基于无刷直流电机的太阳角度自动跟踪系统
《2024年太阳能自动跟踪系统的设计与实现》范文
《太阳能自动跟踪系统的设计与实现》篇一一、引言随着环境保护和可再生能源的日益重视,太阳能的利用成为了全球关注的焦点。
太阳能自动跟踪系统作为一种提高太阳能利用效率的重要手段,其设计与实现显得尤为重要。
本文将详细阐述太阳能自动跟踪系统的设计原理、实现方法和应用前景。
二、系统设计目标本系统的设计目标是为了提高太阳能的利用率和发电效率,通过自动跟踪太阳的运动,使太阳能电池板始终面向太阳,从而最大限度地接收太阳辐射。
同时,系统应具备操作简便、稳定可靠、成本低廉等特点。
三、系统设计原理太阳能自动跟踪系统主要由传感器、控制系统和执行机构三部分组成。
传感器负责检测太阳的位置,控制系统根据传感器的数据控制执行机构进行相应的动作,使太阳能电池板能够自动跟踪太阳。
1. 传感器部分:传感器采用光电传感器或GPS传感器,实时检测太阳的位置。
光电传感器通过检测太阳光线的强度和方向来确定太阳的位置,而GPS传感器则通过接收卫星信号来确定地理位置和太阳的位置。
2. 控制系统部分:控制系统是太阳能自动跟踪系统的核心部分,负责接收传感器的数据,并根据数据控制执行机构的动作。
控制系统采用微处理器或单片机等控制器件,通过编程实现控制算法。
3. 执行机构部分:执行机构主要负责驱动太阳能电池板进行动作。
常见的执行机构有电机、齿轮、导轨等,通过控制执行机构的动作,使太阳能电池板能够自动跟踪太阳。
四、系统实现方法1. 硬件实现:太阳能自动跟踪系统的硬件主要包括传感器、控制系统和执行机构。
传感器和执行机构的选择应根据实际需求和预算进行选择,而控制系统的硬件则需根据所采用的微处理器或单片机等器件进行设计。
2. 软件实现:软件实现主要包括控制算法的编写和系统调试。
控制算法的编写应根据传感器的数据和执行机构的动作进行编程,通过控制算法实现太阳能电池板的自动跟踪。
系统调试则需要对整个系统进行测试和调整,确保系统的稳定性和可靠性。
五、应用前景太阳能自动跟踪系统的应用前景广阔,可以广泛应用于太阳能发电、太阳能热水器、太阳能干燥等领域。
基于单片机的太阳能自动跟踪双轴系统设计
microcomputer as the control core with the time moduleꎬ the cloudy day detection moduleꎬ the photoelectric detection
目前ꎬ生活在藏族高原地区的很多村民仍直接饮
提高太阳能的利用率是当前技术的发展目标ꎬ而
用当地的泉水ꎬ而未经净化的泉水含有多种细菌用
长期饮用会威胁到人体健康ꎮ 基于高原地区阳光资源
该系统可有效解决太阳能的间歇性、低密度、时空偏移
很丰富ꎬ故开发一款便携式太阳能净水器极为必要ꎮ
黑龙江科学
第 10 卷 第 24 期
2019 年 12 月
HEILONGJIANG SCIENCE
Vol 10
Dec 2019
基于单片机的太阳能自动跟踪双轴系统设计
扎西顿珠ꎬ袁 超ꎬ胡石峰
( 西藏农牧学院电气工程学院ꎬ西藏 林芝 860000)
摘要: 设计了一种基于 51 单片机的双轴太阳跟踪系统ꎬ以提高太阳能的利用效率ꎮ 该自动控制系统基于 51 单片机为控制核心的
rotate the biaxial mechanical structureꎬ so that the sun always illuminates vertically in the solar energy On the
photovoltaic panelꎬ the solar energy utilization efficiency is maximized
《2024年太阳能电池板追日自动跟踪系统的研究》范文
《太阳能电池板追日自动跟踪系统的研究》篇一一、引言随着科技的不断进步和环保意识的日益增强,太阳能作为一种清洁、可再生的能源,其利用效率与效益日益凸显。
太阳能电池板作为太阳能利用的核心设备,其性能的优化与提升成为研究的重要方向。
其中,太阳能电池板追日自动跟踪系统(以下简称“跟踪系统”)的研究与应用,对于提高太阳能的利用率和转换效率具有重要意义。
本文旨在探讨太阳能电池板追日自动跟踪系统的原理、设计及其实验结果,以期为相关研究与应用提供参考。
二、系统概述太阳能电池板追日自动跟踪系统是一种利用传感器和控制系统,实现对太阳运动轨迹实时追踪的系统。
该系统能够根据太阳的位置变化,自动调整太阳能电池板的朝向,使电池板始终面向太阳,从而提高太阳能的利用率和转换效率。
该系统主要由传感器模块、控制模块和执行模块等部分组成。
三、系统原理1. 传感器模块:传感器模块负责实时监测太阳的位置信息。
通常采用光电传感器或GPS定位系统等设备,实时获取太阳的位置数据。
2. 控制模块:控制模块是系统的核心部分,负责接收传感器模块传输的太阳位置信息,根据预设的算法计算出太阳能电池板需要调整的角度,并发出控制指令。
3. 执行模块:执行模块根据控制模块发出的指令,驱动电机等设备,实现对太阳能电池板的自动调整。
四、系统设计1. 硬件设计:硬件设计主要包括传感器、控制器和执行器等设备的选择与配置。
传感器应具备高精度、低噪声的特点,控制器应具备快速响应、高稳定性等特点,执行器应具备高精度、低能耗的特点。
2. 软件设计:软件设计主要包括传感器数据的采集与处理、控制算法的设计与实现等。
软件应具备实时性、准确性、可靠性等特点,能够实现对太阳能电池板的精确控制。
五、实验结果与分析通过实验验证,太阳能电池板追日自动跟踪系统能够实时监测太阳的位置信息,并根据计算结果自动调整太阳能电池板的朝向。
实验结果表明,该系统能够有效提高太阳能的利用率和转换效率,与固定安装的太阳能电池板相比,具有显著的优越性。
基于单片机的无刷直流电机的控制系统设计
【基于单片机的无刷直流电机的控制系统设计】1. 引言无刷直流电机(BLDC),作为一种高效、低噪音、长寿命的电动机,被广泛应用于各种领域。
而采用单片机进行控制,实现对BLDC的精准控制,则成为现代工业中的热门技术。
本文将围绕基于单片机的无刷直流电机控制系统设计展开探讨,深入剖析其原理和实现过程。
2. 无刷直流电机的工作原理无刷直流电机是一种采用电子换相技术的电机,其工作原理与传统的直流电机有所不同。
它不需要使用碳刷和电刷环来实现换向,而是通过内置的电子控制器来精确控制转子上的永磁体和定子上的电磁线圈的相互作用,实现转子的旋转运动。
3. 单片机在无刷直流电机控制中的作用单片机在无刷直流电机的控制系统中扮演着核心角色,它通过内置的PWM模块生成PWM波形,用于控制电机驱动器中的功率器件,同时监测电机的运行状态,并根据需要进行调整和反馈控制,实现对电机的精准控制。
4. 基于单片机的无刷直流电机控制系统设计(1)硬件设计在设计基于单片机的无刷直流电机控制系统时,需要考虑到电机的功率和控制要求,选择合适的单片机和电机驱动器,设计电机驱动电路以及检测装置,确保系统能够稳定可靠地工作。
(2)软件设计利用单片机的PWM模块生成PWM波形,采用适当的控制算法(如PID控制算法),编写控制程序,实现对无刷直流电机的精准控制。
考虑到系统的实时性和稳定性,需要进行充分的软件优化和调试。
5. 个人观点和理解在基于单片机的无刷直流电机控制系统设计中,充分理解无刷直流电机的工作原理和单片机的控制特点,合理选择硬件和编写软件,是至关重要的。
只有系统全面、深刻地理解,才能设计出高质量、稳定可靠的控制系统。
6. 总结本文围绕基于单片机的无刷直流电机控制系统设计展开了探讨,从无刷直流电机的工作原理、单片机在控制系统中的作用,到具体的硬件设计和软件设计,全面、深入地阐述了相关内容。
希望通过本文的阐述,读者能够对基于单片机的无刷直流电机控制系统设计有更深入的理解和应用。
基于单片机的太阳高度-方位角双轴式自动追踪装置的设计
文章编号 : 1 0 0 9 — 3 0 4 4 ( 2 0 1 4 ) 3 4 — 8 3 2 2 — 0 2
De s i g n o f Au t o ma i t c Tr a c k i n g De v i c e o f S o l a r Al it t u d e—Az i mu t h S CM Ba s e d o n Bi a x i a l Ty pe
目前 的太 阳光线 自动跟踪装置 中, 硅光式 自动跟踪装 置优 点 比较 突 出, 其跟踪 比较精确 , 原 理简单 , 容易 实现 , 能通过反 馈消 除累计误 差 ; 但 缺点是 由于选用 多个硅板 电池 , 信号采集 的密 集度 始终 有 限, 不 能连 续检 测和跟 踪太 阳光 线 的角度 变 化, 无法 实现 对太 阳运动的连续跟踪。
S U Yu n— — c he ng
( S c h o o l o f c o mp u t e r o f J i a n g s u No r ma l Un i v e r s i t y , Xu z h o u 2 2 1 0 0 0 , C h i n a )
由于时钟定位易产生累计误差此时采集装置可能并未完全正对太阳因此再通过四象限硅光电池数据进行光偏检测计算得出差值信号送入到控制器再次驱动步进电机跟踪轴转动使得采集装置和太阳入射光线垂仿真以徐州地区夏至日的太阳方位角和高度角为例设定太阳定位跟踪误差的容忍度为05每隔5min获取太阳位置应用太阳的时钟定位和光偏比较定位相结合的方式跟踪太阳运动轨迹
苏 云 成
( 江苏师范大学 计算机学院 , 江苏 徐州 2 2 1 0 0 0 )
摘要 : 设 计一种根据视 日运动规律 自动跟踪 太阳的 系统 。采用太 阳高度一 方位 角双轴跟踪 的办法, 利用步进 电机 双轴驱 动, 通 过 对 跟 踪 系统 进 行 水 平 、 俯 仰 两个 自由度 的 控 制 , 实现 对 太 阳的 实时 跟 踪 。 该 系统 适 用 于各 种 太 阳能 采 集 装 置 。主 要 从
混合式单轴太阳自动跟踪系统技术研究
日运 动 轨 迹 式 跟 踪 、光 电 式 跟 踪 和 混 合 式 跟 踪 3种 方 式 。视 日运 动 轨 迹 跟 踪 是 通 过 当 前 所 在 地 的 经 纬 度 、 日
期 和 时 间 来 计 算 当前 太 阳 的 高 度 角 及 方 位 角 ; 光 电 式 跟
踪 是 通 过 光 敏 传 感 器 来 感 知 当 前 的 太 阳 式 跟 踪 就 是 将 上 述 两 种 控 制 方 式 结合在 一起 。 根 据 跟 踪 转 轴 的 个 数 又 可 将 跟 踪 技 术 分 为 单 轴 跟
中 图分 类 号 :T M6 1 5 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 :1 6 7 4 — 7 7 2 0( 2 0 1 3) 1 3 — 0 0 9 0 — 0 4
Te c h ni c a l r e s e a r c h o f mi xe d s i ng l e a xi s s o l a r t r a c k i n g c o n t r o l s y s t e m
b ms h l e s s d c mo t o r( BL D C)a s t h e d r i v i n g mo t o r .T h e g o a l o f i n c r e a s i n g t h e s o l a r e n e r g y u t i l i z a t i o n i s a c h i e v e d b y t h e s y s t e m t e s t e d
当今 社 会 , 风能 、 太 阳能 、 核能 、 生 物 质 能 等 多 种 绿
色 新 型 能 源 的应 用 正 在 逐 渐 占据 市 场 . 太 阳 能 因 其 普 遍 性 、 丰 富 性 和 无 害 性 成 为 了 当前 利 用 最 为 普 遍 的 绿 色 能 源 。然而 , 虽然 其辐 射能量 巨大 , 但分 布却特 别分 散 , 能 量 密度较 小 , 光照 过程不 连续 , 所以, 如 何 最 大 效 率 地 提 高 太 阳能 的 利 用 率 成 为 国 内 外 应 用 研 究 的 热 点 。 传 统的太 阳能利用 装置 无 法接 收太 阳 的直射 光 , 导 致 太 阳能利用 率偏 低且成 本较 高 。理论分 析证 明 , 太 阳 的精确 跟踪 与非 跟 踪 , 能量 的接 收率相 差 3 3 %…。 对 于 同一块光 伏板 , 光 照 垂 直 入 射 时 接 收 到 的 太 阳 能 是 光 伏
基于单片机的高精度太阳能跟踪控制器
摘要随着以常规能源为基础的能源结构随着资源的不断耗用将越来越适应可持续发展的需要,包括太阳能在内的可再生资源将会越来越受到人们的重视。
利用洁净的太阳光能,以半导体光生伏打效应为基础的光伏发电技术有这十分广阔的应用前景。
本设计尝试设计一种能够自动跟踪太阳光照射角度的双轴自动跟踪系统以提高太阳能电池的光-电转化率。
该系统是以单片机为核心,利用太阳轨道公式进行太阳高度角及方位角计算,并利用计时芯片以及步进电机驱动双轴跟踪系统,使太阳能电池板始终垂直于太阳入射光线,从而提高太阳能的吸收效率。
目前本设计仅通过简单的计算公式得到的数据,对东西向进行每小时一次的角度改变,南北向进行每天一次的角度改变,再通过单片机的判断进行每晚的东西向回归控制以及每半年的南北向跟踪方向的改变控制。
由于时间及作者目前的知识限制,跟踪系统只是进行粗略的角度跟踪,有较大误差,今后如有机会再进行改进。
关键词:太阳能电池太阳照射角自动跟踪单片机步进电机AbstractWith the conventinuous consumption of resources , the conventional enenrgy-based energt strcucture has not already more and more adapt to the needs for sustainable development,sppeing-up the development of and utilization of solar energy , the photovoltaic technology based on the photovoltaic effect has a very bord application prospect.In the design , we try to design an automatic tracking system with Biaxial in order to enhance solar light - electricity conversion efficiency. The system is based on single-chip, orbit the sun elevation angle formula using the sun and calculating azimuth and take the time chip advantage of dual-axis stepper motor driven tracking system, make the solar panels perpendicular to the solar incidence line, to improve the absorption efficiency of solar energy.At present, the design of a simple formula was only for calculating the data, the east-west to the point of view will be changed once an hour, the north-outh perspective will be changed once a day, and then the MCU to return to control things through the night to determine, as well as every haif a year to track the direction of the north-south change in control.Because of the time and the current limitations of the knowledge of the author’s , the tracking system to track the point of view is rough , there are many errors , if the opportunity arised the design will be iomproved in the future.Keywords:solar cells Inrradiation angle of sun tracking automatically single-chip Stepping motor目录第一章绪论 (5)1.1背景和意义 (5)1.2太阳追踪系统的国内外研究现状 (5)1.2.1光电追踪 (6)1.2.2视日运动轨迹追踪 (6)1.3论文系统设计方案 (8)1.3.1机械运动实现方案 (8)1.3.2控制系统方案 (9)第二章跟踪系统的设计构想及框架 (10)2.1 跟踪系统的设计要求 (10)2.2 跟踪系统的组成 (10)2.1.1.太阳能采集装置 (11)2.1.2.转向机构 (11)2.1.3.控制部分 (11)2.1.4.贮能装置 (12)2.1.5.逆变器 (12)2.1.6.控制器 (13)2.3 太阳照射规律 ............................................................................................ 错误!未定义书签。
阳光追踪器原理
阳光追踪器原理阳光追踪器是一种用于追踪太阳光位置的设备,它利用太阳光的方向和强度来确定太阳在天空中的位置。
阳光追踪器广泛应用于太阳能发电系统、太阳能热水器和天文观测等领域,可以帮助我们更好地利用太阳能资源。
阳光追踪器的原理主要基于光敏元件和控制系统。
光敏元件通常采用光敏电阻、光敏二极管或光敏三极管等,可以感知到太阳光的强度和方向。
控制系统则根据光敏元件感知到的信息来调整太阳能装置的位置,使其始终面向太阳。
在阳光追踪器中,最常用的控制算法是比例-积分-微分(PID)控制算法。
该算法通过比较实际输出和期望输出之间的差异,并根据差异的大小调整控制信号,从而实现对设备位置的调整。
PID控制算法可以根据实际情况进行参数调整,以达到更好的追踪效果。
为了实现太阳光的追踪,阳光追踪器通常需要通过测量太阳光的方向来确定其位置。
常见的测量方法有两种:一种是使用光敏元件来感知太阳光的方向,另一种是使用光学传感器来测量太阳光的位置。
在第一种方法中,光敏元件通常被安装在一个旋转平台上,平台可以根据光敏元件感知到的太阳光方向进行旋转。
通过不断调整平台的角度,使得光敏元件始终面向太阳,从而实现对太阳位置的追踪。
在第二种方法中,光学传感器通常由一个透镜和一个图像传感器组成。
透镜用于聚焦太阳光到图像传感器上,图像传感器则将聚焦后的太阳光转化为电信号。
通过分析图像传感器输出的电信号,可以确定太阳在图像上的位置,从而实现对太阳位置的追踪。
除了测量太阳位置外,阳光追踪器还需要根据测量结果来调整设备位置。
这通常通过电机和控制系统来实现。
当测量到太阳位置偏离设备期望位置时,控制系统会发送信号给电机,使其旋转或移动设备,以使设备重新面向太阳。
在实际应用中,阳光追踪器通常需要考虑到多个因素,如地理位置、季节变化、天气状况等。
这些因素都会对太阳光的方向和强度产生影响,从而影响到阳光追踪器的追踪效果。
因此,在设计和使用阳光追踪器时,需要综合考虑这些因素,并进行相应的参数调整和优化。
太阳能跟踪器工作原理
太阳能跟踪器的工作原理一工作原理“太阳光寻迹传感器”安装在太阳能装置上,根据太阳光的位置,驱动电机,带动机械转动机构,始终跟随太阳位置运动。
当太阳偏转一定角度时(一般5--10 分钟左右),控制器发出指令,转动机构旋转几秒钟,到达正对太阳位置时时停止,等待下一个太阳偏转角度,一直这样间歇性运动;当阴天或晚上没有太阳出现时停止动作;只要出现太阳它就自动寻找并跟踪到位,全自动运行,无需人工干预,东西向、南北向二维控制,也可单方向控制,使用电源直流12伏,技术指标1. 跟踪起控角度:1 °--10 °(不同应用类型)2. 水平(太阳方位角)运行角度:1型0° --360 ° ,n型-20 ° -- +200 ° 3.垂直(太阳高度角)调整角度:10° --120 °(太阳光与地面夹角) 4. 传动方式:丝杠、涡轮蜗杆、齿轮 5. 承载重量:10Kg-- 500Kg 6. 系统重量:2 Kg--500Kg 7. 电机功率:0.4W--15W 8. 电源电压DC6V--24V 9. 运行环境温度:-40--85 C 10.运行时间》10万小时11.室外全天候条件运行现有的太阳能自动跟踪控制器无外乎两种:一是使用一只光敏传感器与施密特触发器或单稳态触发器,构成光控施密特触发器或光控单稳态触发器来控制电机的停、转;二是使用两只光敏传感器与两只比较器分别构成两个光控比较器控制电机的正反转。
由于一年四季、早晚和中午环境光和阳光的强弱变化范围都很大,所以上述两种控制器很难使大阳能接收装置四季全天候跟踪太阳。
这里所介绍的控制电路也包括两个电压比较器,但设在其输人端的光敏传感器则分别由两只光敏电阻串联交叉组合而成。
每一组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,另一只则检测环境光照,送至单片机,比较器输人端的比较电平始终为两者光照之差。
《2024年太阳能电池板追日自动跟踪系统的研究》范文
《太阳能电池板追日自动跟踪系统的研究》篇一一、引言随着科技的进步和人类对可再生能源需求的日益增长,太阳能作为清洁、可再生的能源受到了广泛关注。
太阳能电池板作为太阳能利用的核心设备,其效率的提高对于推动绿色能源发展具有重要意义。
追日自动跟踪系统作为一种能够提高太阳能电池板光电转换效率的技术,近年来得到了广泛的研究和应用。
本文旨在研究太阳能电池板追日自动跟踪系统的原理、设计及其应用,以期为太阳能利用技术的发展提供理论支持和实践指导。
二、追日自动跟踪系统的基本原理追日自动跟踪系统基于太阳能电池板对太阳辐射的响应,通过传感器和控制系统实现自动跟踪太阳的运动轨迹,以达到最大化光电转换效率的目的。
系统主要包括以下几个部分:太阳位置传感器、控制单元、驱动单元和太阳能电池板。
太阳位置传感器负责实时监测太阳的位置,将太阳的位置信息传递给控制单元。
控制单元根据太阳的位置信息,结合预设的算法,计算出太阳能电池板需要调整的角度,并发出控制信号给驱动单元。
驱动单元根据控制信号驱动太阳能电池板进行相应的旋转和调整,使其始终保持最佳的光照角度。
三、追日自动跟踪系统的设计1. 硬件设计:追日自动跟踪系统的硬件设计主要包括传感器、电机和控制电路等部分。
传感器负责监测太阳的位置和环境光强等信息;电机用于驱动太阳能电池板的旋转和调整;控制电路则负责将传感器信号转换为控制信号,驱动电机进行相应的动作。
2. 软件设计:软件设计是追日自动跟踪系统的核心部分,主要包括控制算法和控制系统软件等。
控制算法负责根据太阳的位置信息和预设的规则,计算出太阳能电池板需要调整的角度;控制系统软件则负责将控制算法的输出转换为电机驱动信号,实现对太阳能电池板的精确控制。
四、追日自动跟踪系统的应用追日自动跟踪系统在提高太阳能电池板光电转换效率方面具有显著的优势。
通过实时监测太阳的位置,并调整太阳能电池板的姿态,使太阳能电池板始终保持最佳的光照角度,从而提高其光电转换效率。
太阳追踪系统设计论文
太阳追踪系统设计论文1阳光追踪控制方案1.1双轴阳光追踪装置数学模型装置采用高度角和方位角的全追踪方式,又称为地平坐标系双轴追踪。
工作平面的方位轴垂直于地平面,另一根轴与方位轴垂直,称为俯仰轴。
阳光追踪系统通过实时计算,求出装置所在地的太阳位置。
工作时工作平面根据太阳的视日运动计算结果绕方位轴转动改变方位角α,绕俯仰轴作俯仰运动改变工作台的倾斜角β,从而使工作平面始终与太阳光线垂直。
工作平面方位角α与太阳方位角A相等,倾斜角β与太阳高度角h互余,如图1所示,因此只要计算出太阳的方位角A和高度角h即可确定当前工作台应该保持的姿态。
这种追踪系统的特点是追踪精度高,而且工作台承载器件的重量保持在垂直轴所在的平面内,因此结构简单,易于加工制造。
1.2阳光追踪控制系统结构本系统机械本体具有两个自由度并具备自锁能力,可以调节安装在工作台上物体的位姿,以对准太阳高度角和方向角。
单片机根据时间及当地经纬度计算出此时当地的太阳位置,并产生脉冲信号给步进电机驱动器,控制步进电机进行相应动作,并通过电子罗盘HMC5883L和加速度计MPU6050进行检测反馈。
操作者可通过人机交互模块查看或改变系统的运行参数,如角度、时间、电机转速等信息。
1.3系统工作流程控制系统上电后,系统根据时间,判断太阳是否落山,是则进入待机状态;如没有,则自动进入对正模式,系统将根据时间及当地经纬度计算出的此时太阳高度角及方位角,并实时与MPU6050检测到的工作台倾角及HMC5883L 检测到的方位角比较求出角度差,转换成控制脉冲输出步进电机驱动器,使机构对正太阳方位,对正后等待一个设定时间,进行下一次对正。
2太阳角度计算及参数修正2.1太阳主要角度计算根据天文学及航海学中常采用的天球坐标系可以方便地对天体的运动进行观测及追踪。
通常的方法是在太阳与地球间建立天球赤道坐标系主要包括天轴PNPS、天赤道、以及天体时圈。
在观测者与太阳间建立天球地平坐标系包括测者天顶Z、天底Z¢、测者真地平圈、垂直圈、测者午圈,其中太阳在天体时圈和垂直圈的交点上,如图2所示。
基于单片机的光伏板自动跟踪系统设计
基于单片机的光伏板自动跟踪系统设计随着现代科技的不断发展,太阳能光伏板已经成为了绿色能源领域的重要组成部分。
传统的光伏板只能在固定的角度接收阳光,这导致了能量利用率的低下。
为了解决这一问题,人们提出了光伏板自动跟踪系统的设计方案。
本文将介绍一个基于单片机的光伏板自动跟踪系统的设计原理和实现方法。
一、设计原理光伏板自动跟踪系统的设计原理是根据光照角度的变化来调整光伏板的角度,使其始终与太阳保持最佳的接收角度,从而最大程度地提高能量利用效率。
光伏板自动跟踪系统的设计包括两个主要部分:光敏元件和控制系统。
光敏元件通常是光敏电阻或光敏二极管,它们的电阻值或电压随着光照强度的变化而变化。
而控制系统则是使用单片机进行控制,根据光敏元件获取的光照信息来调整光伏板的角度。
二、设计实现1.光敏元件的选择光敏元件的选择非常重要,它决定了系统对光照的敏感程度。
常用的光敏元件包括光敏电阻和光敏二极管。
光敏电阻的电阻值随光照强度的变化而变化,而光敏二极管的导通电流也随光照强度的变化而变化。
根据具体情况,选择适合自己系统的光敏元件。
2.单片机的选择单片机作为控制系统的核心,需要选择一个性能稳定的单片机。
一般来说,常用的单片机有STC89C52、AT89C51等。
这些单片机都有着丰富的外设资源和稳定的性能,非常适合作为光伏板自动跟踪系统的控制核心。
3.系统电路设计在选择好光敏元件和单片机之后,需要设计系统的电路。
通常来说,系统的电路包括光敏元件的接入电路、单片机的控制电路和电机的驱动电路。
光敏元件的接入电路需要将它的电压或电阻值转换成单片机可以接受的电信号,单片机的控制电路需要根据光照信息来控制电机的转动方向和转动速度,而电机的驱动电路则需要提供足够的电流来驱动电机的正常工作。
4.软件程序设计软件程序设计是整个系统设计中最重要的一部分。
软件程序需要根据光敏元件获取的光照信息来控制电机的转动,以使光伏板始终与太阳保持最佳的接收角度。
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。
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。
太阳位置自动追踪系统的设计
太阳位置自动追踪系统的设计摘要:随着太阳能利用技术的进步,太阳能系统的效率和功率输出已经成为人们关注的焦点。
为了最大程度地提高太阳能系统的效能,太阳位置自动追踪系统应运而生。
本文将介绍原理以及实现方法,并对其应用前景进行谈论。
一、引言太阳能是一种清洁、可再生的能源,具有丰富的资源和宽广的利用前景。
然而,太阳能的效率受多种因素影响,其中太阳的位置是重要的影响因素之一。
传统的太阳能系统通常接受固定的安装角度来抓取太阳的光照,但因为太阳的位置在不息变化,这种固定角度的安装方式无法充分利用太阳能资源。
因此,对于提高太阳能利用效率至关重要。
二、原理原理基于太阳在天空中的运动规律。
太阳每天从东方升起,经过正午后逐渐西沉,最后在西方落下。
太阳位置自动追踪系统通过测量太阳的方位角和高度角,实时调整太阳能系统的朝向角度,以保持最佳的光照接见效果。
详尽而言,太阳位置自动追踪系统包含三个主要组成部分:太阳位置传感器、控制算法和驱动装置。
太阳位置传感器通常接受光电二极管或CCD摄像头来感知太阳的方位角和高度角。
控制算法负责依据传感器测量的太阳位置信息计算出太阳能系统的朝向角度,并将结果传递给驱动装置。
驱动装置依据控制信号调整太阳能系统的朝向角度,以实现太阳自动追踪。
三、太阳位置自动追踪系统的实现方法1. 太阳位置传感器的选择:太阳位置传感器是太阳位置自动追踪系统的核心组件,其准确度和响应速度直接影响系统的性能。
传感器的选择要思量其测量范围、灵敏度、抗干扰能力等因素,以满足太阳位置测量的要求。
2. 控制算法的设计:依据太阳位置传感器测量的太阳位置信息,控制算法需要能够快速准确地计算出太阳能系统的朝向角度。
控制算法可以接受传统的PID控制方法或更高级的模糊控制、神经网络控制等方法,以实现最优的追踪精度和响应速度。
3. 驱动装置的选型:驱动装置依据控制信号调整太阳能系统的朝向角度,常见的驱动装置包括电动驱动装置和液压驱动装置。
太阳能跟踪控制器设计
太阳能跟踪控制器设计摘要:本文对太阳能跟踪系统进行了自动跟踪系统控制部分设计。
系统采用光电检测追踪实现对太阳光线的跟踪,从而提高太阳能的利用效率。
关键词:太阳能;跟踪;光敏电阻;单片机;步进电机中图分类号:tm615 文献标识码:a 文章编号:1674-7712 (2013)08-0000-01一、太阳能自动跟踪系统总体设计(一)光源检测方案的确定1.视日运动轨迹跟踪不论是采用极轴坐标系统还是地平坐标系统,太阳运行的位置变化都是可以预测的,通过数学上对太阳轨迹的预测可完成对日跟踪。
在设定跟踪地点和基准零点后,控制系统会按照太阳的地平坐标公式自动运算太阳的高度角和方位角。
然后控制系统根据太阳轨迹每分钟的角度变化发送驱动信号,实现跟踪装置两维转动的角度和方向变化。
在日落后,跟踪装置停止跟踪,按照原有跟踪路线返回到基准零点。
优点:精度高,不受环境因素影响,但是不同地区需要设置不同的初始值,。
缺点:系统复杂,但是不同地区需要设置不同的初始值,太过于复杂。
2.光电跟踪光线在同种均匀介质中沿直线传播,不能穿过不透明物体而形成的较暗区域,形成的投影就是常说的影子,地球每天不停的自转,同时它要围绕太阳作公转,因此,地球和太阳的相对位置是在不停的变化,太阳光照射在地球上的影子也随之变化。
因此,如果在地球上的某个位置放置一个不同透光的物体,那么,这个物体在太阳光的照射下就会产生影子,而这个影子的长度也会随太阳和地球空间位置的相对变化而产生变化。
我们将影子的变化转换为电压的变化,并且通过调节机械部分来调节影子的变化从而达到调节电压的变化达到我们的目的,这样也可以构成一个闭环系统。
这样一来我们就考虑用光敏行性器件来检测太阳的变化从而实现光电跟踪。
优点:成本低,思路简单,容易实现。
缺点:容易受阴天雨天的影响。
3.采集传感器的选择方案一:采用光敏电阻作为轨迹的采集器件。
光敏电阻的值能随光强的变化而变化,光敏电阻的测量灵敏度较高。
《2024年太阳能电池板追日自动跟踪系统的研究》范文
《太阳能电池板追日自动跟踪系统的研究》篇一一、引言随着全球对可再生能源的日益关注,太阳能作为一种清洁、无污染的能源,其利用技术得到了快速发展。
太阳能电池板作为太阳能利用的核心设备,其效率和性能的优化显得尤为重要。
其中,太阳能电池板追日自动跟踪系统(以下简称“跟踪系统”)能有效提高太阳能的收集效率和利用率。
本文将探讨该系统的研究内容、技术方法及其在太阳能利用中的价值。
二、太阳能电池板追日自动跟踪系统的研究背景太阳能作为可再生能源的一种,其在全球范围内的应用越来越广泛。
为了提高太阳能的利用效率,许多先进的技术被应用到太阳能电池板的运行中。
其中,追日自动跟踪系统因其能够根据太阳的运动轨迹实时调整电池板的朝向,从而最大化地接收太阳光,成为了研究的热点。
三、追日自动跟踪系统的技术原理追日自动跟踪系统主要基于光电传感器、电机驱动和控制系统等技术原理。
通过光电传感器实时检测太阳的位置,电机驱动系统根据控制系统的指令调整电池板的朝向,使其始终面向太阳。
此外,该系统还具有自动校准和故障诊断功能,确保系统的稳定运行。
四、追日自动跟踪系统的研究方法1. 理论分析:通过分析太阳的运动轨迹和太阳能电池板的最佳接收角度,为系统设计提供理论依据。
2. 实验研究:通过实验室模拟和现场试验,测试追日自动跟踪系统的性能和效率。
3. 数据分析:收集和分析实验数据,评估系统的性能和效率,为系统的优化提供依据。
五、追日自动跟踪系统的优势及应用追日自动跟踪系统相比传统的固定式太阳能电池板具有以下优势:1. 提高太阳能的收集效率:通过实时调整电池板的朝向,使电池板始终面向太阳,从而提高太阳能的收集效率。
2. 提高能源利用率:系统能够根据太阳的运动轨迹进行实时调整,确保在任何时间点都能最大化地接收太阳光,从而提高能源利用率。
3. 适应性强:该系统可以应用于不同类型的太阳能电池板和不同的环境条件,具有较强的适应性和普适性。
4. 降低维护成本:由于系统具有自动校准和故障诊断功能,可以降低维护成本和提高系统的运行效率。
太阳双轴自动跟踪系统的设计
太阳双轴自动跟踪系统的设计宋雅茹;高振东【摘要】主要论述自动跟踪控制器的设计.该产品通过4个光电传感器自动检测太阳光的变化,通过开关电路实现双轴自动跟踪,夜晚自动返回到初始位置.控制器利用开关元器件设计,并采用分立元件电路,耗电量小、简单实用、成本低、抵御环境能力强.该产品通过运行,控制精度和功能满足设计要求.【期刊名称】《太阳能》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】4页(P30-33)【关键词】双轴自动跟踪;太阳能传感器;开关电路;抛物面;反射式聚光【作者】宋雅茹;高振东【作者单位】秦皇岛技师学院;秦皇岛技师学院【正文语种】中文0 引言太阳自动跟踪器主要用于太阳能光伏发电领域,它控制光伏组件阵列自动跟踪太阳运行,获得光伏发电所需最大的太阳日照量,提高光伏组件阵列的发电量。
这种自动跟踪系统的设计主要采用自动控制、机械和电子等相关技术。
从地面上看,太阳在一天之内从东到西环绕地球,只有在正午时才在南北向的水平面内,太阳光强在正午时达到最高,随着季节的不同,太阳光强的变化情况有所不同。
由于气候的影响,如云雾遮住太阳,都会影响太阳的光强。
太阳能光强的变化直接影响太阳能发电的发电量。
因此,太阳能发电采用自动跟踪器使太阳电池方阵跟踪太阳运行,随时做出相应的反应,使太阳光垂直照射在太阳电池板的受光面上。
自动跟踪系统分单轴跟踪和双轴跟踪。
单轴是指东西方向跟踪太阳运行,即一天内根据太阳方位角的不同来调节,采用单轴旋转;双轴跟踪是在单轴跟踪的基础上增加垂直方向跟踪太阳运行,即根据太阳高度角的变化来调节,有两个旋转轴。
图1给出了受光面不跟踪、单轴东西跟踪及双轴跟踪时年日照量的对比变化,并给出了年日照量与纬度的关系和受光面不跟踪时太阳能方阵与地面最佳倾角。
由图1可知,年总日照量最大值与纬度略有关系,即纬度增加而减小,在所示纬度范围内,这种变化较小。
在高纬度范围内,日照量将显著减小。
使用跟踪方法可大辐增加日照量。
一种基于MSK4300的无刷直流电机伺服控制系统设计
一种基于MSK4300的无刷直流电机伺服控制系统设计徐建萍;施未勋
【期刊名称】《自动化应用》
【年(卷),期】2013(000)004
【摘要】介绍一种基于MSK4300的无刷直流电机伺服控制系统.系统选用FPGA,根据中央处理器给定的指令,驱动无刷直流电机按一定的方向、以恒定的转速转动,并将旋变模块反馈的电机转动周期数与角度信息反馈给中央处理器.
【总页数】4页(P50-52,55)
【作者】徐建萍;施未勋
【作者单位】上海航天局804所,上海201109
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于TMS320LF2407的无刷直流电机伺服控制系统设计 [J], 杨晨娜
2.一种基于WinCon软件的伺服控制系统设计方案 [J], 刘川;张广玉;董惠娟;张春巍
3.一种基于MSK4310的无刷直流电机控制系统设计 [J], 祝恒洋;吴琎;袁倩倩;苗瑞;任林林
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光 电池 组成太 阳角度 测量 传感器 ,两 台无 刷直流 电 机为 主要驱 动单元 ,针对光 伏发 电系统 ,开发 出一
Ab ta t A olra gea tmai rc igs se wa e in db sdo P5 F 3 6a dp sto igsnsr .nr d t nwa a et sr e : s a-n l uo t ta kn y tm sd sg e a e nDS 6 8 4 n o iinn e os I to uci s d o c o m
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摘 要 :设计 了一种 以 D P 68 4 S 5F 3 6芯片为核心 的采用传感器 定位 的太阳角度 自动跟踪 系统,介绍
了系统硬件和控制器 的设计 ,仿真 实验表 明,该系统能 自动跟踪太 阳高度角与方位角 ,使太阳光线接近 垂直入射在光伏阵列的表面 以获取最大发 电效率,具有全天候 、全 自动、跟踪精度高等优点。
Ke r s DS 6 3 6 s l ra l a k n ; r s l s t r y wo d : P5 F8 4 ; o a - ng et c i g b u h e sDC mo o r
0 引言
随着社 会经济 快速 发展 ,人类 所 面临 的能源 问
统 的成本 。 以寻求 一种性 价 比高 的 电机十 分重要 。 所
ZHU n q n S n — n 。 Z ANG J nfn Y NG eg, NG ogf Ya — i g , HIWa g wa g H i —eg, A a Pn ‘ QI Y n ・ a
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( co lf n r n o r n iern, a gh uU iest Yn zo 2 0 0 C ia 1 h o o E eg dP we E gn ei Yn zo nvri ,a gh u2 5 0 , hn ; S ya g y 2Sh o Meh ncl gnei ,a gh uU iest Ynz o 2 0 0 C ia) co lf ca i ier g Yn z o nvri,a g h u2 50 , hn o a En n y
基于无副直 流电机 的太阳角度 自动跟踪系统
∥ 。 。 一
电工电气
(00 o1) 2 1 . N 2
产 品 与 应 用
基 于 无刷 直 流 电机 的太 阳 角度 自动 跟踪 系统
朱燕青 ,史 旺旺 ,张剑峰 ,杨鹏 ,秦永法
( 州大学 能源与动力工程 学院, 1扬 江苏 扬 州 2 5 0 ;2扬 州大学 机械工程 学院,江苏 扬 1 20 0 200 2 0) 5
关键 词 :D P 6 84 S 5 F 36芯 片 :太 阳角度跟踪 ;无刷直流 电机
中图分类号:T 25 M 3 文献标识码 :A 文章编号 : P 7 ;T 3
S l rAng eA u o a i a k ngSy t m s d 0 u h e sD C o o oa - l t m tcTr c i se Ba e n Br s ls M tr
题 越 来越 突 出,太 阳 能作 为一 种清 洁 无污 染 能源 ,
发展前景 非常广 阔 ,太 阳能发 电已成 为未来 全球解
决 能源危机 最具独特 优势 的重要途径 。 目前 ,光伏发 电成本太 高 ,世 界各 国正在积 极 改进 电池制 造 工 艺,采 用新 技术 以提 高转 换效 率 , 降低光伏发 电成本 。太 阳角 度 自动跟踪 系统从 控制 技术 出发 ,采 用光伏 阵列 自动 向阳发 电装 置 。据 试
所 以在本 系统 的设计 中,选用 无刷直 流 电机 作为太
阳能 电池板 的驱 动 电机 。在控制 精度上 ,其虽无 法 与 步进 电机 相 比,但是在 减速齿 轮 的帮助 下 ,只要 控制 得 当,再加 入回馈制 动 ,也 能获得 相 当的精 度
要求 。 本 文 以 D P 684 S 5F 3 6微 处理 器 为核 心 ,四片 小