太阳光自动跟踪控制器原理

太阳光自动跟踪控制电路设计

一、概述

现有的太阳光能自动跟踪控制器主要有二类：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所构成的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；二是采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来控制电机的正反转。由于一年四季、早晚与中午环境光和阳光的强弱变化范围都很大，所以上述两类控制器很难使太阳能接收装置四季全天候跟踪太阳。下面电路可有效解决上述难题。

控制电路包括两个电压比较器，可用LM358、OPA2132PA等芯片实现。输入端的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。

二、电路工作原理描述：

原理图见图示，双运放LM358或OPA2132PA与两个100K电阻构成两个电压比较器，参考电压为＋12V的一半。光敏电阻RT1、RT2与电位器RP1组成光敏传感器一，光敏电阻RT3、RT4与电位器RP2组成光敏传感器二，该电路特别之处在于能根据环境光线的强弱进行自动补偿。安装时应将RT1和RT3安装在垂直遮阳板的一侧，RT2和RT4安装在另一侧。当RT1、RT2、RT3和RT4同时受环境自然光线的作用时，RP1和RP2的中心点电压不变。如果只有RT1、RT3受太阳光照射时，RT1的内阻减小，LM358的3脚电位升高，LM358的1脚输出高电平，三极管VT1（9013）饱和导通，继电器K1导通，其转换触点3与1闭合，同时RT3受太阳光照射后内阻也减小，LM358的5脚电位下降，LM358的7脚输出低电平，K2不动作，其转换触点3与2仍然闭合，这时直流电机M正转。

同理，如果只有RT2、RT4受太阳光照射时，继电器K2导通、K1不动作，直流电机M反转。当转到垂直遮阳板两侧的光照度相同时，继电器K1、K2都导通，直流电机失电停转。

在太阳不停地偏移过程中，垂直遮阳板两侧光照度的强弱不断地交替变化，使直流电机不断地重复转→停、转→停，保证了太阳能接收装置始终面朝着太阳接收最强的光照能量。

四只光敏电阻这样交叉安排的优点是，当LM358的3脚电位升高时，5脚电位降低，

可使直流电机的正反转工作既干脆又可靠。四只光敏电阻组成的光敏传感控制器可安装在太阳能接收器的边缘，既能随着太阳能接收器转动又不受反射光的强烈照射干扰。不必担心第二天早晨太阳能接收器能否自动返回，因为早晨太阳升起时，垂直遮阳板两侧的光照度不可能正好相等，这样控制电路就会控制电机使驱动装置自动向东旋转，直至太阳能接收器对准太阳时为止。

三、安装调试要点：

1、垂直遮阳板的外壳材料使用无反射的深颜色材料。

2、四只光敏电阻的参数要求一致，即亮、暗电阻相等且成线性变化。

3、安装时四只光敏电阻不要凸出外壳的表面，最好凹进一点，以免散射光的干扰。

4、垂直遮阳板（即控制盒）装在太阳能接收装置的边缘，既能随着太阳能接收器转动又不受反射光的强烈照射干扰。

5、调试时，首先不要让太阳光直接照射到四只光敏电阻上，然后调节RP1、RP2，使LM358的两个正向输入端的电位相等且高于反向输入端电位0.5V～1V。

6、直流电机（6V）及机械转动装置可选用收录机用电机及转动轮。

7、太阳能接收装置可选用一轻质层板模似光伏电池接收板。

8、电源部分：交流220V→变压器降压至交流15V→全波桥式整流（15×0.9V）→滤波（15×1.4V）→三端稳压LM7812输出＋12V供电。

2008.8.1