1007-757X(2020)12-0072-04基于STC8F单片机的太阳能自动追踪控制系统设计谭建斌，班群，郑亚，冯泽君(佛山职业技术学院电子信息学院,广东佛山528137)摘要：针对传统的自动追踪控制系统没有考虑一天之内太阳的位置不断变化，太阳光接受率实际上与受光面的位置相关，而忽略了太阳运行规律，导致切换追踪模式时的计算存在极大误差的问题，设计了基于STC8F单片机的太阳能自动追踪控制系统#在硬件方面，设计STC8F单片机作为系统中的连接电路，设计光电检测电路和自动控制电路进行位置追踪；在软件方n，根据太阳运动规律，设计系统自动追踪控制模式，实现对太阳能的自动追踪#实验结果：与两种传统追踪控制系统相比，此次设计的自动追踪控制系统，在计算太阳位置时的误差最小，最贴近实际值#由此可见，基于STC8F单片机设计的系统，更加适合自动追踪太阳能光照位置#关键词：STC8F单片机；太阳能自动追踪控制系统；太阳运行规律；追踪模式中图分类号：TM615文献标志码：ADesign of Solar Energy Automatic Tracking Control SystemBased on STC8f Single Chip MicrocomputerTAN Jianbin,BAN Qun,ZHENG Ya,FENG Zejun(School of Electronic Information,Foshan Polytechnic,Foshan528137,China)Abstract:The traditional automatic tracking control system does not consider the changing position of the sun in a day.In fact, thesunlightacceptancerateisactua l yrelatedtothepositionofthelightreceivingsurface!butthetraditionaldesignignores thesunoperationlaw!whichleadstoagreaterrorofthetracking modeincalculation Asolarautomatictrackingcontrolsys-tem based on STC8F single-chip microcomputer is designed.In the hardware part,STC8f microcontroller is used as the connection circuit of the system,photoelectric detection circuit and automatic control circuit are designed to track the sun position；in thesoftwarepart!accordingtothelawofsolarmotion!theautomatictrackingcontrolmodeofthesystemisdesignedtorealize theautomatictrackingofsolarenergy Experimentalresultsshowthatcomparedwiththetwotraditionaltrackingcontrolsys-ems!the designed automatic tracking control system has the sma l est error in calculating the sun position!which is closest to theactualvalue It can be seen that the system based on STC8f is more suitable for automatica l y tracking the position of solar energyKeywords：STC8f single chip microcomputer；solar energy automatic tracking control system；solar operation law；tracking mode0引言为了缓解能源资源短缺问题，光伏发电技术逐渐发展,并成为主流技术，为国家和社会的发展提供更加先进的技术支持。

一种太阳能自动跟踪系统的设计

中图分类号：ＴＫ５３４ｌ．文献标志码：ＡＤ０Ｉ１．９９ｊｉｓ．６１９６２１．４０７：０３６／．ｓｎ１７ —６０．０２０．１
近年来能源短缺问题成为世界各国面临的世界性难题，能源开发是目前的一个研究热点．新在节能环保的主题下，界各国都把目光转向太阳能这一清洁且世极具开发潜力的能源．我国，在虽然太阳能可开发利用
方案，没计出了一种基于单片机ＡＴｍｅａ６的低功耗硬软件控制电路．论分析与试验结果表明，系统能够精确并ｇｌＬ理该
地自动实现对太阳的光电跟踪．关键词：五象限光电检测；直双轴；Ｔｍｅａ６单片机；功耗垂ＡｇｌＬ低
第４期
杨克立，：种太阳能自动跟踪系统的设计等一
资源非常丰富（年约１０每７００亿吨标准煤当量）但光，
伏发电产业起步较晚，常是采用太阳能电池板固定通朝南安装的方式对太阳能进行采集口，术落后导致］技其利用率不高，及也受到限制．普在相同的条件下，如
一
种太阳能自动跟踪系统的设计
杨克立，李强
（中原工学院，州４００）郑５０７
摘
要：在分析现有跟踪技术优缺点的基础上，出了一种五象限光电检测垂直双轴结构的新型太阳能自动跟踪系统提