太阳追踪器设计
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。
空间高精度太阳跟踪器设计与实现
空间高精度太阳跟踪器设计与实现曹倩;石峰;王宇;徐彭梅【摘要】Key technologies of space high precision sun-tracking system applied in GF-5 satellite are researched in this paper. A tracking mechanism supported by two flexural pivots and driven by a voice coil motor is designed. Flexural pivot is one kind of frictionless, stiction-free bearing, ideally suited for high precision tracking mechanism. Voice coil motor has a simple structure without any structure for reversing, and is easy to be controlled. In the system control strategy, an initial tracking is combined with a final tracking, that is, a closed-loop control based on position feedback does the initial sun tracking, and then a closed-loop control based on image information feedback accomplishes the final sun tracking. The system can reach the tracking accuracy of up to 0.065mrad, and the tracking stability of up to 14.2μrad, which is proved by some tests in the end. This method is suitable for many similar tracking and scanning system in space products.%文章通过对"高分五号"卫星大气环境红外甚高光谱探测仪太阳跟踪器的设计,探讨了航天器高精度高稳定度跟踪指向技术,提出了一种挠性枢轴支撑、音圈电机驱动的高精度跟踪机构设计方法.挠性枢轴传动环节无接触摩擦,能够实现较高精度的轴系支撑;音圈电机具有结构简单、便于控制的优点,适用于短行程快响应的高精度闭环伺服控制系统,同时满足航天产品轻质、可靠的设计要求.跟踪控制采用基于位置反馈的闭环控制实现太阳粗跟踪,结合图像信息反馈的闭环控制实现精跟踪.通过仿真分析和试验测试,验证了机构跟踪精度可达0.065mrad、跟踪稳定度可达14.2μrad.该设计方法可为空间相似载荷的跟踪、扫描系统提供借鉴.【期刊名称】《航天返回与遥感》【年(卷),期】2018(039)003【总页数】10页(P70-79)【关键词】跟踪机构;高精度;音圈电机;挠性枢轴;"高分五号"卫星【作者】曹倩;石峰;王宇;徐彭梅【作者单位】北京空间机电研究所,北京 100094;北京空间机电研究所,北京100094;北京空间机电研究所,北京 100094;北京空间机电研究所,北京 100094【正文语种】中文【中图分类】V476.4随着航天遥感任务需求的不断提升，航天器所携带的载荷设备越来越精密，相应地对航天器指向精度、跟踪稳定度的要求也越来越高。
3分钟小实验带孩子做出太阳追踪器，测测你家的太阳高度角
3分钟⼩实验带孩⼦做出太阳追踪器，测测你家的太阳⾼度⾓细⼼的孩⼦会发现，在⼀天中，被太阳照射到⾝体投下的影⼦在不断地改变着。
第⼀是影⼦的长短在改变。
早晨的影⼦最长，随着时间的推移，影⼦逐渐变短，⼀过中午它⼜重新变长。
第⼆是影⼦的⽅向在改变。
在北回归线以北的地⽅，早晨的影⼦在西⽅，中午的影⼦在北⽅，傍晚的影⼦在东⽅。
国外有⼀个聪明的⼩⼥孩，将⾃⼰冬天和夏天不同时间段的影⼦⽤粉笔在地⾯做了标记，发现每天同样时间影⼦的位置差不多是固定的，影⼦的变化也是有规律的，标记在地⾯上的影⼦就像是⼀个⼤时钟。
⼏千年前古⼈就已经⽤这⼀发现发明了计时⼯具⽇晷[rì guǐ]，早期⽇晷[rì guǐ]就是是太阳的影⼦的意思，也就是太阳的轨迹。
后来被⼈们⽤来命名⼈类古代利⽤⽇影测得时刻的⼀种计时仪器，⼜称“⽇规”。
今天就带孩⼦亲⼿做⼀个⽇晷，看看太阳公公的轨迹是如何被记录下来的吧~-太阳⾼度⾓测量-材料⽴柱/底板/成影板/投影架/指南针⽇晷表/刻度盘/连接杆/空⼼扣/螺丝扣双⾯胶/⽛签/螺丝步骤-第⼀步-将连接板有孔⼀端插⼊投影架-第九步-调整好表盘⾓度后将表盘⾯向正北⽅底座依旧和地⾯保持平⾏将⼦时线对准正上⽅午时线对准正下⽅-第⼗步-⽤⼿机光照模拟夏⾄⽇太阳平稳移动⼿机光照⾓度模拟⼀天中地球在太阳不同的⽅位观察指针投影确定时间原理我们先来了解⼀下本次实验中太阳⾼度⾓测量的⼯作原理。
⾸先我们先认识⼀个概念：太阳⾼度⾓。
对于地球上的某个地点，太阳⾼度⾓是指太阳光的⼊射⽅向和地平⾯之间的夹⾓，专业上讲太阳⾼度⾓是指某地太阳光线与通过该地与地⼼相连的地表切⾯的夹⾓。
太阳⾼度⾓简称⾼度⾓。
当太阳⾼度⾓为90°时，此时太阳辐射强度最⼤；当太阳斜射地⾯时，太阳辐射强度就⼩。
在晨昏线上的各地太阳⾼度为0 °，表⽰正经历昼夜更替；在昼半球上的各地太阳⾼度⼤于0°，表⽰⽩昼；在夜半球上的各地太阳⾼度⼩于0°，表⽰⿊夜。
太阳自动追踪系统设计毕业设计论文 精品
目录中文摘要 (3)英文摘要 (4)1 引言 (5)1.1 课题研究的背景和意义 (5)1.2 课题研究的现状 (5)1.3 课题研究的主要内容 (6)2 系统的总体设计方案 (7)2.1 跟踪方法 (8)2.1.1太阳轨迹跟踪方法的设计 (8)2.1.2 光电跟踪方法的设计 (10)2.2 机械结构的设计 (13)2.3 充电模块的设计 (14)2.3.1 充电策略的选择 (14)2.3.2 充电控制器的选择 (17)3 系统的硬件设计 (18)3.1 电源模块的设计 (19)3.1.1 24V到5V的转化 (21)3.1.1 24V到负15V的转化 (22)3.1.1 24V到15V的转化 (22)3.1.1 24V到12V的转化 (23)3.1.1 24V到-12V的转化 (23)3.2 光电检测模块的设计 (24)3.2.1 太阳方位检测模块 (24)3.2.2 太阳光强检测模块 (26)3.3 单片机控制模块 (28)3.3.1 单片机的选择 (28)3.3.2 外部时钟电路 (29)3.3.3 步进电机驱动电路 (29)3.4 蓄电池充电模块 (31)3.4.1 DC/DC变换电路 (31)3.4.2 MOSFET驱动电路 (33)3.4.3 电压采样电路 (34)3.4.4 电流采样电路 (35)3.4.5 蓄电池温度检测电路 (35)3.4.6 PWM方波设计 (36)4 电路仿真 (37)4.1 降压（BUCK）电路的仿真 (37)4.2 太阳光强和方位检测电路的放大电路的仿真 (37)结论 (38)致谢 (39)[参考文献] (40)附件1： (44)附件2： (45)太阳自动追踪系统设计摘要：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。
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
Ｕ
Ｊ
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
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太阳位置自动追踪系统的设计引言：太阳是地球上一切生命的源泉，因此研究太阳的运动轨迹对于各个领域都具有重要意义。
然而，由于地球自转和公转的复杂性，太阳的位置是不断变化的。
为了更好地利用太阳能、实现太阳能追踪和降低能源消耗，设计一套太阳位置自动追踪系统是非常有必要的。
一、系统概述太阳位置自动追踪系统是一种通过感知和控制技术实现的系统，可以实时获取太阳的位置信息，并使太阳能装置随之自动调整方向。
该系统利用传感器获取地球上某一特定位置的太阳的位置信息，并通过控制器控制电机或其他执行机构来实现太阳能装置的自动追踪。
二、系统组成1. 光照传感器：光照传感器的作用是感知太阳的强度和位置信息。
利用传感器测量太阳光的强度，可以得到太阳的位置角度信息，并将其输入控制器进行分析和处理。
2. 控制器：控制器是系统的核心部分，它接收光照传感器的输入，并通过计算和判断决定太阳能装置的转动角度。
控制器还可以根据设定的参数，调整正在工作的执行机构，使其按照预定方向追踪太阳的运动。
3. 执行机构：执行机构是通过控制器发出的信号，控制太阳能装置的转动。
常用的执行机构有电机、液压缸等。
通过控制执行机构的运动，太阳能装置可以实现自动追踪太阳，最大限度地接收太阳能。
三、系统工作原理光照传感器感知到太阳的位置和光强度后，将信息传递给控制器。
控制器根据预设参数和算法分析这些数据，并产生相应的控制信号，驱动执行机构转动。
通过与预设目标进行比对，控制器可以精确地控制执行机构的运动，使太阳能装置随着太阳的运动而不断调整自身位置和方向。
四、系统设计与实施在设计太阳位置自动追踪系统时，需要考虑以下几个方面：1. 传感器选择与性能：选择合适的光照传感器，具备感知太阳位置和强度的功能，并具有高精度、高灵敏度的特点。
2. 控制器算法：设计适用于太阳位置自动追踪的控制算法，能够实时分析光照传感器的数据，并根据算法输出相应的控制信号。
太阳跟踪器课程设计
太阳跟踪器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解太阳的运动规律及其对地球的影响。
2. 学生能掌握太阳跟踪器的原理和制作方法。
3. 学生能了解太阳能在日常生活中的应用。
技能目标：1. 学生能运用所学的物理知识，设计并制作简单的太阳跟踪器。
2. 学生能通过实验和观察，分析太阳跟踪器的效果，提出改进方案。
3. 学生能运用科学探究的方法，解决太阳跟踪器制作过程中遇到的问题。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对自然科学的好奇心和探索精神，增强对物理学科的兴趣。
2. 学生在团队合作中，学会互相尊重、沟通和协作，培养团队精神。
3. 学生通过了解太阳能的利用，增强环保意识，认识到可再生能源在可持续发展中的重要性。
课程性质：本课程为动手实践课程，结合物理知识和实际操作，让学生在制作太阳跟踪器的过程中，学习物理知识，提高实践能力。
学生特点：六年级学生具备一定的物理知识基础，好奇心强，喜欢动手操作，但需要引导他们运用所学知识解决实际问题。
教学要求：教师需引导学生运用物理知识，设计并制作太阳跟踪器，关注学生在实践过程中的表现，及时给予指导和鼓励，提高学生的实践能力和科学素养。
通过课程目标的实现，为学生提供展示自我、锻炼能力的平台。
二、教学内容1. 太阳运动规律：地球自转、公转，太阳高度角和方位角的变化。
教材章节：第二章第一节《地球和太阳》2. 太阳跟踪器的原理：介绍太阳跟踪器的工作原理，如光电转换、电机驱动等。
教材章节：第三章第三节《太阳能的利用》3. 太阳跟踪器制作：设计并制作简易太阳跟踪器，包括材料准备、电路连接、程序编写等。
教材章节：第四章第二节《动手制作太阳能装置》4. 实验与观察：通过实验和观察，分析太阳跟踪器的效果，提出改进方案。
教材章节：第五章第一节《实验与观察》5. 太阳能应用：了解太阳能电池、太阳能热水器等在生活中的应用。
教材章节：第三章第四节《太阳能产品的应用》教学安排与进度：第一课时：讲解太阳运动规律，引导学生思考太阳跟踪器的原理。
太阳自动追踪器设计
太阳自动追踪器设计二章 太阳能电池板的自动寻光电路2．1寻光元件光敏电阻器又叫光感电阻，是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。
光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。
通常，光敏电阻器都制成薄片结构，以便吸收更多的光能。
当它受到光的照射时，半导体片（光敏层）内就激发出电子—空穴对，参与导电，使电路中电流增强。
一般光敏电阻器结构如图2.1所示。
根据光敏电阻的光谱特性，可分为三种光敏电阻器：紫外光敏电阻器：对紫外线较灵敏，包括硫化镉、 硒化镉光敏电阻器等，用于探测紫外线。
红外光敏电阻器：主要有硫化铅、碲化铅、硒化铅。
锑化铟等光敏电阻器，广泛用于导弹制导、天文探测、非接触测量、人体病变探测、红外光谱，红外通信等国防、科学研究和工农业生产中。
可见光光敏电阻器：包括硒、硫化镉、硒化镉、碲化镉、砷化镓、硅、锗、硫化锌光敏电阻器等。
主要用于各种光电控制系统，如光电自动开关门户，航标灯、路灯和其他照明系统的自动亮灭，自动给水和自动停水装置，机械上的自动保护装置和“位置检测器”，极薄零件的厚度检测器，照相机自动曝光装置，光电计数器，烟雾报警器，光电跟踪系统等方面。
2．2 电压比较元件图2.1 光敏电阻器结构2.2.1 LM358 双运算放大器概述LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。
它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。
LM358 的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。
2.2.2 LM358特性✓内部频率补偿✓直流电压增益高(约 100dB)✓单位增益频带宽(约 1MHz)✓电源电压范围宽：单电源(3—30V); 双电源(±1.5 一±15V)✓低功耗电流，适合于电池供电✓低输入偏流✓低输入失调电压和失调电流✓共模输入电压范围宽，包括接地✓差模输入电压范围宽，等于电源电压范围✓输出电压摆幅大(0 至Vcc-1.5V)图2.2 LM358引脚图2.3 继电器工作原理2.3.1继电器（relay）的工作原理和特性当输入量(如电压、电流、温度等)达到规定值时，使被控制的输出电路导通或断开的电器。
太阳跟踪仪系统设计
6
485CTL
T
T
T
图12 驱动实物图
5 通信模块
5.1 有线通讯和无线通讯之间的选择
无线通信对比于有线通信最大的优点是环境， 不需要线的限制。 而对比无线通信有线通 信更稳定， 安全 （只对于无线通信而言） ， 高速。 但是现今生活中有线通信因环境的限制 （必 须要有线来连接） 而慢慢被无线通信取代， 无线通信也是正在改变相应的技术让传输速率更 高（802,11n 的速率能到达 100Mbps 不低于有线通信） ，更稳定，方便。 在追踪太阳位移的仪器设计上建议使用无线通讯。 由于此装置是一个精密度比较高的仪 器， 而有线通讯最大特点就是有传输媒介， 传输媒介有可能影响仪器的工作， 影响最终结果。 而无线通讯技术的革新， 使得传输速率更快， 信息传输更稳定、方便，成本廉价、适应性好、 扩展性好，并且太阳位移追踪仪器工作环境不需要严格的保密。综上所述，在有线通讯和无 线通讯之间，该课题选择无线通讯就可以完成课题所需。
课程设计论文
题 院 目： 系： 太阳跟踪仪系统设计 信息与控制学院 自动化 张 倩（63）
专业班级： 组 组 长：
员： 侯亮（69） 、柏冬成（68） 、钱俊飞（76） 、侯大威
（70） 、杨金华（61） 、张星（62） 、盛天明（81） 、龚超（33） 、 唐伟（79） 、刘波（55） 、归育琦（53） 、葛俊侥（84） 、李杨（59）
3.2主控制器PCB图
图5 主控制器PCB图
4 电源及驱动设计
4.1 电源供电方案比较
方案一：可调电源 可调电源是采用当前国际先进的高频调制技术，其工作原理是将开关电源的电压 和电流展宽，实现了电压和电流的大范围调节，同时扩大了目前直流电源供应器的应 用。与传统电源相比高频直流电源就较具有体积小、重量轻、效率高等优点，同时也 为大功率直流电源减小体积创造了条件，此电源又称高频可调式开关电源。可调直流 稳压电源保护功能齐全，过压、过流点可连续设置并可预视，输出电压可通过触控开 关控制。但其缺点也很明显，大功率的可调电源体积庞大，携带不方便，如图 6 所示。
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。
太阳光直射自动跟踪器项目毕业设计_图文(精)
毕业设计指导书课题项目:太阳光直射自动跟踪器一、设计目的1、通过毕业设计培养学生综合运用所学的基础理论、基础知识、利用所掌握的基本技能，锻炼分析和解决实际问题的能力。
2、使学生接受单片机系统开发的综合训练，达到能够进行单片机最小化系统设计和实施方案的目的。
3、掌握以单片机为核心的机电一体化产品控制系统工作原理和设计思路。
二、课题介绍1.设计内容：设计、制作的实物是一种能自动跟踪太阳的装置；可应用于太阳能充电路灯、太阳能充电站等设施中。
它能探测太阳光，自动调整角度、始终面向太阳光直射的方向；而在晚上或阴、雨天时则会自动休息。
1硬件电路设计设计一个按阵列排布的光敏电阻组（Rgz），阵列组四周遮光密封，只有上方正中央开一小孔，小孔盖上薄玻璃（透光）并做防水密封处理。
这就构成一个探测太阳光方向的探光器。
在薄玻璃板范围内开另一小孔，在紧贴玻璃的内侧密封安装一个光敏电阻（Rgo），用作探测外界的光线强度。
探光器内的Rgz及Rgo接至探光电路板，输出光藕隔离信号给单片机主板。
除了探光器，还要设计配套的探光电路板，以及连接到单片机主板的接口电路。
2机械部分设计设计一个有两自由度的机械架：它由两个互相垂直的蜗轮蜗杆减速器叠架起来，最上面架设上述探光器。
两减速器都由单片机分别控制的两个步进电机驱动，使得探光器内Rgz阵列中央元件与透光孔的连线，可以一年四季都能全方位对准太阳。
3单片机控制程序设计设计控制程序，使单片机根据探光电路板输入的信号，判断光线强弱和太阳光的方向，自动启停系统、和输出脉冲信号给执行机构→使两个步进电机分别运转→驱动机械架动作→达到能判断白天/黑夜/阴、雨天，自动跟踪太阳光直射方向的目的。
2.控制要求：1、通电后能判断光线的强弱。
光线够强才启动系统电源运行，不调整角度时则会自动断开执行机构的电源。
要求光线强弱的启动值可调。
而在晚上、阴/雨天时整个系统（除Rgo对应的测光电路以外）全部断电。
2、在白天光线好的时候，都能自动探测太阳光的方向，并适时调整角度，自动面向太阳光直射的方向；三、设计步骤与安排(11年１1月10日～12年3月30日（一）收集资料及方案确定时间：2011年11月10日～2011年11月20日分好组选定设计课题后，查找与课题相关资料：如单片机、光敏电阻、电子电路原理等各方面的专业知识与产品资料。
太阳追踪器控制系统设计
南京信息职业技术学院毕业设计论文系部专业题目太阳追踪器控制系统设计指导教师评阅教师完成时间： 20**年 4月19日毕业设计(论文)中文摘要毕业设计(论文)外文摘要目录一绪论 (1)二太阳能自动追踪器的现状 (2)2.1 压差式太阳能跟踪器 (2)2.2 控放式太阳追踪器 (2)2.3 时钟跟踪器 (2)2.4 比较控制式太阳跟踪器 (2)三太阳能自动跟踪器存在的问题 (4)四结构设计 (5)五传感器 (6)5.1高精度传感器 (6)5.2大角度传感器 (7)六控制策略及程序设计 (8)七触摸屏控制界面设计 (10)结论 (12)致谢 (13)参考文献 (14)附件1：PLC控制程序 (15)一绪论太阳能光伏发电是改善生态环境、提高人类生存质量的绿色能源之一，研究太阳能发电技术意义重大。
如何提高太阳能电池光电转换率则是光伏发电能否推广应用的根本所在。
太阳能是一种低密度、间歇性、空间分布不断变化的能源，与常规能源有本质上的区别。
这就对太阳能的收集与利用提出了更高的要求。
提高太阳能电池光伏电池最大功率，可以从太阳能电池的材质上入手，或从逆变电源设计上入手[1]；另一途径是让太阳能电池跟着阳光旋转，使太阳能电池与阳光入射角保持垂直，以达到光能最大获取率[2]。
这要依靠太阳跟踪器来实现。
太阳跟踪器[3~5]，故名思意，基本功能就是使光伏阵列随着太阳而转动。
太阳能跟踪器根据结构和控制原理不同有单轴控制和双轴控制。
一般双轴系统可提高发电量35%左右，单轴系统可提高2O%左右，聚光型跟踪系统会更高[6]。
本文主要阐述一种双轴太阳跟踪器控制系统的设计方案。
二太阳能自动追踪器的现状2.1 压差式太阳能跟踪器压差式跟踪器的原理是：当入射太阳光发生偏射时，密闭容器的两侧受光面积不同，会产生压力差，在压力的作用下，使装跟踪器重新对准太阳。
根据密闭容器内所装介质的不同，可分为重力差式，气压差式，和液压式。
该机构结构简单，制作费用低，纯机械控制，不需要电子控制部分及外接电源。
太阳追踪器设计
太阳追踪器设计Design of solar tracker姚阿庆1 牛宗超2Y AO Aqing 1 NIU Zong-chao 2. （南京化工职业技术学院） 摘要：本设计是基于STC89C52单片机的步进电机控制太阳追踪器。
它通过两个光敏电阻采集到的将光照强度再转化成电压信号，其中用到LM358放大模块和TLC1543A/D 转换芯片，通过控制步进电机的正反转来控制电池板保持与阳光垂直。
光电信号采集电路带有两个变阻器可以进行微调节，保持与太阳准确对准。
关键词：STC89C52、步进电机、光敏传感器、自动对准[中图分类号] TP273.52 [文献标识码]B1、引言太阳能是一种清洁而且无污染的能源，有着巨大的开发前景。
同时我国是一个太阳能资源比较丰富的国家，提高太阳能利用效率可极大缓解能源短缺的问题。
利用太阳能的关键不仅需要改进太阳能电池板，如何能让电池板发挥最大的作用也是必要的，这样才能让电池板得到太阳最大光照强度，从而最大限度的采集太阳能。
因此太阳自动追踪器设计就应运而生。
2、系统方案设计原理本设计主要由单片机最小系统、光电采集电路、信号放大模块、A/D 转换模块、步进电机执行部分组成，采用8位的STC89C52单片机做控制器，程序采用C 语言编程。
利用步进电机的正反转，实现对太阳的追踪提高太阳能的利用。
采集电路主要由光敏电阻组成，由惠斯通电桥转化成电压信号，再经过放大和A/D 转换送至单片机进行分析输出控制信号，实现对太阳的追踪。
系统框图如下图（1）：图（1）系统框图3、硬件电路设计1、光电转换模块在可见光范围内，该器件的输出电流与外界光照强度有良好的线性关系，这样我们就可以方便地通过惠斯通电桥将其转换成电压信号，该电桥具有良好的灵敏度，可使该系统更加灵敏。
（仿真中的光敏电阻用变阻器代替）图（2）信号采集电路2、放大电路设计LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。
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。
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。
太阳能追踪系统设计方案
太阳能追踪系统设计方案标题：太阳能追踪系统设计方案摘要：本文将深入探讨太阳能追踪系统的设计方案。
通过评估太阳能追踪系统的深度和广度，我们将为您提供有关该主题的全面、深入和高质量的文章。
文章将按照结构化的格式，从简单到复杂，由浅入深地讨论太阳能追踪系统的多个方面。
在文章结束时，我们还将分享我们对太阳能追踪系统设计方案的观点和理解。
第一部分：引言引言将介绍太阳能追踪系统的背景和重要性。
我们将讨论太阳能追踪系统如何提高太阳能发电效率以及对环境的影响。
此外，我们还将介绍太阳能发电的现状和市场趋势。
第二部分：太阳能追踪系统的原理在这一部分中，我们将详细讨论太阳能追踪系统的工作原理。
我们将介绍两种常见的追踪系统类型：单轴追踪系统和双轴追踪系统。
我们将深入探讨它们的运作方式、优缺点以及应用领域。
第三部分：太阳能追踪系统的设计考虑因素在这一部分，我们将探讨太阳能追踪系统设计时需要考虑的关键因素。
我们将讨论系统的可持续性、稳定性、精度和成本等方面。
此外，我们还将介绍如何选择合适的传感器和控制系统来实现最佳的系统性能。
第四部分：太阳能追踪系统的实施和优化在这一部分中，我们将介绍实施太阳能追踪系统的关键步骤和方法。
我们将讨论安装技术、校准和调试过程，并分享一些优化追踪系统性能的实用建议。
此外，我们还将探讨太阳能追踪系统与其他太阳能技术的集成。
第五部分：对太阳能追踪系统设计方案的观点和理解在这一部分，我们将分享我们对太阳能追踪系统设计方案的观点和理解。
我们将讨论其在提高太阳能发电效率方面的前景，以及在不同应用领域的潜在价值。
此外，我们还将探讨太阳能追踪系统设计的挑战和发展趋势。
结论在本文的结尾，我们将总结太阳能追踪系统设计方案的要点，并再次强调其在太阳能发电领域的重要性和潜力。
我们还将鼓励读者对太阳能追踪系统的进一步研究和实践，并展望未来可能出现的创新和发展方向。
注：本文章将按照提供的字数要求，至少包含3000字。
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。
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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太阳追踪器设计
Design of solar tracker
姚阿庆1 牛宗超2
Y AO Aqing 1 NIU Zong-chao 2. （南京化工职业技术学院） 摘要：本设计是基于STC89C52单片机的步进电机控制太阳追踪器。
它通过两个光敏电阻采集到的将光照强度再转化成电压信号，其中用到LM358放大模块和TLC1543A/D 转换芯片，通过控制步进电机的正反转来控制电池板保持与阳光垂直。
光电信号采集电路带有两个变阻器可以进行微调节，保持与太阳准确对准。
关键词：STC89C52、步进电机、光敏传感器、自动对准
[中图分类号] TP273.52 [文献标识码]B
1、引言
太阳能是一种清洁而且无污染的能源，有着巨大的开发前景。
同时我国是一个太阳能资源比较丰富的国家，提高太阳能利用效率可极大缓解能源短缺的问题。
利用太阳能的关键不仅需要改进太阳能电池板，如何能让电池板发挥最大的作用也是必要的，这样才能让电池板得到太阳最大光照强度，从而最大限度的采集太阳能。
因此太阳自动追踪器设计就应运而生。
2、系统方案设计原理
本设计主要由单片机最小系统、光电采集电路、信号放大模块、A/D 转换模块、步进电机执行部分组成，采用8位的STC89C52单片机做控制器，程序采用C 语言编程。
利用步进电机的正反转，实现对太阳的追踪提高太阳能的利用。
采集电路主要由光敏电阻组成，由惠斯通电桥转化成电压信号，再经过放大和A/D 转换送至单片机进行分析输出控制信号，实现对太阳的追踪。
系统框图如下图（1）：
图（1）系统框图
3、硬件电路设计
1、光电转换模块
在可见光范围内，该器件的输出电流与外界光照强度有良好的线性关系，这样我们就可以方便地通过惠斯通电桥将其转换成电压信号，该电桥具有良好的灵敏度，可使该系统更加灵敏。
（仿真中的光敏电阻用变阻器代替）
图（2）信号采集电路
2、放大电路设计
LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。
它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场。
在本设计中用来放大采集到的电压信号，方便后期的继续处理。
3、步进电机驱动设计
本设计使用单片机的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3的端口输出脉冲信号送给ULN2003A的IN1、IN2、IN3、IN4端口。
输入的脉冲信号经ULN2003A 放大及倒相之后来驱动步进电机作相应动作。
如图中所示ULN2003A的 COM 口和电机的 COM1、COM2 连接在一起并共直流5v 电。
由ULN2003A和步进电机组成的驱动模块原理图如下图所示
图（3）执行部分与单片机的接线图
4、系统总原理图
图（4）系统原理图
3、软件设计
首先是初始化定时器，将光敏传感器采集到的光电信号经过LM358放大，再送到TLC1543进行模数转换，最后的结果送至单片机由软件进行分析，给出相应的步进电驱动信号，电机作出应答，开始自动校准实现对太阳的追踪。
本设计采用光敏传感器采集光信号，经过放大电路与A/D转换电路，转换成合适单片机处理的数字信号，经过单片机处理，输出相应的控制信号给步进电机驱动模块，让步进电机进行相应的旋转，实现自动对准阳光的目的。
当两边的光照强度不同时，步进电机将自动调整角度使两边的光照强度相同；当两边的光照强度相同时，步进电机将会停止旋转。
如此循
【1】余发山、王福忠. 单片机原理及应用技术[M]中国矿业大学出版社.2008年6月第1版【2】康华光. 电子技术基础（数字部分）[M]高等教育出版社.第五版
【3】胡寿松.自动控制原理.国防工业出版社1994
【4】马忠梅.单片机的C语言应用程序设计[M].北京 人民邮电出版社 2004。
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【6】李光飞、楼然苗、胡佳文等.单片机课程设计实例指导[M]北京航空航天大学出版社.2004.。