太阳光自动跟踪系统设计

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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

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

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。

《2024年太阳能自动跟踪系统的设计与实现》范文

《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。

太阳能自动跟踪系统的设计

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。

基于PLC的太阳自动跟踪系统的设计与实现

基于PLC的太阳自动跟踪系统的设计与实现

第32卷第3期2010-3【127】基于PLC 的太阳自动跟踪系统的设计与实现Design of solar tracking system based on PLC张文涛ZHANG Wen-tao(北京电子科技职业学院 自动化工程学院,北京 100176)摘 要:太阳跟踪系统在光伏发电系统中应用广泛,本文作者通过设计基于PLC控制技术的驱动系统,自动跟踪太阳光直射方向,提高光伏电池的运行效率。

本设计以北京地区为例,充分利用地理和气象原理,通过自动控制技术设计太阳跟踪系统。

该系统以PLC为控制器为核心控制器,通过利用PLC技术、变频调速技术、人机界面、工业网络等高新技术实施太阳跟踪,并具体论述了太阳跟踪系统的组成、原理、数学模型、应用经验等。

关键词:太阳追踪系统;PLC;太阳能发电;数学模型;应用经验中图分类号:TP273.5  文献标识码:A  文章编号:1009-0134(2010)03-0127-03收稿日期:2009-12-03作者简介:张文涛(1976-),男,北京人,主任,硕士,研究方向为机电一体化。

0 引言太阳追踪系统的主要功能是实现最大限度地获得输出功率,通过跟踪太阳光直射方向来提高光伏电池的效率,并采用一定算法来寻找光伏电池的最大功率点。

系统在不同时间、地点能够自动控制光伏电池方向,获得最大输出功率。

实践证明,通过实施自动跟踪太阳,可以提高光伏电池的发电效率达30%以上。

1 系统概述1.1 太阳追踪系统现状太阳追踪系统通常分为单轴太阳能追踪系统和双轴太阳能追踪系统两种。

单轴太阳能自动跟踪系统通过自动控制系统自动跟踪太阳方位角,高度角可手动进行调整,使太阳能电池保持较大的发电功率。

双轴太阳能追踪系统通过自动控制系统自动跟踪太阳方位角和高度角,方位角和高度角均依靠不同原理自动实施调整。

目前太阳追踪系统依据控制原理划分,分为带传感器闭环控制系统和不带传感器开环控制系统。

两种系统各有优缺点,闭环系统理论上精度更高,获得效率最大,但受到天气、温度、环境因素影响大,特殊环境会导致系统运行不正常。

地面自动跟踪太阳暴晒设备的设计

地面自动跟踪太阳暴晒设备的设计

; aut om atc i fol l ; ow
风沙的影响老化速度 更快 。为了研 究物品的老化与 中物 品会随着时间的推 更是 由于光照 、雨水 、
器 IEe tc lc r al i Appi c s l an e
光照的关系 ,须研制一种 自动 跟踪太阳设备 ,捆绑 物 品于设备上 ,使物 品在单位 面积 、单位 时间内接
太阳暴晒 自动跟踪器的运用使须暴 晒物 品实时垂直太 阳光 ,有效提 高暴晒物品老化试验 效率。 自动跟踪控 制器 的核心 是单 片控 制器 MCU,关键 元件是 光敏传 感器及双
轴 电机 。 其 基 本 工 作 原 理 :MCU对 光 敏 信 号 进 行 采 集 、 运 用 多 种 算 法和 校 正 技 术 综 合 处 理 ,准 确 判 断 太 阳方 向 ,
■ 技 术创 新 ・ 日用 电 器
受最 大 的 太 阳 辐射 能量 ,加 快 物 品 的 老化 速度 。
左( ) ( ) 东 右 西 方向光敏组 ,分别检测 四个方向太阳光照
强度 ,另外两组光敏信号 为运 行控制信号。光敏信号经转 换 电路变成 MCU可处理的 电压信号 ,MCU收集该信 号等 待下一步处理 。该 装置外观工艺设计 优劣对整套设备太 阳 跟踪精度 和有 效性有至 关重 要影响。设计原则 :一 、排 它 性 ,某一方 向光敏传 感器只能检测该 方向太阳光 ,排除检 测到反方 向光线 :二、捕捉性 ,当任何一 方的光线都不能
多能动机面 功互人界
限位保护装置
C M


双 轴双 向 电机
太阳方位 ,输 出控制双轴双向电机运行 ,使设备指向太阳。
其 基 本 原理 :四 方光 敏 被 固 定 在 一 段 长 5 mm 方形 不 锈 钢 0

基于ZigBee的太阳自动跟踪系统设计

基于ZigBee的太阳自动跟踪系统设计

0 引 言
新能 源 的开 发 已成 为 我 国 “ 十二五” 规 划 的
重点 课题 , 得 到 了 广泛 的研 究 和应 用 。太 阳能 发
能充分 利用 太 阳光 照 , 解 决 了如何 降 低 系生 的 问题 , 并 可查看 太 阳光照信 息 , 提供 自动 6
手动 控制 2种方式 。 通过 时钟 控 制 和 光 电控 制 相 结 合 的 ? l
O O 38 4
马正 华 ( 1 9 6 男, 教授 , 研究 为嵌入 式应 用.
De s i g n o f So l a r Au t o - Tr a c k i n g S y s t e m Ba s e d o n Zi g Be e
MA Z h e n g h u a, GU Ba i y a n g, J I A O Z h u q i n g
低 压电器( 2 0 1 3 N o . 4 )
・ 分布式| {
基于 Z i g B e e的太 阳 自动 跟 踪 系统 设 计
马正华, 顾柏杨 , 焦竹青
( 常 州大 学 信 息科 学与工程 学 院 ,江 苏 常 州 2 1 3 1 6 4 )
摘 要:针对以单片机为控制 核心 的太 阳跟踪装置 , 提 出了一种基 于 Z i g B e e技术
关键词 : Z i g B e e ;无 线 通 信 ;自动 跟 踪 系统 ; CC 2 4 3 0 ; 群 集 控 制 中图 分 类 号 : T M 9 2 6 . 2 3 文 献 标 志 码 :A 文 章 编 号 :1 0 0 1 — 5 5 3 1 ( 2 0 1 3 ) 0 4 一
电作为新能源计划的核心, 也 已被广泛应用于 日 常 生 活及 工 业 生 产 的 各 个 方 面 J 。 目前 , 大 规

家用太阳能聚光器自动跟踪系统的设计

家用太阳能聚光器自动跟踪系统的设计
1 自动 跟 踪 控 制 器 工 作 原 理
本设 计 中的家 用太 阳能 聚光器 自动跟 踪 部分 主要 由讯 号单 元 、 制单 元 、 行单 元 、 电池组 4 控 执 蓄 个 单 元组 成 , 其原理 方框 图如 图 1 示 。该 控制 器一 维跟踪 工作过 程 如下 : 所 当太 阳光 沿聚 光器 主轴 照
・6 ・ O
西 北 轻 工 业 学 院 学 器 工 作 原 理 方 框 图
角 简称 正午 太 阳高度 , 即一 日内太 阳在 当地 的最大 仰角 ) 其大 小 随纬度 和季节 变化 而有 规律 地 变化 。 , 某 地正 午太 阳高度 可 以用下 面 的公 式来 计算 :
宁铎 刘 莉 萍 李 莉 , ,
( . 西 科 技 大 学 自动 控 制 工 程 系 , 1陕 陕西 咸 阳 7 2 8 ;. 西 科 技大 学 科 技 处 , 西 成 阳 1 0 1 2陕 陕 728) 1 0 1
摘 要 : 对 家用太 阳能聚 光 器 的使 用特 点 , 计 了一 种 由讯 号 单元 、 制 单元 、 行 单 针 设 控 执
元 、 电 池 组 组 成 的 太 阳 能 聚 光 器 自动 跟 踪 系统 , 系统 采 用 一 维 驱 动 、 维 跟 踪 的 伺 服 蓄 该 二
机 构 , 有较 高的运 行可 靠性 。 具
关键 词 : 阳能应 用 ; 太 自动 跟踪 ; 射 式聚光 反 中图分 类号 : K5 3 4 T 1 . 文献 标识 码 : A
动跟 踪 , 而南 北方 向的跟 踪 由东西运 行 的拖动来 实现 。 由于太 阳对 地球 某地 的仰 角在 一年 四季 中 的变
化是 不规 则 的 , 果在 实 现南北 跟 踪时 只是 简单地 利 用机械 装 置使 原动 机 构 的转 动转 换 成步 进 式 的 如 平 动 来 改变 聚光器 倾 角 的话 , 然会 导致 跟踪 误差 加 大 , 此采 用 了凸 轮传 动机 构 , 现 了精 确 的二 必 为 实 维跟 踪 , 原理 如下 所述 。 其

太阳能自动跟踪系统的设计

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。

太阳能自动追光装置设计与制作

太阳能自动追光装置设计与制作

目录摘要 (1)关键词 (1)Abstract (1)Keywords (1)引言 (2)1 追光系统简介 (2)2 系统原理及各模块论证 (2)2.1 光采集模块 (3)2.2 数据处理模块 (3)2.3 AD转换模块 (4)2.4 微控制模块 (4)2.5 机械控制模块 (4)2.6 电源模块 (5)2.7 最终方案 (5)3 系统硬件设计及软件设计 (5)太阳能自动追踪装置3.1 系统硬件电路设计 (5)3.1.1 微控制器模块电路 (5)3.1.2 光采集模块电路 (5)3.1.3 AD转换模块电路 (6)3.1.4 电机驱动模块电路 (6)3.1.8 电源模块电路 (8)3.2 软件系统的设计与实现 (8)3.2.1 光采集模块的控制 (8)3.2.2 程序流程图 (8)4 系统调试 (9)4.1 硬件调试 (9)4.2 软件调试 (9)5 调试方法、现象 (10)5.1 电路的测试方法 (13)5.2 测试仪器及设备 (13)5.3 实物与数据 (13)6 总结 (14)参考文献: (15)附录A .................................................... 错误!未定义书签。

附录B . (16)致谢 (16)菏泽学院本科毕业设计太阳能自动追踪装置电子信息科学与技术专业学生英容华指导教师张冠芬摘要:运用核心元件元件ATmega16 单片机,内含8路高速A/D转换,与传统模块采用运放电路相比,设计电压采集部分采用AD转换器,以最简洁的电路实现了太阳能电池板对太阳的垂直跟踪,采用双轴跟踪技术,弥补了其他太阳能跟踪的短板,可实现电池板对太阳光的全方位垂直跟踪,实现太阳能利用率的最大化,设计机械部分采用立柱式结构,转动范围东西、南北0-180度,可实现无死区全角度转动,本装置功耗低,抗干扰能力强,且价格低廉。

[1]关键词: AD转换器;ATmega16 单片机;垂直跟踪Solar energy to be automatic tracking deviceStudent majoring in electronic information science and technology professional Ying RonghuaTutor Zhang GuanfenAbstract:The design of the core components A Tmega16 microcontroller, containing eight road high speed A/D conversion, low power consumption, strong anti-interference ability, and the price is low. And the traditional module USES than amplifier, the design voltage acquisition of the AD converter, more accurate and reliable, low energy consumption. This design with the most concise circuit realized the solar panels to the vertical tracking. This design USES the double axes tracking technology, to make up for the other solar tracking short board, can realize the all-round vertical to the sun panels tracking, realize the maximization of the solar energy utilization. As is known to all, the simple circuit, stability, the higher the better robustness. This design machine of the type structure, turn the east-west and south-north range 0-180 degree, which can realize no dead zone all turning Angle.Keywords: AD converter;ATmega16 single-chip microcomputer; Vertical tracking引言:随着社会的快速发展,各种污染严重,能源短缺,太阳能作为一种新能源,取之不尽且具有节能环保双重特点,对太阳能的有效利用符合可持续发展社会大趋势。

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 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。

基于S71200PLC的太阳自动跟踪光伏发电系统设计

基于S71200PLC的太阳自动跟踪光伏发电系统设计

2019.02瀾试工具与解决方案基于S7-1200PLC的太阳自动跟踪光伏发电系统设计李龙(辽宁轨道交通职业学院,辽宁沈阳,110〇23)摘要:设计了一种太阳自动跟踪光伏发电装置,可以运行在传感器控制和时间控制模式下,在气象条件好时采用光控模 式,在多云天气采用时控模式,根据不同时刻确定双轴追日支架的倾角和东西旋转角度,保证光伏组件始终垂直太阳,达到最大发电功率。

主要进行了控制系统的硬件和软件的设计。

经过实验验证,双轴追日光伏发电系统的发电效率较传 统固定角度的发电系统的发电效率高30%左右。

关键词:光伏发电;太阳追踪;控制器设计Design of Sun-tracking photovoltaic power system based on S7-1200PLCLi Long(Guidao jiaotong Polytechnic Institute,Shenyang Liaoning,110023) Absrtact:A solar automatic tracking photovoltaic power generation device is designed,which can run under sensor control and time control mode,light control mode in good weather conditions,time control mode in cloudy weather.The inclination angle and east-west rotation angle of the two- axis sun-pursuing bracket are determined according to different times,so as to ensure that the photovoltaic module is always vertical to the sun and achieve maximum power generation.The hardware and software of the control system are designed.The experimental results show that the power generation efficiency of the two-axis sun-tracing photovoltaic system is about 30% higher than that of the traditional fixed-angle power generation system.K e y w o r d s:photovoltaic power generation;solar tracking;controller design〇引言随着石油能源等传统能源的枯竭[i]及环保的压力,新能 源的快速发展提上了日程,中国已经成为光伏应用和生产的 第一大国。

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

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。

太阳能跟踪控制器设计

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。

一种太阳能自动跟踪系统的设计

一种太阳能自动跟踪系统的设计
中 图分 类 号 : TK5 3 4 l . 文 献标 志码 : A D0I1 . 9 9 j is . 6 1 9 6 2 1 . 4 0 7 : 0 3 6 /.s n 1 7 —6 0 . 0 2 0 . 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 AT mea 6 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 g lL 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 ; T me a 6 单 片 机 ; 功 耗 垂 A glL 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 1 0 每 70 0亿 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

种太 阳 能 自动跟 踪 系统 的设 计
杨克立 , 李 强
( 中原 工 学 院 , 州 4 0 0 ) 郑 5 0 7

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

自动跟踪太阳的光纤导光照明系统的设计

自动跟踪太阳的光纤导光照明系统的设计
1 . 山东大 学 信 息科 学 与工 程学 院 , 济南 2 5 0 1 0 0
2 . 山东省半导体光电子工程技术研究 中心 , 济南 2 5 0 1 0 0
1 . S c h o ol o f I n f o r ma t i o n S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g , S h a n d o n g Un i v e r s i t y , J i n a n 2 5 0 1 0 0 , Ch i n a 2 . S e mi c o n d u c t o r Op t o e l e c t r O n i c s En g i n e e r i n g T e c h n o l o g y Ce n t e r o f S h a n d o n g P r o v i n c e , J i n a n 2 5 0 1 0 0 , Ch i n a
Ke y wo r d s : s o l a r p o we r ; S i n g l e C h i p Mi c r o c o mp u t e r ( S CM ) ; t r a c k i n g ; c o n d e n s a t i o n ; o p t i c a l i f b e r ; l i g h t i n g
00然后在每个时间段的初单片机并计算出太阳的高度角和方位角然后与10min之始时刻将系统调节为正对太阳太阳聚焦后的光斑照射在前测得的结果相减并将这次测量结果储存根据两次差值光纤输入端用lm200光功率计测试光纤输出端的可见光计算的太阳高度角和方位角偏差确定脉冲的个数然后通功率将此值作为比较参考值然后启动光纤导光系统跟踪过步进电机控制云台转动聚光器始终对准太阳从而保证器开始跟踪太阳每间隔10min记录光纤输出端的可见光聚光器最大限度地接收阳光实现实时跟踪

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一、引言近年来,随着全球对清洁能源需求的不断增加,太阳能作为一种绿色环保的能源形式,受到了广泛的关注和研究。

太阳能光伏系统的效率取决于太阳光的照射角度,而太阳能跟踪系统能够实时调整太阳能电池板的位置,以最佳角度接收太阳光,从而提高能源转化效率。

因此,对太阳能双轴自动跟踪系统的设计与研究具有重要意义。

二、太阳能双轴自动跟踪系统的工作原理太阳能双轴自动跟踪系统主要由光敏电阻、控制电路、电机、轴承和太阳能电池板等组成。

光敏电阻用于实时感知光照强度,然后通过控制电路对电机进行驱动,使太阳能电池板跟随太阳的运动。

该系统的工作原理如下:1. 光敏电阻感知:将光敏电阻安装在太阳能电池板的一侧,用于感知光照的强度。

电阻的电阻值与光照强度呈反比关系,因此可以通过电阻值来判断光照的强弱。

2. 控制电路驱动:利用控制电路对电机进行驱动,实现太阳能电池板的双轴自动跟踪。

控制电路根据光敏电阻感知到的电阻值来判断光照的强弱,并根据一定的算法计算出电机驱动的方向和速度,以实现太阳能电池板的准确跟随。

3. 电机驱动:太阳能双轴自动跟踪系统采用两个电机,分别用于水平轴和垂直轴的驱动。

电机通过与控制电路的配合,实现太阳能电池板的水平和垂直方向的旋转,使其能够跟随太阳的运动轨迹,并保持最佳接收太阳光的角度。

4. 轴承:太阳能电池板通过轴承连接到电机,以实现旋转。

轴承设计应具有较高的承载能力和较小的摩擦阻力,确保太阳能电池板的平稳运转。

三、太阳能双轴自动跟踪系统的设计要点1. 光敏电阻的选择:选择感光度高、响应速度快、稳定性好的光敏电阻,以确保系统能够准确感知光照强度变化。

2. 控制电路的设计:控制电路要能够准确判断光敏电阻感知到的光照强度,根据一定的算法计算出电机驱动的参数,并能够稳定、准确地驱动电机。

3. 电机的选用:选择符合系统需求的电机,应考虑电机的转速、转矩和功率等参数,并能够与控制电路进行良好的配合。

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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
Abstract
With 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。

2.3.1.地球围绕太阳的运行规律................................................................... 错误!未定义书签。

2.3.2.太阳高度角和方位角的确定.............................................................. 错误!未定义书签。

第三章机械部分设计. (14)
3.1整体框架的设计 (14)
3.2 减速装置的选型 (15)
3.3驱动电机的选型 (16)
3.4支撑架设计 (17)
3.5机械结构的整体布局 (18)
第四章控制部分的设计 (20)
4.1 整体电路图的设计 (20)
4.2辅助电路最小理论值 (20)
4.2.1振荡电路 (20)
4.2.2复位电路 (21)
4.3电机驱动电路 (23)
4.4太阳能控制电路 (24)
4.5液晶显示电路 (25)
第六章总结 (32)
参考文献 (33)
致谢 (35)
第一章绪论
1.1背景和意义
当前,以石油,煤,天然气等为主的常规能源,面临着日益“枯竭”的紧迫情势。

现有的已探测储量仅够人类使用几十年。

并且,这些常规能源的使用,对环境有着很大的影响,是导致温室效应的罪魁祸首。

因此,开发和利用新能源的来取代常规能源变的十分紧迫,也是人类当务之急的“任务”之一。

目前,所开发和利用的新能源主要有太阳能、风能、核能、潮汐能等。

太阳能与其他新能源相比可以普遍使用,并且技术上要求没有其他的能源苛刻。

自古以来,人类就开始利用太阳能。

太阳能作为一种“绿色”能源,是解决能源危机和温室效应的主要途径之一。

因此,世界上越来越多的国家已经或开始重视太阳能的开发利用。

虽说太阳能具有很多优点,但是在有效利用上还是有所不足。

尽管太阳能的总能量是巨大的,但是平均密度不高。

太阳能的利用一般都是靠面积比较大的太阳能光电池板来吸收能量。

每一块电池板由许多的太阳能电池组成。

太阳能电池造价较高,这就为开发和利用太阳能提高了门槛。

另外,太阳能的利用对自然环境比较“敏感”,刮风,下雨,阴天等恶劣的天气情况都影响太阳能的使用。

太阳追踪系统是利用太阳能不可缺少的重要组成部分,而完善太阳追踪装置是充分利用太阳能和环境保护必不可少的重要组成部分。

另外,计算机在自动化技术中发挥着极其重要的作用。

而单片机在一块芯片上集成了CPU、ROM、RAM、I/O接口、定时器、计数器等,使其具备了一台微型计算机的特征。

但单片机的应用领域有别于通用计算机,其主要应用于控制领域。

本课题在前人研究的基础上设计出一套以单片机为控制核心的太阳自动追踪控制系统,能够随着太阳光照射方向的变化而使太阳能板始终与太阳光线垂直。

具体要求为结构简单、成本低,不但能在晴天时正常追踪太阳,当突然出现阴天时也能自动追踪,这样就提高了追踪的精度。

基于当今世界能源问题和环境保护问题已成为全球的一个“人类面临的最大威胁”的严重问题,本课题的目的是为了更充分的利用太阳能、提高太阳能的利用率,而进行太阳追踪系统的开发研究,这对我们面临的能源问题有重大的意义。

同时太阳能又是一种无污染的清洁能源,加强太阳能的开发,对节约能源、保护环境也有重大的意义。

1.2太阳追踪系统的国内外研究现状
太阳能作为一种清洁无污染的能源,发展前景非常广阔,太阳能发电已成为全球发展。

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