太阳能自动跟踪机械装置
一种新颖的太阳自动跟踪装置
４ ｏ～ 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 ） ５ ００ 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 ２ １ 。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
太阳能跟踪器工作原理
太阳能跟踪器工作原理太阳能跟踪器是一种能够自动追踪太阳轨迹并调整太阳能电池板角度的装置，以最大程度地捕捉太阳辐射能。
其工作原理基于太阳在天空中的运动和特定的控制系统。
本文将介绍太阳能跟踪器的工作原理以及它如何提高太阳能电池板的效率。
1. 光照传感器太阳能跟踪器通常配备有光照传感器，用于检测太阳光的方向。
光照传感器能够感知光线的强度和方向，从而确定太阳的位置。
这些传感器将光线信息传输给控制系统，以便调整太阳能电池板的角度。
2. 水平轴和垂直轴跟踪太阳能跟踪器一般采用水平轴和垂直轴跟踪的方式。
水平轴跟踪器使太阳能电池板能够在水平方向上追踪太阳的运动。
它通过驱动太阳能电池板绕水平轴旋转，保持面板始终面向太阳。
垂直轴跟踪器则用于使太阳能电池板在垂直方向上跟踪太阳。
这样，太阳能电池板可以在一天中的不同时间段都保持与太阳光的垂直角度，最大限度地吸收太阳能。
3. 控制系统太阳能跟踪器的控制系统是实现跟踪功能的核心。
该系统接收来自光照传感器的太阳位置信息，并将其转化为驱动水平轴和垂直轴的信号。
控制系统根据设定的跟踪算法计算出所需的转动角度，然后通过驱动装置控制太阳能电池板的角度调整。
4. 跟踪算法跟踪算法的选择对太阳能跟踪器的性能至关重要。
常见的跟踪算法包括日出日落算法、单轴反射式算法和双轴反射式算法。
日出日落算法基于太阳的升起和落下时间进行跟踪，适用于简单的固定角度跟踪。
单轴反射式算法通过追踪太阳在水平方向上的位置来调整太阳能电池板的角度。
双轴反射式算法结合了水平和垂直方向上的跟踪，能够更精确地调整太阳能电池板的角度。
5. 提高效率太阳能跟踪器的主要目的是提高太阳能电池板的效率。
通过跟踪太阳的运动，太阳能电池板能够一直保持与太阳光垂直的角度，最大限度地吸收太阳能。
相比固定角度安装的太阳能电池板，使用太阳能跟踪器可以增加电池板的能量产生量。
根据不同地区和季节的太阳高度角变化，太阳能跟踪器可以调整电池板的角度以实现最佳效果。
太阳跟踪装置的参数
太阳跟踪装置的参数主要包括以下几个方面：
1. 测量范围：太阳跟踪装置能够测量的太阳辐射范围，通常为0～2000W/m2。
2. 光谱范围：太阳跟踪装置能够测量的光谱范围，通常为300～3000nm。
3. 灵敏度：太阳跟踪装置对太阳辐射的敏感程度，通常为7～14μV/W•m-2。
4. 供电方式：太阳跟踪装置的供电方式，通常为DC12V。
5. 输出形式：太阳跟踪装置的输出形式，通常为0～2.5V。
6. 内阻：太阳跟踪装置的内阻，通常为约100Ω。
7. 跟踪精度：太阳跟踪装置的跟踪精度，通常小于24小时±1º。
8. 年稳定性：太阳跟踪装置的年稳定性，通常为±1%。
9. 非线性：太阳跟踪装置的非线性，通常≤2%。
10. 开敞角：太阳跟踪装置的开敞角，通常为4º。
11. 响应时间：太阳跟踪装置的响应时间，通常≤15S(99%)。
这些参数是评价太阳跟踪装置性能的重要指标，可以根据实际需求选择合适的参数进行配置。
光伏跟踪控制器说明书
太阳能自动跟踪控制器使用说明书
太阳跟踪器控制器安装在太阳能光伏装置上，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6--24伏，机械驱动装置根据用户要求订做，或为用户设计生产.适用于太阳灶的自动运行及太阳能电池板的自动跟踪。
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：Ⅰ型0°--270°
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-- 50Kg
7. 电机功率：0.4W--35W
8. 电源电压 DC6V--24V
9. 运行环境温度：-40--85℃
10.运行时间≥10万小时
11.室外全天候条件运行
接线方法：
直流12V
红线为正极，绿线为负极。
注意不要
接反，否则会烧坏传感器。
蓝黑线接东西电机，看其电机转向，反接可以改变方向。
黄白接南北电机，看其电机转向，反接可以改变方向。
太阳能发电自动跟踪系统技术方案
太阳能发电自动跟踪系统技术方案太阳能发电自动跟踪系统是一种能够根据太阳位置实时调整太阳能电池板角度的技术方案。
根据太阳的位置变化，自动跟踪系统可以最大程度地使太阳能电池板与太阳光源保持垂直，从而提高太阳能发电效率。
下面是一个关于太阳能发电自动跟踪系统技术方案的详细描述。
1.系统结构太阳能发电自动跟踪系统主要由以下组件组成：太阳能电池板、追踪装置、控制器和电池等设备。
太阳能电池板是核心组件，负责将太阳光转化为电能。
追踪装置通过电机和传感器实现对太阳能电池板角度的调整。
控制器则负责收集太阳位置信息，控制追踪装置的工作，并实时监测太阳能发电系统的工作状态。
2.工作原理太阳能发电自动跟踪系统的工作原理是基于太阳位置的实时计算和反馈控制的。
系统通过安装在太阳能电池板上的传感器，实时监测太阳位置，并将数据传输给控制器。
控制器会根据太阳位置信息，计算出太阳能电池板需要调整的角度，并通过追踪装置调整电池板的角度，使其面向太阳。
3.太阳位置计算太阳位置计算是太阳能发电自动跟踪系统的核心算法之一、根据地理位置和时间，可以通过公式计算出太阳高度角和方位角。
高度角表示太阳光线与地平面的夹角，而方位角表示太阳在东西方向上的位置。
利用这些数据，可以精确计算出太阳在天空中的位置。
4.追踪装置追踪装置是太阳能发电自动跟踪系统的核心部件之一、它包括电机和支架，能够根据控制器的指令，调整太阳能电池板的角度。
追踪装置可以分为单轴和双轴两种类型。
单轴追踪装置只能实现水平角度的调整，而双轴追踪装置还可以调整垂直角度。
5.控制器控制器是太阳能发电自动跟踪系统的关键组件之一、它负责收集太阳位置数据，并根据算法计算太阳能电池板需要调整的角度。
控制器还可以监测系统的工作状态，并根据环境条件进行智能调节，例如在阴天或夜间停止跟踪，以节省能源。
6.电池电池是太阳能发电自动跟踪系统的能量储存装置。
太阳能发电系统不仅可以随着太阳位置的变化而调整电池板的角度，同时也可以将多余的电能储存到电池中，以备不时之需。
太阳能4个双轴跟踪平面镜自动跟踪装置
开发研究太阳能4个双轴跟踪平面镜自动跟踪装置陈金宇李典航孙继元(北华大学，吉林吉林132021)摘要：20世纪以来，由于人类对化石能源的无节制滥用，引发了全球气候变暖和能源危机等一系列难题。
因此,人们开始更多地关注起太阳能等一系列清洁能源。
但是传统太阳能发电装置发电效率低，而太阳能自动追踪装置成本很高。
本文设计了一个太阳能聚光自动追踪装置。
通过调整4个双轴跟踪平面镜的角度来达到自动追踪的目的，从而提高太阳能的利用效率，同时降低成本。
关键词:太阳能发电;智能;效率随着现代工业高速发展,化石能源的过度开采，各种环境污染和能源危机一度成为社会关注的焦点。
近年来，太阳能作为一种可再生的清洁能源逐渐走入大家的视野。
但是传统的太阳能发电普遍都存在利用率低，发电效率十分有限等问题。
虽然现阶段已经出现了可进行太阳光自动追踪的双轴跟踪系统，大幅提高了太阳能利用率，增加太阳能的发电量。
但双轴跟踪系统需要承载太阳能电池板重量，使得系统重量大,造价高，安装不方便，而且跟踪过程也需要消耗能量，只适用于大型厂企,不适合大范围使用。
1模块方案本装置主要包括太阳能电池板、4个双轴跟踪平面镜、5个阳光入射角检测元件、智能控制器。
4个双轴跟踪平面镜分别立在太阳能板的4个边上。
太阳光经四个平面镜的反射后，聚在太阳能电池板的中心点形成光斑，光斑可增加太阳能电池板的表面照度，从而增加太阳能电池板的发电量。
5个阳光入射角检测元件分别放置在太阳能阵列的中心，左侧中间及底侧,右侧的中心及底侧。
太阳处在中午正上方时，中心检测元件检测太阳入射角;太阳在冬季的傍晚或早晨小角度时，左侧底侧和右侧底侧的检测元件检测太阳入射角;其它季节，太阳在傍晚或早晨小角度时，左侧底侧和右侧底侧的检测元件检测太阳入射角。
在太阳能板的一边两个角上分别放一个，太阳能板的中间横线上两边和中间位置分别放一个。
功能:确定太阳光线的入射角。
阳光入射角检测元件为圆柱形状;圆柱下底面放多个作者简介：陈金宇(1998-),男，汉族，浙江省嘉兴市人，北华大学本科在读，研究方向：电力电子。
时间光伏太阳能收集器自动跟踪装置[实用新型专利]
![时间光伏太阳能收集器自动跟踪装置[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/0a2eb0f7fc4ffe473268ab28.png)
专利名称：时间光伏太阳能收集器自动跟踪装置专利类型：实用新型专利
发明人：卢育发
申请号：CN200620085049.2
申请日：20060602
公开号：CN2916511Y
公开日：
20070627
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉及一种光伏太阳能收集器自动跟踪装置，其特征在于支柱16上铰连接日跟踪减速器9，其输出轴4与支座3连接，在电源与电机5之间设有时控开关，输出轴4上设有挡块6与行程开关7配合，支柱16上的横支架15一端铰接南北跟踪减速器12，丝杆14的一端与日跟踪减速器9铰接，在框架2的上下两端分别连接一个跟踪光电池17，光电池17的输出端分别与电机11相连，太阳光全部照射到光电池17上，光电池17发电使电机11转动，一直到太阳光垂直照射在光伏收集器1上，因为光电池17上有一段被光伏收集器1遮住的重叠部分a，此时跟踪光电池17所发电力微弱，不能驱动电机11。
本实用新型的自动跟踪系统，不仅结构简单、成本低、跟踪能耗低，而且跟踪过程不必人工干预，在天气变化比较复杂的情况下，系统也能正常工作，有广阔的应用前景。
申请人：卢育发
地址：233000 安徽省蚌埠市淮滨新区2号楼3单元407室
国籍：CN
代理机构：安徽省蚌埠博源专利商标事务所
代理人：杨晋弘
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SG-T20太阳自动跟踪系统实验实训装置
KH-T20太阳自动跟踪系统实验实训装置一、概述产品主要特点：1）通过三个模拟光源进行照射，模拟晨日、午日、夕日。
2）4块10W的太阳能电池板进行串联。
3）系统包括：太阳能光电传感器；太阳能电池组件；步进电机及控制器；太阳能控制器；蓄电池；太阳能跟踪器用电由蓄电池供给。
4）跟踪方式：双轴全自动跟踪精度：±0.5°水平回转角度：360°俯仰角度：180°控制器供电电源：DC12V电机供电电源：DC12V5）支架采用工业铝型材二、系统组成KH-T20太阳自动跟踪系统实验实训装置由阳光跟踪传感器、控制器和传动执行机构三部分组成。
◆阳光跟踪传感器在有效光照条件下的全程对阳光高精度测量，并将太阳光方位信号转换成电信号，传送给跟踪控制器。
跟踪控制器接收太阳光跟踪定位传感器的信号后，驱使传动执行机构运转，使太阳能电池板垂直于太阳光。
◆传动执行机构采用独特的机械结构设计，实现水平方向360°、180°俯仰角度可以调节后固定，最大抗风可达10级。
三、技术参数◆跟踪方式：双轴全自动跟踪◆跟踪精度：±1°◆水平回转角度：360°◆俯仰角度：180°◆传动机构自重：8Kg（不含支架与电池板）◆最大承重：25Kg（可装120W以下的电池板）◆电机供电电源：DC12V◆控制器供电电源：DC12V◆系统年平均耗电量：0.1W◆抗风等级：10级四、实验项目实验1、光伏阵列单元组成原理。
实验2、太阳能光电池能量转换组合原理。
实验3、阵列电子最大功率跟踪器原理。
实验4、阵列汇流与防雷接地原理。
实验5、阵列结构件、防腐安装原理。
实验6、最大功率跟踪器与光伏转换提效实验。
实验7、在不同天气和日照强度下光波对光伏转换效率的影响实验。
实验8、在不同季节太阳运轨变换下对光伏能量转换的影响实验实验9、在不同季节太阳运轨变换仰角下角度对光伏能量转换的影响实验。
太阳自动跟踪装置计算机控制系统
停 止 工 作 的 问题 。 并 未 解 决 视 日运 动 轨 迹 跟 踪 中 易 但
产生误 差 的问题 。
与 两 种 跟 踪 方 法 相 互 切 换 的 方 式 不 同 ， 系 统 同 本 时 采 用 视 日运 动 轨 迹 跟 踪 方 法 和 光 电 跟 踪 方 法 来 完 成
４ 唐敏 ， 刘红平． 大规模定制环境下基于 Ｇ ０ 的精确报价实 ＢＭ
现［】重庆大学学报 （ Ｊ． 自然科学版）２ ０ ，９ ６ ：５ ，ｏ ６ ２ （ ）１８—１２ ６．
ｏ ｅｔ ｅｅｉ Ｂ ｏＭａ ｒ ｌ ［】Ｃ ｍ ｕｅｓ Ｉｄ ｓ ｉ ｒ ｎｅ Ｇ ｎｒ ｍ ｔ ｉ ｓ Ｊ ． ０ ｐ ｔ ＆ ｎ ｕｔａ ｉ ｄ ｃ ｆ ｅａ ｒ ｒｌ Ｅ ｇ ｅｒ ｇ １９ ， ２ １ ：９— ５ ｎｉ ｅｉ ， ９７ ３ （ ）２ ４ ． ｎ ｎ
１ 控制系统 的工作原理
计 算 机 控 制 的 太 阳 自动 跟 踪 装 置 跟 踪 太 阳 的 方 法 主 要 有 两 种 ： 电跟 踪 和 视 日运 动 轨 迹 跟 踪 。 电 跟 踪 光 光
决 了 光 电 跟 踪 易 受 天 气 、 境 干 扰 而 发 生 系 统 紊 乱 或 环
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 ， 算 机运 行 程 序调 整 采光 板 的角 度实 计
５ 邵伟平， 郝永平， 刘永贤 ， ． 等 基于产品族可变型结构的配置
管理研究 ｆ】 计算机集成制造系统，Ｏ ６ １ （ ）８６—８ １ Ｊ． ２０ ，２ ６ ： ７ ８． ６ 吴健， 陈刚， 尹建伟 ， 基于本体 的产 品配置知识共享ｆ］ 等． Ｊ．
太阳能跟踪器工作原理
太阳能跟踪器工作原理太阳能跟踪器是一种利用光电控制技术，将太阳能电池板始终保持与太阳光线垂直的设备。
它可以在不同时间追踪太阳的位置，从而最大化太阳能电池板的太阳辐射吸收效率。
本文将详细介绍太阳能跟踪器的工作原理，并分析其优缺点。
一、太阳能跟踪器的分类太阳能跟踪器可以按照其结构和机械原理的不同分类为以下几种类型：1. 单轴跟踪器：单轴跟踪器只能沿一个轴向跟踪太阳，最常见的就是沿着北-南方向的水平轴跟踪器或沿着垂直轴的升降式跟踪器。
2. 双轴跟踪器：双轴跟踪器可以同时沿两个轴向追踪太阳，实现更高效的太阳能电池板的光照收集效果。
二、太阳能跟踪器的工作原理太阳能跟踪器的主要工作原理是根据光电传感器实时监测太阳位置，通过控制执行机构进行转动和调整角度，确保太阳能电池板始终与太阳光线垂直。
1. 光电传感器：太阳能跟踪器内部装有光电传感器，能够感知来自太阳的光线。
2. 数据处理系统：光电传感器将获取的光线数据传输给太阳能跟踪器的数据处理系统。
3. 执行机构：根据数据处理系统发出的指令，执行机构控制太阳能跟踪器的转动和调整角度。
4. 位置调整：执行机构根据太阳位置的变化，调整太阳能电池板的角度，保持与太阳光线垂直。
5. 电源系统：太阳能跟踪器需要电源系统供电，常用的是太阳能电池板或蓄电池供电。
三、太阳能跟踪器的优点太阳能跟踪器相比于固定式太阳能电池板，具有以下优点：1. 提高能量利用率：太阳能跟踪器可以根据太阳位置的变化，调整太阳能电池板的角度，使其始终垂直于太阳光线，最大限度地吸收太阳辐射能量，提高太阳能电池板的能量转化效率。
2. 增加发电量：由于太阳能跟踪器能够追踪太阳的位置，故而能更好地捕捉到太阳辐射能，并将其转化为电能。
相比之下，固定式太阳能电池板只能在早晨和傍晚时光直射时效率较高，而在其他时间会有能量损失。
3. 降低成本：尽管太阳能跟踪器的制造和维护成本较高，但通过增加太阳能电池板的能量利用率和发电量，可以在长期运行中降低每单位发电成本，提高太阳能技术的经济性。
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。
太阳能自动跟踪机械装置
A—A1-支座；2-支柱；3-电池板支架；4-销轴；5-减速箱体；6、15-主轴；7-丝杆；8-横支架；9、18-电机；10-减速器；11-铰链；12、13-齿轮；14-连接轴；16-蜗轮；17-蜗杆1．东西方向跟踪在减速箱体5内安装由电机18、齿轮12、13、蜗轮16、蜗杆17构成的传动机构。
齿轮13固定在连接轴14中部，连接轴通过轴承安装在减速箱体上，蜗轮16固定在主轴6的上端，主轴通过轴承安装在减速箱体上，主轴的下端固定在支座1上，支柱2的下端固定在减速箱体上，支柱2的上端通过销轴4与电池板支架连接。
电机18通过齿轮12、13带动蜗杆17转动，并带动减速箱体、电池板支架转动，完成东西方向的跟踪。
2．南北方向跟踪支柱2上设置一个横支架8，横支架8端部铰接一个减速器10，减速器中设有蜗杆（图中未画出）与电机9相连，蜗杆与设在减速器中的蜗轮啮合，蜗轮中心设有螺孔与丝杆7连接配合，丝杆7的一端通过铰链11与电池板支架连接。
电机9通过蜗轮蜗杆、丝杆螺孔机构，带动电池板支架转动，完成南北方向的跟踪。
俯仰跟踪控制。
动力源电机1通过联轴器7带动蜗杆8与蜗轮9啮合运动,蜗轮9与齿轮10同轴,经过齿轮10与11的啮合运动,带动与齿轮11同轴的支架12转动,从而实现与支架12固接的硅光电池板13达到仰俯运动跟踪的目的。
周转跟踪控制。
动力源电机6通过联轴器5带动蜗杆4与蜗轮3啮合运转,从而带动与蜗轮3同轴固联的上箱2实现周转运动,因仰俯控制的传动机构都装在上箱2内,从而达到硅光电池板周转运动跟踪的目的。
两轴分别由两个电机控制，图a表示电机1输出轴连接固定在转台上的减速器1输入轴，减速器1输出轴连接小齿轮，大齿轮固定，当电机转动时驱动小齿轮绕着大齿轮做行星转动，带动转台做回转运动以跟踪太阳方位角。
图b表示高度角传动关系，电机2固定在转台上的减速器2输入轴，减速器1输出轴连接小齿轮带动大齿轮旋转跟踪太阳高度角。
硅光电池板自动跟踪太阳机械装置的设计
假设 截 面为 ｌｍ 的 太 阳光 束 以不 同 的入 射 角
投射 到平 面 ＭＮ 上 ， Ａ 处 ， 在 光线垂 直投射 ， 入射 角 一 ０ 包含在 太 阳光 线里 的能量 分布在 １ｍ。 ， 的面积 上 ； Ｂ处 ， 在 入射 角 ０ ＜ ９ 。 同样 多 的 能量 分 布 ＜疗 ０， 在 １ｃ ｓ０ｍ 的面积上 ； ／ ｏ 当能量 一 定 时 ， 位 面积 上 单 的能量 与 面 积 成 反 比 ， 以 Ｂ处 单 位 面 积 上 的 能 所 量， 只有 Ａ处 的 Ｃ Ｓ０ 。当光 线 以 ８ 。 人 射 时 ， Ｏ 倍 ５角 单 位 面积 上 的 能量 约 只 有 垂 直 投 射 时 的 １ １ 。 由 ／２ 此 可见 ， 阳光入射 角不 同 ， 太 收集 能量 的效率 相差很 大， 只有 在 与 接 收 面 保 持 垂 直 投 射 时 效 率 才 最 高 。 以上 只是 理论 上 的分 析 ， 了验 证 这种 理 论 分 析是 为
第２ ５卷 第 ３期
Ｖｏ ＿ ５ Ｎｏ ３ ｌ２ ．
新 乡学院 学报 （ 自然科 学版 ）
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＸｉ ｘ ａ ｇ Ｕｎ ｖ ｒ ｉｙ Ｎａ ｕ ａ ｃｅ ｃ ｄ ｔ ｎ ｏ ｒ ａ ｏ ｎ ｉ ｎ ｉ ｅ ｓｔ （ ｔ ｒ ｌＳ ｉ ｎ ｅ Ｅ ｉ ｏ ） ｉ
光 电池 板 实现 俯 仰 和 周 转 两 个 方 向 的 太 阳跟 踪运 动 。 保 太 阳 能 集 光 板 自始 至 终 与 太 阳光 线 呈 ９ 。 最 大 集 能 角 确 Ｏ的 度 ， 而 收 到 最好 的 集能 效 果 。 从
关 键 词 ： 阳能 ； 太 机械 传动 ；自动 跟 踪
中图分类号 ： ＴＨ１ ２ ３
文献标志码 ： Ａ
基于新型并联机构的太阳自动跟踪装置
现太 阳能 电池 板 ６个 自由度 的转 动 。与传 统 的并联 结
构相 比 ， 装 置 的伸 缩 杆 不 是 气 缸 、 动缸 或 者 液 压 该 电
缸 ， 是无 弹性 的金 属线 ， 而 进一 步 降低 了跟 踪装 置 的成
托盘
限 位连
本 Ｊ 。本研究使用 ３条柔性引线做伸缩杆 ， 可以在满
第２ ９卷 第 ｌ 期
２１ ０ ２年 １月
机
电
工
程
Ｖ０ ． ９ １２ Ｎｏ． １
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｃ ａ ｉａ ｏ ｒ ａ ｆＭｅ ｈ ｎｃ ｌ＆ Ｅｌｃｒｃ ｇｎ ｅ ｎ ｅ ｔ ａ Ｅｎ ｉ ｅ ｒ ｇ ｉｌ ｉ
Ｊｎ ０ ２ ａ ．２ １
基 于 新 型 并 联 机 构 的 太 阳 自动 跟 踪 装 置 米
３ ％ 以上 … 。 ０
现 有 的太 阳 自动跟 踪 装 置 种 类 很 多 ， 跟 踪装 置 就
点 引。两轴结构 的跟踪装置 由于 自由度的限制是达
不 到该要 求 的 。市场 上也 有基 于并 联机 构 的太 阳能跟
结构而言可分为 ： 单轴结构和双轴结构两种 。 。单
轴 结构 是指 太 阳能 电池 板在一 个 自由度 上 跟踪 太 阳旋
作者简介 ： 贺新升 （９ ９一 ， ， 南巩 义人 ， １７ ） 男 河 讲师 ， 博士 ，主要从 事 绿色 能 源技术 ， 电设 备及 其 自动 化方 面 的研 究． － ａ ：ｉ ｈ ｒｈ ＠ 机 Ｅ ｍ ｉ ｘ ｓｅｇ ｅ ｌ ｎ ｔ
１ ６． ｏ ２ ｃｒ ｎ
第 １期
贺新升 ， ： 等 基于新型并联机构 的太 阳 自动跟踪装置
由于 阴雨天 看不 见 太 阳 ， 有 的 晴 天方 案 无 法 实 原 现精 确 的跟 踪 ， 要特 殊 的方法 来 实现 需 ］ 。该 装 置
赤道坐标系下新型太阳能自动跟踪装置设计
ｂ ｓｉ ａ ｓ ｏ ｆ ｐ ｒ ｅ ｖ ｉ ｏ ｓ ｕ ｗ ｏ ｒ ｋ ． Ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ Ｃ Ｏ ｎ ｂ ｅ ｒ ｅ ｌ ａ ｉ ｚ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｏ ｌ ａ ｒ ｈ ｏ ｕ ｒ
ａ ｎ ｄ ｓ ｏ ｌ ａ ｒ ｄ ｅ ｃ ｌ ｉ ｎ ｔｉ ａ ｏ ｎ啦
第 期
２ ０ １ ３年 ９月
机 械 设 计 与 制 造
Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｒ ｙ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ＆ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｌ ５ ５
赤道 坐标 系下新型 太阳能 自动跟踪装置设计
许 义泉 ， 王燕 昌 ， 王子 文 ， 慕 松
７ ５ ０ ０ ２ １ ） （ １ ． 宁夏大学 机械工程学院 ， 宁夏 银 川 ７ ５ ０ ０ ２ １ ； ２ ． 宁夏大学 物理电气信息学院 ， 宁夏 银川 摘
ｘｕ Ｙｉ — ｑ ｕ ａ ｎ ，Ｗ ＡＮＧ Ｙａ ｎ － ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ， Ｗ ＡＮＧ Ｚ ｉ － ｗｅ ｎ ，ＭＵ Ｓ ｏ ｎ ｇ ’ （ １ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｌ ａ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｎ ｉ ｎ ｇ ｘ ｉ ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｎ ｉ ｎ ｇ ｘ ｉ ａ Ｙ ｉ ｎ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ ７ ５ ０ ０ ２ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｒ ｃ ａ ｌ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ， Ｎ ｉ ｎ ｇ ｘ ｉ ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｎ ｉ ｎ ｇ ｘ ｉ ａ Ｙ ｉ ｎ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ ７ ５ ０ ０ ２ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
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。
太阳能跟踪器工作原理
太阳能跟踪器工作原理太阳能跟踪器是一种重要的太阳能利用装置，其主要功能是在太阳的运动轨迹变化过程中，始终使太阳能收集设备与太阳保持最佳的正对关系，以提高太阳能的利用效率。
本文将介绍太阳能跟踪器的工作原理和几种常见的太阳能跟踪器类型。
一、太阳能跟踪器的工作原理太阳能跟踪器主要工作基于日晷原理，即通过跟踪太阳的位置，始终使太阳光垂直照射太阳能收集设备。
太阳光垂直照射的关键是确保太阳光与太阳能收集设备的入射角度为0度，这样才能最大程度地提高太阳能的收集效率。
太阳能跟踪器通常由支架、控制器和传动装置等部分组成。
支架是太阳能收集设备的基座，用于支撑和定位收集器。
控制器则负责控制跟踪器的运行，监测太阳位置并发出指令，驱动传动装置实现跟踪功能。
传动装置包括电机、齿轮、导轨等部分，其主要作用是实现太阳能收集设备的转动。
二、常见的太阳能跟踪器类型1. 单轴跟踪器单轴跟踪器是最常见的太阳能跟踪器类型，其基本原理是通过控制装置实现收集设备在水平方向上的转动。
一般情况下，单轴跟踪器可根据太阳位置的变化，将太阳能收集设备从早上的东方转向晚上的西方。
这种跟踪器的结构相对简单，成本较低，适用于单一方向光照条件下的太阳能收集。
2. 双轴跟踪器双轴跟踪器是一种更高级的太阳能跟踪器类型，其能够实现太阳能收集设备在两个方向上的转动，即水平方向和垂直方向。
相比单轴跟踪器，双轴跟踪器更加精确地追踪太阳位置，增加了太阳光照射的角度范围，从而提高了太阳能的收集效率。
然而，双轴跟踪器的制造成本和控制复杂度较高，适用于光照条件较为复杂的区域。
3. 光电跟踪器光电跟踪器是一种基于光电感应原理的太阳能跟踪器，其与传统的跟踪器相比具有更高的精确度和更快的响应速度。
光电跟踪器利用光电感应器感知太阳位置，并通过控制器控制传动装置实现跟踪功能。
这种类型的跟踪器可以根据光线强度和光电感应器的信号调整太阳能收集设备的位置，以实现最佳的太阳追踪效果。
三、太阳能跟踪器的优势和应用太阳能跟踪器具有以下几个优势：1. 提高太阳能利用效率：太阳能跟踪器可以始终将太阳光垂直照射太阳能收集设备，最大限度地提高太阳能的利用效率。
大型光伏电站自动对日跟踪装置
甘 肃 科 学 学 报
Ｊ ｕ ｎ Ｉｏ ｎ ｕＳｃｅ ｃ ｓ ｏ ｒ ａ ｆＧａ ｓ ｉｎ ｅ
Ｖｏ ２ Ｎｏ ３ Ｌ２ ． ．
Ｓｐ ２ １ ｅ． ０ ０
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瘫痪。
４ ．对 系统关 键运行 数据 采集 ， 现跟 踪 系统工 作 电压 、 实 电机 工作 电压等 在线 监控 。 ５ ．每个 太 阳能跟 踪 单 元 自成 系统 ， 不 依 赖 ， 不 依 靠 外 围 设 备 ， 化 了安 装 调 试 的 复 杂 互 更 简
过程 。
经 过 不断 的技术 改进 和经验 积 累 ， 系统 主要 性能 指标 达到 ： １ ．发 电量 比之 固定 安 装方 式 提高 ３ 以上 ； Ｏ
２ ．跟踪 范 围≥ ±４ 。南北 朝 向带 ３ 。 角东 西 向旋 转单 轴 跟踪 形 式 ； ５， ０倾 ３ ．微功 耗 ， 无须外 接 电源支 持 。跟踪 控 制单元 耗 电量 ≯所 控光 伏板 标 称发 电量 的 １ ；
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Hale Waihona Puke ． ｛ ● 大 型 光 伏 电站 自动对 日跟 踪 装 置
Ｌ ｇＳ Ｐ ｗｒｔｉ ａｉ ｎ ｅｃＡｔ ａ ａ ａ ｅｃｅ Ｖ ｏｅＳ ｔｎ ｒｋｇ ｕ Ｄｖｅ ｕ ｉｔ ｌ ｒ－ａ Ｐ ａ Ｔ ｃｎ Ｓ ｉ 。 ｉ ｌ 。 ｎ ｃｙ
度 自动适 应 。
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２ ．转 动 部分 机械结 构 重心与 转 动轴 重合 ， 以较 小 的驱 动力 克服 惯量 和 摩擦 力就 可转动 。
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太阳能自动跟踪机械装置
11
310
9A—A4
15
8
2147
16AA
513
171612
1118
太阳能自动跟踪装置原理图
1-支座;2-支柱;3-电池板支架;4-销轴;5-减速箱体;6、15-主轴;7-丝杆;8-横支架;9、18-电机;10-减速器;11-铰链;12、13-齿轮;14-连接轴;16-蜗轮;17-蜗杆1(东西方向跟踪
在减速箱体5内安装由电机18、齿轮12、13、蜗轮16、蜗杆17构成的传动机构。
齿轮13固定在连接轴14中部，连接轴通过轴承安装在减速箱体上，蜗轮16固定在主轴6的上端，主轴通过轴承安装在减速箱体上，主轴的下端固定在支座1上，支柱2的下端固定在减速箱体上，支柱2的上端通过销轴4与电池板支架连接。
电机18通过齿轮12、13带动蜗杆17转动，并带动减速箱体、电池板支架转动，完成东西方向的跟踪。
2(南北方向跟踪
支柱2上设置一个横支架8，横支架8端部铰接一个减速器10，减速器中设有蜗杆(图中未画出)与电机9相连，蜗杆与设在减速器中的蜗轮啮合，蜗轮中心设有螺孔与丝杆7连接配合，丝杆7的一端通过铰链11与电池板支架连接。
电机9通过蜗轮蜗杆、丝杆螺孔机构，带动电池板支架转动，完成南北方向的跟踪。
俯仰跟踪控制。
动力源电机1通过联轴器7带动蜗杆8与蜗轮9啮合运动,蜗轮9与齿轮10同轴,经过齿轮10与11的啮合运动,带动与齿轮11同轴的支架12转动,从而实现与支架12固接的硅光电池板13达到仰俯运动跟踪的目的。
周转跟踪控制。
动力源电机6通过联轴器5带动蜗杆4与蜗轮3啮合运转,从而带动与蜗轮3同轴固联的上箱2实现周转运动,因仰俯控制的传动机构都装在上箱2内,从而达到硅光电池板周转运动跟踪的目的。
两轴分别由两个电机控制，图a表示电机1输出轴连接固定在转台上的减速器1输入轴，减速器1输出轴连接小齿轮，大齿轮固定，当电机转动时驱动小齿轮绕
着大齿轮做行星转动，带动转台做回转运动以跟踪太阳方位角。
图b表示高度角传动关系，电机2固定在转台上的减速器2输入轴，减速器1输出轴连接小齿轮带动大齿轮旋转跟踪太阳高度角。