基于光敏技术的点光源跟踪系统的设计

阻上各 有一 半 的光 斑 ， 录 此 时 Ａ 的输 出数 据 记 Ｄ ｖｌｅ 。当不 正对 时 ， 其 值 大 于 ｖｌｅ ， 制 电 ａ ｘ ｕ 若 ａ ｘ控 ｕ 机 向右 转 ， 至 Ａ 直 Ｄ输 出 的数 据 达 到 ｖｌｅ ， ａ ｘ 即探 ｕ 头 与激 光 笔 与光 源 正 对 ， 成 水 平 方 向 的 追 光 。 完 垂 直追 光原 理 同水平 追光 相 同 。 ２ ２ ２ 可 调恒 流源 电路 ．．
第 ３期
夏 淑 丽 等 ． 于光 敏技 术 的 点 光 源 跟 踪 系 统 的 设 计 基
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基 于光 敏 技 术 的 点 光 源 跟 踪 系统 的设 计
夏 淑 丽 张 江 伟
（ 州 工 业 职 业 技 术 学 院 ， 苏 徐 州 ２ １４ ） 徐 江 ２ １０
摘 要 本 系统 以 ＭＳ ４ ０ ４ ７ Ｐ ３ Ｆ ２ ０单 片机 为控 制 核 心 ， 光 敏 电 阻 作 为 光 源 检 测 传 感 器 ， 机 构 成 执 行 用 舵 机构， 以舵 机 驱 动 激 光 笔 水 平 或 上 下移 动 ； 由单 片机 根 据 光 源 传 感 器的 信 号 ， 用 ＰＤ算 法输 出 Ｐ 采 Ｉ ＷＭ 波
控 制舵 机 带 动 激 光 笔 指 向光 源 。 关 键词 ＭＳ ４ ０ ４ ７ Ｌ ５ Ｔ Ｖ １ ７３ ３ ｒｇ １ ７ 光 敏 电 阻 Ｐ ３ Ｆ ２ ０ Ｍ３ ８ Ｌ １ １ —． ｅ ｌ １
中 图分 类 号
Ｔ ２ Ｐ３
文 献 标 识 码 Ｂ
文章 编 号 １０ — ３ （０ １ ０ —２ １ ３ ０ ０３ ２ ２ １ ）３０９ － ９ ０
对 点光 源进 行 跟 踪 ， 原 理 和 自动 跟 踪 太 阳能 设 其
备 是一 样 的 。
２ １ 系统 框 图 ． 系统 框 图如 图 １ 示 。 所
笔 者 以 １ 白光 Ｌ Ｄ作 为 光 源 ， Ｗ Ｅ 固定 在 一 支 架 上 。且 Ｌ Ｄ的 电流能 够在 １０～ ５ ｍ Ｅ ５ ３ ０ Ａ范 围 内 调 节 。在一 定 角度 、 围 内移动 支架 ， 确保 光 源 范 且 跟 踪 系统 中 的激光 笔可 以通 过 现场设 置 参数 的方
光 。当与光 源 正 对 时 ， 平 方 向 上 中 间两 光 敏 电 水
益、 内部 频 率补 偿 的双 运 算 放 大 器 。 电 源 电压 范 围 宽 ， 电源 （ ３ Ｖ） 双 电源 （士１ ５一 －１ Ｖ） 单 ３～ ０ ， ． ４５ －
低 功耗 电流 ， 低输 入 偏流 、 输入 失 调 电压 和失 调 电
电源 芯片 。该 电 源芯 片的输 出电压 范 围 ， 电源 ： 单
３—３ Ｖ； 电源 ： ． ０ 双 ±１５一±１ Ｖ。 ５
体 光敏 器件 具有 灵 敏度 高 、 谱 响应 范 围宽 、 光 重量
轻、 机械 强度 高 、 冲击 、 耐 抗过 载 能力强 、 散 功率 耗 大 以及 寿命 长等 特点 。同时 考虑 到本 设计 需要
在 太 阳能 电池 、 阳能 热 水 器等 很 多 领 域 中 太
实现元 器 件在 结 构 上 的连 续 排 列 ， 因此 本 设 计 采
用光 敏 电阻 。
２ 系统 实 ຫໍສະໝຸດ Baidu
都 要对 光 源进 行 跟 踪 ， 样 做 能 够 使 太 阳能 设 备 这 的工作 效率 、 量 吸 收率 更 高 。笔 者 利 用 激 光 笔 能
择 也尤 为重 要 。
图 １ 系 统 框 图
２ ２ 硬 件 电路 设计 ． ２ ２ １ 光源 检测 电路 ． ．
如 图 ２所示 是 光源 定位 装置 中光 电检测 电路 的方位 图 ， 由 ６个 光敏 电阻组成 。水平 ４个 ， 共 垂
直 上下 各 １个 。将 此检 测板 中的光 敏 电阻放 在 一
１ ２ 设 计方 案选 择 ．
１ ２ １ 恒 流 源 的选 择 ． ．
对 于恒 流 源 电路 ， 设 计 选 用 Ｌ ５ 本 Ｍ３ ８芯 片构
成恒 流 源 。Ｌ ３ ８内部 包 括 有 两 个 独 立 的 、 Ｍ５ 高增
个 不透 光 的 圆 筒 中 ， 筒 上 部 安 装 透 镜 ， 圆 以便 聚
法 尽快 指 向点 光源 。 １ 方案 设计
１ １ 方 案分 析 ． 由于光 源 为 １ 白色 Ｌ Ｄ， 使其 稳 定 工作 ， Ｗ Ｅ 为 最 好使 用恒 流 源 供 电 ； 实 现 跟 踪 装 置 且 要 检测 要 光 照强 度判 断 光 源 的 位 置 ， 因此 光 电 传 感 器 的选
＼ ’ ＼
图 ２ 光 源定位 装置 中光 电检 测 电路
可 调恒 流源 电路 如 图 ３所示 ， 工作 原理 是 ： 其
由集成 运 放 虚 短 可 知 ， ＋＝Ｖ ， Ｖ Ｖ 一 又 一＝Ｖ ， ｏ 如果
＋
节器 ） 是应 用最 为 广泛 的一 种 自动 控 制 器 ］ 。它 具有 原理 简单 、 于 实 现 、 用 面 广 、 制 参 数 相 易 适 控 互独 立 、 数 的选 定 比较简 单等 优点 ； 参 而且 在理 论 上可 以证 明 ， 于过 程 控 制 的 典 型 对 象 “ 阶 滞 对 一 后 ＋纯滞 后 ” “ 阶 滞 后 ＋纯 滞 后 ” 与 二 的控 制 对 象 ，Ｉ ＰＤ控 制器是 一种 最优 控制 。ＰＤ调节规 律是 Ｉ 连续 系统 动态 品 质校 正 的一 种 有 效方 法 ， 的参 它 数整 定方 式简便 ， 构改变 灵 活 （ ＩＰ … ） 结 Ｐ 、 Ｄ、 。
收 稿 日期 ：Ｏ ＯＯ －７ ２ －９２ Ｌ
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化 工
自 动 化 及 仪 表
第３ ８卷
Ｒｐｌ
Ｇ ＮＤ
ｌ
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ａ ．光 源 检 测 电路 图
、．
透 镜
刚 一 ：
光 敏 电阻 ｂ 传感 装置 示 意 图 ．
（ ６ Ｒ５ ｌ Ｒ】 ｓ ｓ （ ）
ｌ
流， 使用 更灵 活 … 。 １ ２ ２ 光敏 器件 的选 择 ．． 光敏 器件 包 括 光 敏 二极 管 、 敏 三 极 管 及 光 光 敏 电阻等 。其 中光 敏 电阻是 利 用光 的入 射 引起 半 导 体 电阻 的变 化来 进行 工作 的。光 敏 电阻属 半 导
可调 恒 流源采 用 Ｔ 公 司 的 Ｌ ３ ８芯 片 作 为 Ｉ Ｍ５