2011-2012德州仪器C2000及MCU创新设计大赛
项目报告
题目：基于MSP430的太阳跟踪系统
组别：本科组
应用类别：控制系统类
平台：MSP430
题目：基于MSP430的太阳跟踪系统
摘要（中英文）
基于MSP430的太阳跟踪系统
本设计基于MSP430f149芯片，制作了一个用于精确跟踪太阳收集能量的系统。系统由430单片核心、光信号采集转换、追踪太阳部分、电压采集、无线数据发送、PC机交互界面六部分组成。光信号采集转换卡感知太阳位置实现跟踪，由AD实时采集各部分电压并发送到PC上实现实时监控。
关键词：太阳跟踪、msp430
Sun tracking system based on the M SP430
T his design based on the MSP430f149 chip, made a used to accurately track the sun collect energy system. By 430 single chip system core, light signal acquisition conversion, track the sun part, voltage collection, wireless data transmission, the PC interface six parts. The light signal acquisition conversion card perception the sun position track, and the real-time data acquisition by AD each part to achieve the PC voltage and real-time monitoring.
Key words: the sun tracking 、msp430
1.引言
随着现在社会太阳能利用的普及，太阳能利用率成了一个大家普遍关注的问题。基于此，我们设计了这个可以精确跟踪太阳并可实时监控电池板电压的系统，此外为了便于分析能量利用情况，我们同时通过软件的方式将电池的数据实时的保存在文件中便于以后查看。
在设计过程中所要解决的首要问题便是使电池板实时精准对准太阳的同时尽可能地降低功耗，其次是能够将数据通过无线方式发送到PC上，并显示出相应的数据。MSP430单片机是一款超低功耗的单片机，并且内部多个AD为我们提供了极大地方便。在这个设计中我们选择了430f149这款单片机，及降低了功耗，又节约了成本。
2.系统方案
2.1总体介绍
本设计是以外部电路尽量简单，充分使用MSP430的内部设备资源的前提完成的。信号处理和AD采样部分均以430单片机内部资源为核心处理的。
其它部分分为：光信号采集转换、追踪太阳部分、无线数据发送、PC交互显示四部分组成。总体框图如图2.1所示
2.2 AD 采样
通过430单片机内部的A0和A1两路12位的AD 实现对所要测量的电压的精确采样，以其内部2.5v 作为参考电压。其中由于电池板和电池的电压均高于2.5伏，因此采用在电池上并联电阻降低电压的方法达到所需的采样电压。
在单片机内部，将采集到的电压按公式：4095*in R A D C R R V V N V V -+--=-将其转
换为所采集到的实际的电压值。由于电池板的电压不稳定，而AD 采样速度有很快，这会导致采集的数据会产生波动，跳变很大。因此我们将连续采集的三十二个数据放进一个数组中求平均值，将平均值显示传送给PC ，乘以相应的系数便得到电池和电池板上的真正电压。
由于实行的是多通道多次转换，因此是单片机每采集两路数据共64组数据，才求平均值。
2.3 光信号采集转换
光传感器是有4路光敏电阻组成的光敏阵列，光敏电阻由于光照不同阻值不同，因此可将光信号转换成电信号，送到由一个电压比较器作为主体的模数转换卡中，将由电信号产生的模拟量转换为由十六进制组成的数字量，当转换卡输出0x0100时，既是前方光强，0x1000时，既是后方光强，0x0001时，既是左方光强，0x0010时，既是右方光强，单片机根据相应的数字量控制相应的舵机转动。
2.4 追踪太阳部分
该部分主要由两个舵机组成的二自由度云台控制太阳能电池板所对的位置。一个舵机控制电池板的左右转动，另一个电池板控制舵机的前后转动，因此两个舵机可以控制太阳能电池板实现在整个空间转动，达到精确跟踪太阳的目的。
2.5 无线数据发送
无线数据发送由430单片机内部的UART 模块和一个无线数据发送器组成。当单片机检测到光信号采集卡中发送的信号一直是0x0f0f 时，证明此时太阳能电池板是正对着太阳，因此启动单片机的AD 采样部分，当单片机判断采集够三十二个数，求平均值后，变将其付给TXBUF0，即发送缓冲器，将其发送出去。
由于单片机内部采用的是多通道多次，当共采集64个数据后，单片机发送一次。在PC 上需要分辨不同电池的数据和太阳能板的数据，因此在每次发送时，430单片机首先向电脑发送一个字符作为识别码，’a ’代表电池一的数据，’d ’代表电池二的数据，’g ’代表太阳能电池板的数据。PC 做相应的处理后便显示出对应的曲线。
AD 每次转换后的数据超过了8bit ，因此单片机无法一次发送完所有的数据，因此需要多次发送。将数据按如下方式：
待发送变量1=%256in V ；
待发送变量2=/256
V；
in
经过两次数学运算：取模和取余运算后，便可将数据发送到PC上。
通过把一个数据转换成三等份将数据发送出去，既保证了数据的简洁准确性，又保证了数据的可分辨性。
2.6PC交互显示
PC上的交互显示界面是用labview做的一个较直观的观察窗口。难点一就是在于将430单片机发送的字符型数据转换成相应的十进制数据，并用图标曲线的方式表现出来，难点二在于识别不同的数据，以显示在不同的电池以及太阳能电池板对应的曲线上。
由于在单片机内部发送数据之前发送了一个识别码，因此PC机可以较轻松的识别出相应的数据，每次取三个数据，第一个数据用于分辨数据类型，通过一下方式：
（数据1*256+数据2）
便可得到一个完整的电压数据，最后再将数据发送到Labview内部自带的曲线图上就可可以满足显示不同曲线的要求。
3.系统硬件设计
系统硬件主要由光信号采集转换、二自由度云台、电池转换电路、太阳能充电管理、无线数据传送、5V稳压电源六部分组成。
3.1光信号采集转换
光信号采集转换部分主要部分是光敏电阻组成的光敏阵列和以芯片LM339组成的电压比较器。
光敏阵列共四路，分别感知前后左右的光强，并将光强转变为为电压的模拟量。光敏电阻的另一个优点是在通常情况下的电阻是10K左右，因此所消耗的功率极少，满足低功耗的要求。
将微弱的光信号转变为电信号的数字量需要极高的灵敏度，并且在这个过程中消耗的电能也不能过高，而LM339是一款高精度、低失调、低功耗、拥有四路独立比较功能的集成专用电压比较器芯片，与我们的要求非常符合。在如下电路图3.1中，我们又巧妙地的分别将前、后、左、右两路的反相输入端与后、前、右、左的同相输入段比较，与传统的电压比较器的连接方法相比，具有更加准确。灵敏度更高不、易于调节、电路简单、功耗低等优点，并且充分利用了一个电压比较器的四路比较单元，因此最后的比较效果更加出色。
通过一片LM339，我们将由光敏电阻产生的电压模拟量转换成了单片机所需要的数字量。
3.2二自由度云台
在实际应用中由于太阳在一直运动，就需要太阳能电池板时刻不停的转动以时刻保持与太阳光线成九十度角，因此需要一套能保证太阳能电池板在三维空间中转动的装置。
通过对各种装置的研究，最终决定选用二自由度云台，云台中有两个舵机，在支撑普通的太阳能电池板的情况下，转动时每个舵机的工作电流是200ma左右，静止时每个舵机的电流在100ma左右，相对于其它的马达来说，所消耗的功率较小，符合低功耗的要求。此外，舵机有个优点是可以控制它转动的位置，实现精确定位的目的。
3.3电池转换电路
电池转换电路我们暂时选用的是通过一个三极管控制继电器，实现不同电池间的切换，便于太阳能电池板长时间工作。首先电池一接的是继电器的常闭开关，这样在给电池一充电时继电器部分是不消耗电能的，只有在电池已充满电后，单片机给三极管一个高电平，继电器实现了跳变，
实现了太阳能电池板给电池二充电，这样可以尽可能的减少电能的损耗，实现低功耗。
3.4太阳能充电管理
由太阳能电池板几乎没有像锂电池一样8.4伏或者8.2伏这样的电压，因此需要将太阳能电池板电压进行转换，以达到适合给锂电池充电的电压。此外，给电池充电时，电池会有虚电压，而且为防止电池损坏要防止过充，因此需要一款合适的电池管理芯片对电池充电进行管理，实现充电过程中的涓流充电、横流充电，并防止过冲和回流保护等。基于此，我们选择了cn3722这款芯片，它具有PWM降压模式充电管理集成电路，具有太阳能电池最大功率点跟踪功能。CN3722非常适合对单节或多节锂电池或磷酸铁锂电池的充电管理，具有封装外形小，外围元器件少和使用简单等优点。
3.5无线数据
由于太阳能电池板通常位于阳光下，而监控设备以及管理人员不可能一直守在电池板跟前记录观察数据，因此需要将数据传送到远处，而用有线进行数据传送需要耗费大量的成本，并且需要较高的维护费用和大量的维护人员，因此我们选择无线进行传送数据的方式，一是可以减少大量资金的投入，减少维护人员的数量，二可以不必考虑地形的影响，三是设备占用空间少，维护简单。
我们选用的是XL02-2322无线数传模块，只需要将它的TXD和RXD 分别与430单片机的3.5，3.4口连接起来即可。如图3.5
3.65V稳压电源
由于电路中所有的模块均工作在5v电压的条件下，因此需要有五伏电源对整个系统进行供电。我们采用的是两片7805 5V变压芯片并联，将12伏的电源转换成5V电源给整个系统供电。7805分别用100uf的电解电容和104的瓷片电容滤波，7805加上散热片，可以满足两个舵机最大工作电流时的电流，电路可以稳定工作。
4.系统软件设计
程序部分共分为两部分：430单片机内程序，PC机上监控界面程序。
算法设计的难点在于将单片机内部的UART、AD等联合起来协同工作。并能保证整个系统的稳定。
图4.1
1、程序中首先检测太阳能电池板是否正对着太阳，一旦发现没有正对太阳，单
片机内部立刻停止其它的一切工作，修正太阳能板的位置，直到太阳能板与太阳光线成九十度。
2、此时AD开始采样，多通道重复模式，直到A1、A2两通道各采样32次放
到数组中，单片机分别对两组数据取平均值。
3、判断数据平均值是否大于8.4，若连续计算的平均值均大于32次，继电器转
换待充电电池。
4、单片机对两组数据进行处理，分别取余和取模，准备发送。
5、首先判断是电池充电的序号，如电池一正在充电，发送字符’a’，否则发送字
符’d’，接着将取得余和模分别发送，接着发送字符’g’，再发送电池板的数据。
6、返回步骤一。
其中发送部分代码下所示：
if(jidqi < 32)
{
PutChar('a'); //电池1数据，代表字母：'a'
delaynus(60000); //延时10ms
PutChar(shuhou);
delaynus(60000); //延时10ms
PutChar(shuqian);
delaynus(60000); //延时50ms
PutChar('g'); //太阳能板电压数据
delaynus(60000); //延时10ms
PutChar(shuhou2);
delaynus(60000); //延时10ms
PutChar(shuqian2);
delaynus(60000); //延时50ms }
if(jidqi >= 32)
{
P4OUT &= ~BIT0; //P4.0 low，继电器接电池2
PutChar('d'); //电池2数据，代表字母：'d'
delaynus(60000); //延时10ms
PutChar(shuhou);
delaynus(60000); //延时10ms
PutChar(shuqian);
delaynus(60000); //延时50ms
PutChar('g'); //太阳能板电压数据
delaynus(60000); //延时10ms
PutChar(shuhou2);
delaynus(60000); //延时10ms
PutChar(shuqian2);
delaynus(60000); //延时50ms }
PC机监控界面程序主要思想为：
1.接收单片机发送的字符，设置为一次接收3个字符串
2.判断验证字符，为’a’，将后两个字符串的值赋给电池一的曲线；
为’d’，将后两个字符串的值赋给电池二的曲线；为’g’，将后两个字
符串的值赋给太阳能电池板电池的曲线；
5.系统创新
1)本系统采用TI公司的msp430f149,芯片进行开发，充分利用片内的
资源，进行利用能源的项目开发，及较大的降低了功耗，也节约了
大量成本。
2)对于精确跟踪太阳部分，首次以一片简单的电压比较器芯片取代了
传统的通过读取GPS信息来确定太阳位置的方法，及降低了功耗，
有减少了成本，而且适应性强，不必每换一个位置便要修改程序。
3)采用无线通讯的模式，相比于用有线传送数据的方式更加的节约成
本，减少了外部器件的使用。
4)能够一次给多个电池充电，提高了效率。
5)通过PC机的监控界面，能够实时的观察到电池和太阳能电池板的
数据，为分析太阳能的利用率提供了可靠地实验数据。
6.评测与结论
通过测试，整个系统的最后效果能达到预期的效果。附录
太阳能充电控制器
电池转换及AD分压
光信息采集转换卡
未经包装的原系统
电池一充电监控图
电池二充电监控图
现有的太阳能自动跟踪控制器无外乎两种：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，构成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；二是使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控制电机的正反转。由于一年四季、早晚和中午环境光和阳光的强弱变化范围都很大，所以上述两种控制器很难使大阳能接收装置四季全天候跟踪太阳。这里所介绍的控制电路也包括两个电压比较器，但设在其输人端的光敏传感器则分别由两只光敏电阻串联交叉组合而成。每一组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，另一只则检测环境光照，送至比较器输人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，而且调试十分简单，成本也比较低。 电路原理
电路原理图如图1所示（点击下载原理图），双运放LM358与R1、R2构成两个电压比较器，参考电压为VDD（＋12V）的1/2。光敏电阻RT1、RT2与电位器RP1和光敏电阻RT3、RT4与电位器RP2分别构成光敏传感电路，该电路的特殊之处在于能根据环境光线的强弱进行自动补偿。如图2所示，将RT1和RT3安装在垂直遮阳板的一侧，RT4和RT2安装在另一侧。当RT1、RT2、RT3和RT4同时受环境自然光线作用时，RP1和RP2的中心点电压不变。如果只有RT1、RT3受太阳光照射，RT1的内阻减小，LM358的③脚电位升高，①脚输出高电平，三极管VT1饱和导通，继电器K1导通，其转换触点3与触点1闭合。同时RT3内阻减小，LM358的⑤脚电位下降，K2不动作，其转换触点3与静触点2闭合，电机M正转；同理，如果只有RT2、RT4受太阳光照射，继电器K2导通，K1断开，电机M反转。当转到垂直遮阳板两侧的光照度相同时，继由器K1、
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
Abstract Human 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 rayshas a deviation, small gear arerotated 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 includesthe sensors part, stepper motor, MCU system and the corresponding external circuit, and so on. Photoelectric detection systemisused 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 receiveddifferent light at the same time, the signal from comparison circuit is sent to MCU in order to rotate stepping motors. Keywords Solar energyTrackingPhotosensitive resistance SCMSteppingmotor
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。系统具有实现复位、水平方位的调整，俯仰方向的调整，太阳的跟踪及手动校准等功能。 硬件电路设计 1跟踪系统驱动器接口电路
分类号：TP271+.5 U D C：D10621-408-（2014）0404-0 密级：公开编号：2010021180 成都信息工程学院 学位论文 太阳方位探测器 论文作者姓名：张中山 申请学位专业：电子信息工程 申请学位类别：工学学士 指导教师姓名（职称）：王江（副教授） 论文提交日期：2014年6月4日
独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得成都信息工程学院或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 签名：日期：2014年6月9日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解成都信息工程学院有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权成都信息工程学院可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 （保密的学位论文在解密后应遵守此规定） 签名： 日期：2014年6月9日
太阳方位探测器 摘要 由于当今世界能源越来越匮乏，以常规能源为基础的普通能源结构随资源的不断消耗将越来越不适应可持续发展的需要。同时，常规能源的过量消耗引起的环境污染日益严重，人们迫切需要找到一种更加绿色的能源来维持人类的发展，太阳能是已知的最原始的能源，它干净、可再生、取之不尽用之不竭，具有非常广阔的利用空间。但太阳能利用率低这一问题一直影响和阻碍着太阳能利用的普及和扩张。太阳能自动跟踪系统就是为解决这一问题而设计的，它大大的提高了太阳能的利用效率。而本文则阐述了采用视日运动轨迹跟踪的方法来探测太阳的方位，探测太阳的方位是跟踪太阳的基础，它由天文公式根据当地经纬度和当前时间计算太阳方位，MCU控制系统，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，调整太阳能电池板的角度实现对太阳方位的探测。 关键词：太阳方位；探测器；MCU；步进电机 I
太阳能跟踪器的工作原理 一工作原理 “太阳光寻迹传感器”安装在太阳能装置上，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12伏，技术指标 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°--360°，Ⅱ型-20°-- +200° 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-- 500Kg 6. 系统重量：2 Kg--500Kg 7. 电机功率：0.4W--15W 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现有的太阳能自动跟踪控制器无外乎两种：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，构成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；二是使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控制电机的正反转。由于一年四季、早晚和中午环境光和阳光的强弱变化范围都很大，所以上述两种控制器很难使大阳能接收装置四季全天候跟踪太阳。这里所介绍的控制电路也包括两个电压比较器，但设在其输人端的光敏传感器则分别由两只光敏电阻串联交叉组合而成。每一组两只光敏电阻中的一只为比
太阳光自动追踪系统设计方案 链接：https://www.doczj.com/doc/0f1788770.html,/tech/12975.html 太阳光自动追踪系统设计方案 为实现太阳能电池板对太阳光能的最高转换率，改变传统太阳能电池板固定安装对太阳光能利用低下的弊端。设计太阳光能自动追踪系统（以下简称：追踪系统）。该追踪系统可实现在有太阳光照的情况下，在任意时刻让太阳光直射太阳能电池板。特此对机械实现方式、电子自动化控制两个方面提出以下设计方案并完成一下技术指标。 机械部分： 为实现太阳光直射太阳能电池板， 太阳光追踪器就需要在有光照情况下使追踪器支撑的太阳能电池板与当前的太阳光始终保持呈垂直角度。 1. 其追踪太阳实时方位的方式为：两电机合成运动使太阳能电池板对准太阳方向； 2. 追踪器实现水平方向200 度旋转，垂直方向15 - 90 度旋转。该运动范围可以满足在地球任意经 度纬度的地区安装，可实现追踪太阳的目的； 3. 垂直方向的运动实现可以选用电动推杆，进行DC 电机线性驱动。 4. 水平方向使用蜗轮蜗杆电机驱动的方式。 5. 由于该太阳能发电系统长期工作在室外，需保证适应各类环境因素，如雷击，温度、湿度、抗 风能力和盐雾等。 电控部份： 1. 追踪器控制系统和太阳传感系统为该监控系统的核心，完成太阳当前位置的检测以及太阳能电池板朝向的控制，以保证太阳能电池板受到太阳垂直辐射。 2. 室内监控系统和无线通信系统方便中央控制和集中监测，集中处理在不同风速的影响下，追踪系统的安全性及正常工作的操作；监控系统完成各单体追踪器的异常状态的实时报警。 3. 当太阳光强很微弱甚至产生电能不能满足自身工作需要的时候，该控制系统将进入休眠，在休眠状态下由备用电池供电并且会被周期性唤醒并检测太阳光强；当光强达到一定程度的时候控制系统将综合所处经纬位置、当前时间和传感器的反馈信息，以GPS 定位追踪得到太阳的准确方位，并且换算为追踪器调整信息，通过电机驱动改变方向，使追踪器平台与太阳光保持垂直，而见不到太阳的阴雨天则会完全根据其经纬位置和当前时间计算太阳的当前位置。配备风速检测系统。 原文地址：https://www.doczj.com/doc/0f1788770.html,/tech/12975.html 页面 1 / 1
基于单片机的太阳跟踪系统设计 摘要：针对现代社会能源越来越匮乏的现状，以常规能源为基础的能源结构随资源的不断好用将愈来愈不适应可持续发展的需要。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。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。本设计采用光电跟踪的方法，利用步进电机双轴驱动，由光电传感器根据入射光线的强弱变化产生反馈信号到微机处理器。微机处理器运行程序，通过对跟踪机构进行水平、俯仰两个自由度的控制，调整太阳能电池板的角度实现对太阳的跟踪。采用单片机来实现的太阳能追踪系统能有效提高太阳板的光电转化效率，并具有较广泛的应用前景。 关键词：太阳能；跟踪；光敏二极管；单片机；步进电机
Design of Sun Tracking System Based on Single Chip Microcomputer Abstract: According to the status that increasingly lack of energy in modern society, conventional energy-based energy structure with the continuous consumption of resources will become increasingly unsuited to the needs of sustainable development. Solar energy is known as the most primitive energy, and it is clean、renewable、rich and wide distribution and has wide prospects of use. But the solar energy utilization efficiency is low; the problem has been influencing and hindering the popularity of solar energy technology. Solar energy to be automatic tracking system designed to solve the problem provide the new way which greatly improve the efficiency in the use of solar energy. This design uses the photoelectric tracking method, and use the stepping motor driver, by photoelectric sensor incident, then the strength o f the light’s changes produce feedback signals to the computer processor, and computer processor will run the program, through the horizontal tracking mechanism and pitch two degrees of freedom control to adjust the angle of solar panels to achieve the tracking of the sun. Solar tracking system by single chip microcomputer to achieve can improve the efficiency of conversion of photoelectric Solar panels, and has a broad prospect of application. Key words:Solar energy;Tracking;Photosensitive diode ;SCM;Stepping motor
太阳能自动跟踪系统的设计 1引言 开发新能源和可再生资源是全世界面临的共同课题，在新能源中，太阳能发电已成为全球发展最快的技术。太阳能作为一种清洁无污染的能源，开发前景十分广阔。然而由于太阳存在着间隙性，光照强度随着时间不断变化等问题，这对太阳能的收集和利用装置提出了更高的要求(见图1)。目前很多太阳能电池板阵列基本都是固定的，不能充分利用太阳能资源，发电效率低下。据测试，在太阳能电池板阵列中，相同条件下采用自动跟踪系统发电设备要比固定发电设备的发电量提高35%左右。 所谓太阳能跟踪系统是能让太阳能电池板随时正对太阳，让太阳光的光线随时垂直照射太阳能电池板的动力装置，能显著提高太阳能光伏组件的发电效率。目前市场上所使用的跟踪系统按照驱动装置分为单轴太阳能自动跟踪系统和双轴太阳能自动跟踪系统。所谓单轴是指仅可以水平方向跟踪太阳，在高度上根据地理和季节的变化人为的进行调节固定，这样不仅增加了工作量，而且跟踪精度也不够高。双轴跟踪可以在水平方位和高度两个方向跟踪太阳轨迹，显然双轴跟踪优于单轴跟踪。 图1 太阳能的收集装置现场 从控制手段上系统可分为传感器跟踪和视日运动轨迹跟踪(程序跟踪)。传感器跟踪是利用光电传感器检测太阳光线是否偏离电池板法线，当太阳光线偏离电池板法线时，传感器发出偏差信号，经放大运算后控制执行机构，使跟踪装置从新对准太阳。这种跟踪装置，灵敏度高，但是遇到长时间乌云遮日则会影响运行。视日运动轨迹跟踪，是根据太阳的实际运行轨迹，按照预定的程序调整跟踪装置。这种跟踪方式能够全天候实时跟踪，其精度不是很高，但是符合运行情况，应用较广泛。 从主控单元类型上可以分为PLC控制和单片机控制。单片机控制程序在出厂时由专业人员编写开发，一般设备厂家不易再次进行开发和参数设定。而学习使用PLC比较容易，通过PLC厂家技术人员的培训，设备使用厂家的技术人员可以很方便的学会简单的调试和编写，并且PLC能够提供多种通讯接口，通讯组网也比较方便简单。
２００８ 年 第２期 能源研究与利用 太阳能电池的方位跟踪方案比较与设计 梁勇１，梁维铭２ （桂林电子科技大学电子工程学院，广西桂林 ５４１００４） 摘要：分析了太阳能利用中的开环、闭环跟踪的特点，比较了目前常见的几种太阳方位跟踪方案的优劣并说明了它们的应用场合。提出能适应全天候的一种新型低能耗、高利用率太阳能方位跟踪系统———多方位跟踪。还分析了多方位跟踪的优缺点，并给出设计模型。通过实验对跟踪系统的实用性进行了验证，结果达到预定的性能指标，具有广泛应用的潜力。 关键词：太阳能电池；多方位跟踪；双轴跟踪 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｎｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｓｏｌａｒｅｎｅｒｇｙｉｎｔｏｏｐｅｎ－ｌｏｏｐ，ｃｌｏｓｅｄ－ｌｏｏｐｔｒａｃｋｉｎｇ，ｃｏｍｐａｒｅｄｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｃｏｍｍｏｎｉｎｔｈｅｓｏｌａｒａｚｉｍｕｔｈｔｒａｃｋｉｎｇ，ａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｉｒａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ａｎｄｅｘｐｌａｉｎｔｈｅｉｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｐｒｅｓｅｎｔｅｄａｎｅｗｔｙｐｅｏｆａｌｌ－ｗｅａｔｈｅｒ，ｌｏｗ－ｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ａｎｄｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｓｏｌａｒａｚｉｍｕｔｈｔｒａｃｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍ－ｍｕｌｔｉ－ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｔｒａｃｋｉｎｇ．Ａｌｓｏａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｍｕｌｔｉ－ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｔｒａｃｋｉｎｇ，ａｎｄｇａｖｅｉｔｓｄｅｓｉｇｎｍｏｄｅｌ．Ｔｒｏｕｇｈｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｏｎｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｌｉｔｙｏｆｔｒａｃｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍｗａｓｖｅｒｉｆｉｅｄ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｐｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｄｅｘ，ｗｈｉｃｈｈａｓｗｉｄｅｓｐｒｅａｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｏｌａｒｃｅｌｌ；ｍｕｔｉ－ａｚｉｍｕｔｈｔｒａｃｋ；ｔｗｏ－ａｘｅｓｔｒａｃｋ 中图分类号：ＴＫ５１２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００１－５５２３（２００８）０２－０００４－０４ 目前太阳能光伏发电研究非常活跃，太阳能电池板的前端即太阳能方位跟踪很重要，一般采用跟踪技术能提高发电效率３０％以上［１］。所以人们在方位跟踪方面提出了很多的研究方法和设计方案，并有很多跟踪技术已经应用到实际的光伏发电中，产 生了很好的实用效果。 １ 跟踪控制方式分类 在太阳能利用中常见的跟踪装置的控制系统， 按照控制系统对控制量（电机转速，转角等）进行控制时，被控制量（跟踪装置的位置，转角）对控制量产不产生影响，即是否存在着反馈，可以把控制系统划分为三类：闭环、 开环、混合控制方式［２］，若存在反馈的称为闭环控制，若不存在反馈的称为开环控制，混合控制顾名思义就是开环和闭环控制方式的结合。 １．１ 开环式 开环控制要先确定一个初始位置，根据某时刻太阳相对位置的差值，计算出电机转过该差值所需的脉冲数。该跟踪控制方式又分为时钟跟踪和程序跟踪方式［３］。 这种方法虽然控制简单，易于实现，但存在当电机失步和堵转时，跟踪就不准确；当连续阴雨天时，不仅不能发电，同时系统连续运行还会消耗大量的功率。 １．１．１定时时钟法 时钟跟踪方式，原理图见图１。根据太阳在天空 中每分钟的运动角度，计算出太阳能电池板每分钟应转动的角度，从而确定出电动机的转速，使得电池板根据太阳的位置而相应变动。这种方法称为定时法。这种跟踪可以看作对太阳运动的时角进行跟踪，所以也可称为时角跟踪。该方法优点是电路简单，但由于不同季节日出日落的时间不同，会降低该系统调整的精确度。 研究与探讨 ４??
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
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
第24卷第3期 V ol 124 N o 13师学院学报(自然科学版Journal of Chang Chun T eachers C ollege (Natural Science 2005年8月Aug 2005 基于单片机的太阳能电池自动跟踪系统的设计 薛建国 (学院电子信息工程系,351100 [摘要]本系统以单片机为核心,构建了由光电二极管检测和比较,方位角和高度角双轴机械跟踪 定位系统组成的自动控制装置,设计出一套自动使太阳能电池板保持与太垂直的自动跟踪系统。 在晴天检测时能自动跟踪太阳并实时回存正确数据,消除因季节变化而产生的积累误差,在阴天时能 自动引用晴天时的位置,控制精度高,具有广泛的应用潜力。实现了追踪太阳的效果,达到提高发电 效率的目的。 [关键词]太阳跟踪;光电检测;自动定位;单片机;设计 [中图分类号]T N710 [文献标识码]A [文章编号]1008-178X (200 [收稿日期]2005-06-05 [作者简介]薛建国(1965-,男,人,省学院电子信息工程系高级讲师,从事多媒体、电子技术、单片机 研究。
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速度最快的技术。然而它也存在着间歇性、光照方向和强度随时间不断变化的问题,这就对太阳能的收集和利用提出了更高的要求。目前很多太阳能电池板阵列基本上都是固定的,没有充分利用太阳能资源,发电效率低下。据实验,在太阳能光发电中,相同条件下,采用自动跟踪发电设备要比固定发电设备的发电量提高35%,因此在太阳能利用中,进行跟踪是十分必要的[1]。 本文提出一种新型的基于单片机的太自动跟踪系统设计方案,该系统不仅能自动根据太方向来调整太阳能电池板朝向,结构简单、成本低,而且在跟踪过程中能自动记忆和更正不同时间的坐标位置,不必人工干预,特别适合天气变化比较复杂和无人值守的情况,有效地提高了太阳能的利用率,有较好的推广应用价值。 11自动跟踪系统的组成和结构 111 组成。自动跟踪系统由光电检测电路,双轴机械跟踪定位系统,时钟电路,单片机控制系统等几部分组成。 11111 光电检测电路 太阳的方位随着观测位置和观测时间的不同而不同,因此,欲跟踪太阳就必须先对太阳进行检测定位。 图1是太电定位装置中光电检测电路的俯视简图,共由9个光电三极管组成。正中央1个,旁边8个围成一圈。将此检测板用一不透光的下方开口的圆柱体盖住,圆柱体的直径略大于图中的外圆。圆柱体的上方中央开一个与检测用的光电二极管直径相同的洞,以让光线通过(如图2所示。将整个光电检测装置安装在太阳能光电池板上,光电二极管的检测面与电池板平行。在圆柱体的外面不受圆柱体遮挡的地方(确保会受到光线的照射也安装一个光电二极管(其朝向与圆柱体的光电二极管朝向相同,用于检测环境亮度,并与圆柱体的每个光电二级管及运放(可用LM324集成电路中的一个构成一个比较电路(如图3。适当调整图中电阻的阻值,这样当圆柱体的光电二极管没有受光线照射时,运放将输出低电平。此电平可对接到的输入端进
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
绪论 21世纪是太阳能时代。在未来的40年中，人类可以实现100%的可再生能源供电。不再需要中东的石油、西伯利亚的天然气以及澳大利亚的铀。实际上，目前在我们家门口就已经获得了未来能源的载体:太阳、风力、水力、地热能，以及来自农田和林地的生物能。根据欧盟报告，2050年全球能源供给分配应当为:40%太阳能，30%生物能，巧%风能，10%水能，5%原油。报告论述了如何达到这种经济、环保、和平并且可持续的能源供给状态。跨国石油公司，比如壳牌、惠普等，已经在向着这种能源供给状态发展。 地球上的万物生长都依赖于太阳的存在，太阳给我们提供了巨大的能量源，地球上大部分的能源归根结蒂也来自于太阳。比如石油、煤炭等化石能源都是过去的动植物通过吸收太阳能不断的生长，后来这些动植物被掩埋在土壤下形成的能源，这其实是太阳能一种形式的转换，并被存储了下来，直到今天被人类开采使用。太阳能开发利用的潜力是相当巨大，据统计，全世界人们一年所使用的能量总和仅仅相当于太阳辐射到地球能量的数万分之一。在化石能源即将枯竭的未来，在未来能源方面，太阳能给人类带来新的生机。 太阳在一天中不断改变位置，这造成太阳能存在着密度低、间歇性的特点，且光照方向和度随时间不断变化。传统太阳能电池板固定在一个角度，不能时刻工作在最大效率处，而采用双轴太阳能跟踪系统的太阳能电池板在功率保持一定的情况下可以提升36% 的发电量，提高太阳能的利用率。
第一章跟踪系统的控制方案 目前光跟踪技术主要是两种方法:1.视日运行轨道跟踪方法。2.光电自动跟 踪方法。 1.1视日运行轨道跟踪 视日运行轨道跟踪技术是一种根据理论计算的太阳运行的轨迹而采取的一 种跟踪技术，根据跟踪的方位它主要分为两种:单轴跟踪和双轴跟踪。 1.1.1单轴跟踪 单轴跟踪分为三种方式:1.倾斜布置东西追踪;2.焦线南北水平布置，东西跟踪;3.焦线东西水平布置，南北跟踪。它们跟踪原理是相同，即电池阵列绕单一轴转动，其转动方向为自东向西或者南北方向，自东向西单轴跟踪方式是跟踪太阳方位角变化，驱动电池阵列转动，使电池阵列方位角与太阳方位角相同。这类跟踪方式结构简单，控制容易，在光照强度大和光照相当稳定的地方实施这类跟踪方式比较适宜。但这类跟踪方式存在一个最大缺点是除了正午这个时刻外在其他时侯不能保持电池阵列接收光辐射面与太阳光线垂直，这样大大降低了光的吸收效率，造成了能量的流失大，影响了整个光伏发电的效率。 1.1.2双轴跟踪 双轴跟踪是一种全方位的跟踪技术，它弥补了单轴跟踪的不足之处，目前视日运动轨迹的双轴跟踪主要分为两种方式:极轴跟踪方式，高度一方位角太阳轨迹跟踪方式。 极轴跟踪方式:是聚光镜的一轴指向地球北极，即与地球自转轴相平行，故称为极轴;另一轴与极轴垂直，称为赤纬轴。工作时反射镜面绕极轴运转，其转速的设定与地球自转角速度大小相同方向相反用以追踪太阳的视日运动;反射镜围绕赤纬轴作俯仰转动是为了适应赤纬角的变化，通常根据季节的变化定期调整。这种追踪方式并不复杂，但在结构上反射镜的重量不通过极轴轴线，极轴支承装置的设计比较困难。 高度一方位角太阳轨迹跟踪是一种地平坐标系统跟踪方式，它是当今比较先进的一种跟踪方式，跟踪精度较高。高度一方位角跟踪方式通过计算具体地点和具体时刻的太阳运动轨迹(高度角和方位角表示运行轨迹)，根据光伏电池阵列的具体位置，先沿着垂直轴转动弥补方位角偏差，然后沿水平轴转动弥补高度角偏差，以保证电池阵列与太阳运行轨迹一致。这种方式受天气季节性影响较小属于一种理论计算轨迹程序控制跟踪方式。由于理论计算轨迹与实际运行轨道误差小，因此该跟踪方式跟踪精度较高，这种方式缺点是受跟踪系统机械影响比较大，在系统长期运行或者外力影响造成机械误差后，会造成跟踪偏差变大，影响了跟踪精度。
摘要 通过分析全国日照时数表得出:开环系统在太阳能光伏工程中效率不高而并不适合采用。为合理地利用太阳能,提高其跟踪效率而采用混合控制系统。文中着重分析了双轴跟踪的原理,提出了手动式方位角跟踪和自动式八方位高度角跟踪,引出了分级接收跟踪原理,设计了软件流程并和一套任意方位跟踪系统。运行结果表明,该系统能实现太阳光任意方位检测并迅速跟踪,有效降低系统运行功耗,减少机械结构损耗,跟踪精度可调,可望在太阳能光伏工程中获得应用。并促进太阳光的接收效率。 【关键词】太阳能跟踪系统；时空控制；光强控制；跟踪传感器 Abstract The open system is not suitable for adoption in solar photovoltaic engineering because of its inefficiency through analyzing the national sunshine duration https://www.doczj.com/doc/0f1788770.html,ing the mixture control system can enhance its track efficiency and make full use of solar energy reasonably.The paper analyzed the two axle track principle emphatically,then proposed the manual azimuth tracking and the automatic altitude angle tracking of 8 positions,educed hierarchical receive track principle,designed the software flow and a suit of arbitrariness azimuth track system.Running results indicated that the system can accomplish solar arbitrariness azimuth detection and tracking rapidly,fall running power consume efficiently,reduce consume of mechanical structure,and have adjustable tracking precision.It may obtain applications in solar photovoltaic engineering. 【Key words】 solar Automatic tracking system；time and space control；light intensity control；solar tracking sensor 目录 第一章引言 1