吉林铁道职业技术学院
电子制作职业技能大赛（论文）
题目太阳能自动跟踪装置设计
参赛人姓名王志会张卫国朱峰
所在系电气工程系
指导教师陈冬鹤
完成时间2013年5月26日
吉林铁道电子制作职业技能大赛设计报告
题目：太阳能自动跟踪装置设计
主要内容、基本要求等：
◆主要内容：加强大学生动手操作能力，促进集体荣誉感。
◆基本要求：1，利用单片机控制实现太阳能电池板随着太阳（光源）的位置变
化而调整自身相应的姿态，以达到太阳光能的最佳利用。
2，实现一定的姿态控制精度。
3，以低成本、低功耗完成设计并实现目标电路的组装。
◆主要参考资料：电路基础、电工技术、电子手工焊接、单片机原理及应用、传感器原理与应用。
完成日期：2013年5月26日
指导教师：陈冬鹤
实验组组长：王志会
2013年 6 月 5 日
课题名称太阳能自动跟踪装置设计
指导教师陈冬鹤
组别第四组组员姓名王志会张卫国朱峰
课题来源：
设计目的：掌握单片机、电机拖动及传感器等基本工作原理，根据任务要求能够设计出简单的自动控制电路。为了达到方便、准确而又不耗费人力资源的情况下，制作一个人工智能电子产品---- 太阳能自动跟踪装置设计。
设计要求：1，能够实现利用太阳能电池板随着太阳角度而随时转变，从而实现太阳能电池板一直照向太阳。
2，能够实现一定的精度控制要求。
设计特色：利用TRCT5000对系统进行自定位，以达到最佳演示效果。
任务完成的阶段内容及时间安排：
1，2013年5月初，构思方案，设计和论证，若有问题和指导老师沟通，完成方案的设计，进行该设计的程序编写及电路的制作；
2，2013年5月中旬，完成对太阳能自动跟踪装置的设计、调试并与指导老师汇报自己的设计进展；
3，2013年5月末制作出作品，调试成功后交由指导老师验收成果
太阳能自动跟踪装置
研制目的
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，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，但由于传统太阳能板方向固定，受光时间有限。因此研制可随光移动的太阳能跟随系统。
一 自动跟踪系统整体设计
1.1 系统总体结构
本系统包括光电转换器、步进电机、89C5系列单片机以及相应的外围电路等。太阳能电池板可以360度自由旋转。控制机构将分别对水平方向进行调整。单片机加电复位后，首先由TRCT5000构成的定位系统对整个系统进行预置定位，然后单片机将对两光敏电阻采样进来的两个电平进行比较，电平有高电平和低电平两种，若两电平相等则电池板停止转动，若不等单片机将对两电平进行比较判定，驱动步进电机让太阳能板与之相对应转动，实现电池板对太阳的跟踪。图1-1所示：
图1-1系统总体结构
1.2 光电转换器
光电转换器接收太阳光，将光信号转换成电信号，利用lm339对电信号和基准电压进行比较，单片机根据采集来的信号进行分析比较，得出结果最终控制步进电动机的转动与转向来达到太阳能电池面板始终垂直于入射光线，从而达
传感
光电
单片机
驱
动器
步进电
电源
定
位
到最高效率的利用太阳能。本设计的光敏器件选为光敏电阻。利用光敏电阻在光照时阻值发生变化的原理，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的下方。如果太阳光垂直照射太阳能电池板时，两个光敏电阻接收到的光强度相同，所以它们的阻值相同，此时电动机不转动。当太阳光方向与电池板垂直方向有夹角时，接收光强多的光敏电阻阻值减少，驱动电动机转动，直至两个光敏电阻上的光照强度相同，称为光敏电阻光强比较法。其优点在于控制较精确且电路比较容易实现。
1.3 光电转换电路，
下图1-3所示中光电转换电路是其中的一组，另一组电路与此相同。当阳光正对太阳能板时，光敏电阻R1、R2都是高电阻，A、B两点光照相等。四运放LM339的输出的电压相同，单片机收到的信号相等，所以单片机不控制电动机转动。若阳光发生倾斜，使Rl被阳光射中呈低电阻，则A点输出电位比B 点输出电位高。单片机控制uln2003控制步进电机向R1倾斜。反之则毅然。
图1-3
二 单片机及其外围电路
2.1 单片机的选择及外围电路
AT89C51是51系列单片机的一个型号，采用双列直插封装（DIP ），有40个引脚。
2.2 外围电路
电源管理部分电路由普通单片机或电脑USB 输出口供5V 电压。
三 步进电动机及驱动电路
3.1 步进电动机介绍
步进电机其功用是将脉冲电信号变换相应的角位脉电号电动机就转动一个角度或前进一步。因此非常适合单片机控制。
本实验采用永磁式步进电功机。
步进电机流程图
图3-1步进电示意图
步 进 电 机
电源
步进电机驱动器
四驱动电路
4.1.uln2003
高耐压、大电流复合晶体管IC—ULN2003
概述与特点
ULN2003 是高耐压、大电流复合晶体管阵列，由七个硅NPN 复合晶体管组成。
五系统的实现
5.1 光敏电阻光强比较法
利用光敏电阻在光照时阻值发生变化的原理，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的下方。如果太阳光垂直照射太阳能电池板时，两个光敏电阻接收到的光照强度相同，所以它们的阻值完全相等，此时电动机不转动。当太阳光方向与电池板垂直方向有夹角时，接收光强多的光敏电阻阻值减小，驱动电动机转动，直至两个光敏电阻上的光照强度相同。其优点在于控制较精确，且电路也比较容易实现。
其控制主要由以下三部分来完成:
a)信号采集部分
用光敏电阻实现信号采集的电路原理为桥式电路，电路的输出信号只与照射在两个光敏电阻上光强的相对值有关，不受外界环境的影响，增加了装置的抗干扰能力。
b)数据处理部分
采用非倒向放大接法，由运算放大器及其外围电阻组成线性放大单元。零电位调整单元以抵消零点漂移的直流信号。因调零后包含一定量的负脉冲信号，用反相单元为下一级电路提供正电压信号。对输入信号进行判断，当输出信号的强度大于一定值时，给下一级一个高电平信号；反之，提供低电平信号，这样能屏蔽一些微小信号的扰动，使系统的工作更稳定。 c)控制单元
根据前一级送出的触发信号，控制电动机的工作状态。由于继电器在实现逻辑过程中需要的吸合电流较大，会造成整体电路的耗电增大；另外，继电器的反应速度很慢，灵敏度不高，会造成设备整体灵敏度及精确度下降。
4.5
图4-5光敏电阻放置
5.2 系统的流程图
开机之后，上电复位，系统进行初始化，初始化之后，系统首先判断当时是白天还是黑夜，若是黑夜，则系统启用中断处理程序，进入等待状态，系统进入光电追踪模式。
系统主流程图：
太阳能板
1 2
N
N
Y
Y Y
N
图5-2系统主流程图
光敏电阻光强比较法流程图
这部分的程序设计很简单，只需要单片机检测2个光敏电阻所对应的单片机的2个引脚的电位的高低，就可以判断当时太阳的朝向，并对电动机发出相应的命令，程序流程图如图5-3示：
系统初始化定位dingwei
开始
日出？
传感器跟踪
电
机要驱动吗？ 步进电机驱动
N N Y
N
Y
图5-3光敏电阻光强比较法流程图
开始 R1是否小于
R2？
R3是否小于R4？ 电机
正转
电机 正转
电机 反转
电机 反转
返回
程序
#include
#include
数 _nop_();
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
uchar code FFW[8]={0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08,0x09}; //
四相八拍正转编码
uchar code REV[8]={0x09,0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02,0x03,0x01};
////四相八拍反转编码
sbit K1 = P3^2; //正转
sbit K2 = P3^3; //反转
sbit K3 = P3^4; //停止
sbit KK = P1^0; //定位
sbit A = P1^1; //右位
sbit BB = P1^2; //左位
/********************************************************/
/*
/* 延时t毫秒
/* 11.0592MHz时钟，延时约1ms /*
/********************************************************/
void delay(uint t)
{
uint k;
while(t--)
{
for(k=0; k<125; k++)
{ }
}
}
/**********************************************************/ void delayB(uchar x) //x*0.14MS
{
uchar i;
while(x--)
{
for (i=0; i<13; i++)
{ }
}
}
/**********************************************************/
/********************************************************/ /*
/*步进电机正转
/*
/********************************************************/ /*void motor_ffw()
{
uchar i;
uint j;
for (j=0; j<8; j++) //转1*n圈
{
if(K3==0) {break;} //退出此循环程序
for (i=0; i<8; i++) //一个周期转45度
{
P2 = FFW[i]; //取数据
delay(2); //调节转速
}
}
} */
void motor_ffw()
{
uchar i;
// if(K3==0) // {break;} //退出此循环程序
for (i=0; i<8; i++) //一个周期转45度
{
P2 = FFW[i]; //取数据
delay(2); //调节转速
}
}
/********************************************************/
/*
/*步进电机反转
/*
/********************************************************/
/*void motor_rev()
{
uchar i;
uint j;
for (j=0; j<8; j++) //转1×n圈
{
if(K3==0) {break;} //退出此循环程序
for (i=0; i<8; i++) //一个周期转45度
{
P2 = REV[i]; //取数据
delay(2); //调节转速
}
}
} */
void motor_rev()
{
uchar i;
// if(K3==0) // {break;} //退出此循环程序
for (i=0; i<8; i++) //一个周期转45度
{
P2 = REV[i]; //取数据
delay(2); //调节转速
}
}
/********************************************************
*
* 主程序
*
*********************************************************/
main()
{
uchar rrr,rr,num=0;
do{
motor_ffw();
}
while(KK==0); //定位寻开始位置
while(1)
{
if(A==1&&BB==0)
{
for(rr=0;rr<100;rr++)
{
motor_rev(); //步进电机反转
num++;
if(num==99||A==0&&BB==0)
{
num=0;
break;} }
for(rr=0;rr<100;rr++)
{
motor_ffw(); //步进电机反转
num--;
if(num==0||A==0&&BB==0)
{
break;} }
}
if(A==0&&BB==0) {
while(1)
{
P2=0xf0;
if(A!=0||BB!=0)
{break;}
}
}
}
/********************************************************/
if(A==0&&BB==1) {
for(rr=0;rr<100;rr++)
{
motor_ffw(); //步进电机正转
num++;
if(num==99||A==0&&BB==0)
{
num=0;
break;} }
for(rr=0;rr<100;rr++)
{
motor_rev(); //步进电机反转
num--;
if(num==0||A==0&&BB==0)
{
break;} }
}
if(A==0&&BB==0) {
while(1)
{
P2=0xf0;
if(A!=0||BB!=0)
{break;}
}
}
}
/* while(1)
{
if(K1==0)
{ while(1) {
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
**县***水库工程初步设计报告 ***水利电力勘测设计院 2004年9月
1、综合说明 1.0.1 概况 1.0.1.1 工程地理位置 林云（下用***表示）水库地处塘芝县西部虹山东面的**乡**村，属**流域泸江水系, 坝址区地理坐标东经153°52′58″，北纬51°43′32″，距塘芝县城76.8km，其中塘芝至大田22km为二级路面，大田至小坝31km为四级路面，小坝至小河村3.2km为泥结石路面横穿库区，交通较为方便。 径流区属中山峡谷地区，流域内最高为所作底山，海拨高程2355.1m，一般海拨高程1980～2100m之间，森林植被覆盖较好。紧连老君山国家级自然保护区，地表水系发育，水质较好，水土流失不突出。流域气候温暖、多雨，属滇南亚热带温润季风气候区，干湿季分明。出露地层有寒武系、奥陶系、泥盆系、石炭系、第四系。 1.0.1.2 工程任务 林云水库工程是一项以灌溉为主，兼顾乡村人畜饮水等综合利用功能的水库，而且它还是向上游引泄至规划水库洒尾科的中转水库。 水库总库容390万m3，兴利库容370万m3，最大坝高35m，灌溉12254亩，解决5510人的饮水困难。
1.0.1.3 兴建缘由 1．塘芝州水电局1997年完成的《塘芝盘龙河流域水资源利用规划》中，将林云水库列入近期开发项目。 2．塘芝县水电局1998年完成的《塘芝县水资源综合利用规划》中，将林云水库列入首批开发项目。 3．塘芝县农业基础薄弱，水利化程度低，抵御自然灾害能力弱，是省级重点贫困县。林云水库灌区虽已有原万亩迩廷大沟灌溉，但由于各山溪水库均为无坝引水土渠，供需矛盾突出，保证率低，缺水严重。灌区涉及四乡(镇)、71个自然村，灌区总面积12254亩中，目前尚有5454亩无水灌溉，四乡镇5510余人2000头大牲畜饮水困难。且己灌耕地保证率极低，粮食产量低，群众生活困难，急需解决水源问题。 4．兴建林云水库可以把原有的通过库区迩廷大沟有效的利用起来。林云水库的灌渠主要是利用原有的迩廷大沟。 迩廷大沟是修建于不同时期（多为清代民国时期修建）的引溪灌溉渠，它由1号、2号、3号、4号和5号等五条大沟组成。林云水库设计利用的是2号、3号、4号和5号四条，1号本工程未予利用。 2号、3号、4号三条大沟取水于虹山东麓的大箐内，沿地形盘山流经至东部的老龙、左塘、尾古等地灌溉农田。这三条沟的前段位置较高，且通过水库径流区内均高于水库最
1.传动装置的总体方案设计 1.1 传动装置的运动简图及方案分析 1.1.1 运动简图 输送带工作拉力 kM /F 6.5 输送带工作速度 /v (1 m -?s ) 0.85 滚筒直径 mm /D 350 1.1.2 方案分析 该工作机有轻微振动，由于V 带有缓冲吸振能力，采用V 带传动能减小振动带来的影响，并且该工作机属于小功率、载荷变化不大，可以采用V 带这种简单的结构，并且价格便宜，标准化程度高，大幅降低了成本。减速器部分两级展开式圆柱齿轮减速，这是两级减速器中应用最广泛的一种。齿轮相对于轴承不对称，要求轴具有较大的刚度。高速级齿轮常布置在远离扭矩输入端的一边，以减小因弯曲变形所引起的载荷沿齿宽分布不均现象。原动机部为Y 系列三相交流异步电动机。 总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。 1.2电动机的选择 1.2.1 电动机的类型和结构形式 电动机选择Y 系列三相交流异步电动机，电动机的结构形式为封闭式。
1.2.2 确定电动机的转速 由于电动机同步转速愈高，价格愈贵，所以选取的电动机同步转速不会太低。在一般 机械设计中，优先选用同步转速为1500或1000min /r 的电动机。这里选择1500min /r 的电动机。 1.2.3 确定电动机的功率和型号 1.计算工作机所需输入功率 1000 P Fv w = 由原始数据表中的数据得 P W = 1000 FV = KW 3 1000 10 85.05.6?? =5.25kW 2.计算电动机所需的功率)(P d kW η/P d w P = 式中，η为传动装置的总效率 n ηηηη???=21 式子中n ηηη,,21分别为传动装置中每对运动副或传动副的效率。 带传动效率95.01=η 一对轴承效率99.02=η 齿轮传动效率98.03=η 联轴器传动效率99.04=η 滚筒的效率96.05=η 总效率84.096.099.098.099.095.02 3 =????=η kW kW P W 58.684.0525 .5P d == =η 取kW 5.7P d =
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
一、总体定位 （一）三阶段划分 根据国家前期工作管理要求，目前水利水电工程的前期工作阶段包括项目建议书、可行性研究、初步设计阶段等3个阶段，其中项目建议书、可行性研究阶段主要是为满足项目的立项决策要求；初步设计阶段时，项目已纳入基建程序。 水利水电工程项目建议书、可行性研究和初步设计三个阶段的设计报告是水利水电工程前期工作各阶段决策审批的重要技术基础，而三阶段报告编制规程是规定和规范水利水电工程项目建议书、可行性研究报告、初步设计报告编制内容和深度要求的重要技术标准。 （二）与以往有关规程规范的关系 1993年,电力工业部和水利部联合颁布《水利水电工程可行性研究报告编制规程》（DL5020-93）和《水利水电工程初步设计报告编制规程》（DL5021-93）；1996年，水利部颁布《水利水电工程项目建议书编制暂行规定》。上述三阶段报告编制规程和暂行规定的实施，对规范和指导三个阶段设计工作、提高水利建设项目设计工作质量和提高各级政府投资决策科学性发挥了重要作用。 随着经济社会的发展和国家投资体制的改革，对水利前期工作的要求也不断提高，为满足国家投资决策和投资计划管理的要求，并使水利水电工程规划设计成果充分体现科学发展的理念，对三阶段报告编制规程进行了修（制）订。 （三）三阶段报告编制规程的主要作用 1.项目建议书应根据国民经济和社会发展长远规划、流域综合规划、区域综合规划、专业规划、专项规划，按照国家产业政策和国家有关投资建设方针进行编制，是进行初步投资决策、选择建设项目和编制可行性研究报告的依据。项目建议书应按照《水利水电工程项目建议书编制规程》编制。 2.可行性研究应对项目进行方案比较，对其在技术上是否可行和经济上是否合理进行科学的分析和论证。可行性研究报告是进行投资决策、确定建设项目、编制初步设计的依据。可行性研究报告应按照《水利水电工程可行性研究报告编制规程》编制。
第2章机械传动装置的总体设计 机械传动装置总体设计的任务是选择电动机、确定总传动比并合理分配各级传动比以及计算传动装置的运动和动力参数，为下一步各级传动零件设计、装配图设计作准备。 设计任务书一般由指导教师拟定，学生应对传动方案进行分析，对方案是否合理提出自己的见解。传动装置的设计对整台机器的性能、尺寸、重量和成本都有很大的影响，因此应当合理地拟定传动方案。 2.1 拟定传动方案 1.传动装置的组成 机器通常由原动机、传动装置和工作装置三部分组成。传动装置位于原动机和工作机之间，用来传递运动和动力，并可用以改变转速、转矩的大小或改变运动形式，以适应工作装置的功能要求。传动装置的传动方案一般用运动简图来表示。 2.合理的传动方案 当采用多级传动时，应合理地选择传动零件和它们之间的传动顺序，扬长避短，力求方案合理。常需要考虑以下几点： 1）带传动平稳性好，能缓冲吸振，但承载能力小，宜布置在高速级； 2）链传动平稳性差，且有冲击、振动，宜布置在低速级; 3）蜗杆传动放在高速级时蜗轮材料应选用锡青铜，否则可选用铝铁青铜; 4）开式齿轮传动的润滑条件差，磨损严重，应布置在低速级; 5）锥齿轮、斜齿轮宜放在高速级。 常见机械传动的主要性能见表2-1。 对初步选定的传动方案，在设计过程中还可能要不断地修改和完善。
表2-1常见机械传动的主要性能
环境适应性 不能接触酸、碱、油类、 爆炸性气体 好一般一般 2.2 减速器的类型、特点及应用 减速器是原动机和工作机之间的独立的封闭传动装置。由于减速器具有结构紧凑、传动效率高、传动准确可靠、使用维护方便等特点，故在各种机械设备中应用甚广。 减速器的种类很多，用以满足各种机械传动的不同要求。其主要类型、特点及应用如表2-2所示。为了便于生产和选用，常用减速器已标准化，由专门工厂成批生产。标准减速器的有关技术资料，可查阅减速器标准或《机械设计手册》。因受某些条件限制选不到合适型号的标准减速器时，则需自行设计和制造。设计时可参考标准减速器的主要参数及有关资料，结合具体要求来确定非标准减速器的主要参数和结构。 表2-2减速器的类型、特点及应用 名称运动简图推荐传动 比范围 特点及应用单级圆 柱齿轮减速器i≤8～10 轮齿可做成直齿、斜齿或人字齿。直齿用于速 度较低(v≤8m/s）或负荷较轻的传动；斜齿或人 字齿用于速度较高或负荷较重的传动。箱体通常 用铸铁做成，有时也采用焊接结构或铸钢件。轴 承通常采用滚动轴承，只在重型或特高速时，才 采用滑动轴承。其他形式的减速器也与此类同 两级圆柱齿展 开 式 i=8～60 两级展开式圆柱齿轮减速器的结构简单，但齿 轮相对轴承的位置不对称，因此轴应具有较大的 刚度。高速级齿轮应布置在远离转矩输入端，这 样，轴在转矩作用下产生的扭转变形，能减弱轴 在弯矩作用下产生的弯曲变形所引起的载荷沿齿 宽分布的不均匀。建议用于载荷比较平稳的场合。 高速级做成斜齿，低速级可做成直齿或斜齿
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。
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
吉林铁道职业技术学院 电子制作职业技能大赛（论文） 题目太阳能自动跟踪装置设计
参赛人姓名王志会张卫国朱峰所在系电气工程系 指导教师陈冬鹤 完成时间2013年5月26日
吉林铁道电子制作职业技能大赛设计报告 题目：太阳能自动跟踪装置设计 主要内容、基本要求等： ◆主要内容：加强大学生动手操作能力，促进集体荣誉感。 ◆基本要求：1，利用单片机控制实现太阳能电池板随着太阳（光源）的位置变 化而调整自身相应的姿态，以达到太阳光能的最佳利用。 2，实现一定的姿态控制精度。 3，以低成本、低功耗完成设计并实现目标电路的组装。 ◆主要参考资料：电路基础、电工技术、电子手工焊接、单片机原理及应用、传感器原理与应用。 完成日期：2013年5月26日 指导教师：陈冬鹤 实验组组长：王志会 2013年 6 月 5 日
太阳能自动跟踪装置 研制目的 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，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，但由于传统太阳能板方向固定，受光时间有限。因此研制可随光移动的太阳能跟随系统。
一自动跟踪系统整体设计 1.1 系统总体结构 本系统包括光电转换器、步进电机、89C5系列单片机以及相应的外围电路等。太阳能电池板可以360度自由旋转。控制机构将分别对水平方向进行调整。单片机加电复位后，首先由TRCT5000构成的定位系统对整个系统进行预置定位，然后单片机将对两光敏电阻采样进来的两个电平进行比较，电平有高电平和低电平两种，若两电平相等则电池板停止转动，若不等单片机将对两电平进行比较判定，驱动步进电机让太阳能板与之相对应转动，实现电池板对太阳的跟踪。图1-1所示： 1.2 光电转换器
水文设施工程初步设计报告编制规定 前言 根据水利部标准编制工作计划，在《水文水资源工程初步设计报告编制暂行规定》（水文计[2004]94号）试行的基础上，按《水利技术标准编写规定》（SL1—2002）要求制定本标准。 本标准共12章24节和5个附录，对水文设施工程初步设计报告的编制深度，章节安排及主要技术内容作了规定，主要内容有：总则，术语，综合说明，概况，建设任务与规模，方案设计，施工组织设计，工程管理，环境影响评价，设计概算及资金筹措，效益评价，结论与建议等12个部分。 本标准中用黑体字标志的条文为强制性条文，必须严格执行。 本标准批准部门： 本标准主持机构： 本标准解释单位： 本标准主编单位： 本标准参编单位： 本标准出版、发行单位： 本标准主要起草人： 本标准审查会议技术负责人： 本标准体例格式审查人：
目次 1 总则 (1) 2 术语 (4) 3 综合说明 (5) 4 概况 (6) 4.1 水文 (6) 4.2 地质 (6) 5 建设任务与规模 (7) 5.1 现状与存在问题 (7) 5.2 建设任务与规模 (7) 5.3 附图、附表 (7) 6 方案设计 (8) 6.1 基础设施设计 (8) 6.2 技术装备 (12) 6.3 业务应用与服务系统设计 (13) 6.4 附图 (14) 7 施工组织设计 (15) 7.1 施工条件 (15) 7.2 施工布置与进度 (15) 7.3 施工交通运输 (16) 7.4 施工占地 (16) 7.5 主要材料供应 (16) 7.6 施工组织设计附图 (16) 8 工程管理 (17) 8.1 建设管理机构 (17) 8.2 建设管理内容及任务 (17) 8.3 建设管理原则及依据 (17) 8.4 规范化制度建设 (17) 8.5 项目运行管理 (17) 8.6 项目实施安排 (17)
机械设计课程设计说明书 设计题目：带式输送机传动系统设计系（院）别：纺织服装学院 专业班级：纺织工程083班 学生姓名：方第超 指导老师：孙桐生老师 完成日期：2010年12月
机械课程设计 目录 一课程设计书 2 二设计要求2三设计步骤2 1. 传动装置总体设计方案 3 2. 电动机的选择 4 3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 5 4. 计算传动装置的运动和动力参数 5 5. 设计V带和带轮 6 6. 齿轮的设计 8 7. 滚动轴承和传动轴的设计 19 8. 键联接设计 26 9. 箱体结构的设计 27 10.润滑密封设计 30 11.联轴器设计 30 四设计小结31 五参考资料32 第一章设计任务书
1、设计的目的 《械设计课程设计》是为机械类专业和近机械类专业的学生在学完机械设计及同类课程以后所设置的实践性教学环节，也是第一次对学生进行全面的，规范的机械设计训练。其主要目的是：（1）培养学生理论联系实际的设计思想，训练学生综合运用机械设计课程和其他选修课程的基础理论并结合实际进行分析和 解决工程实际问题的能力，巩固、深化和扩展学生有关机械 设计方面的知识。 （2）通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械设计，使学生掌握一般机械设计的程序和方法，树立正面的工程大合集 思想，培养独立、全面、科学的工程设计能力。 （3）课程设计的实践中对学生进行设计基础技能的训练，培养学生查阅和使用标准规范、手册、图册及相关技术资料的能力 以及计算、绘图、数据处理、计算机辅助设计等方面的能力。 2、设计任务 设计一用于带式输送机传动系统中的减速器。要求传动系统中含有单级圆柱齿轮减速器及V带传动。 在课程设计中，一般要求每个学生完成以下内容： 1）减速器装配图一张（A1号图纸） 2）零件工作图2~3张（如齿轮、轴或箱体等 3）设计计算说明书一份（8000字左右） 3、设计内容
摘要 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
Abstract 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 of 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
1.绪论 1.1课题背景 由于现今高科技环境下，能源是促进经济发达和社会进步的原动力。从工业革命以来，人类所使用的主要能源为石化能源，然而其蕴藏量有限，大量使用造成全球环境生态和气候产生莫大的变化，同时大气中的温室气体浓度大幅提高，造成气温逐渐升高、海平面上升等温室效应的现象，威胁了我们生存的环境。因此在环保意识抬头的今日，积极开发低污染及低危险性能源乃为迫切的需要。 虽然在可预见的将来，煤炭，石油，天然气等矿物燃料仍将在世界能源结构中占有相当的比重，但是人们对核能及太阳能，风能，地热能，水力能，生物能等可持续能源资源的利用日益重视，在整个能源消耗中所占的比例正在显著的提高。据统计，20世纪90年代，全球煤炭和石油的发电量每年增长1%，而太阳能发电每年增长达20%，风力发电的年增长率更是高达26%。预计在未来，可持续能源将与矿物燃料相抗衡，从而结束矿物燃料一统天下的局面。 相对日益枯竭的化石能源来说，太阳能似乎是未来社会能源的希望所在。1.1.1我国太阳能资源 我国幅员广大，有着十分丰富的太阳能资源。我国的国土跨度从南到北、自西至东，距离都在5000km以上，总面积达960×10 km2，占世界总面积的7%，居世界第三位。据估算，我国陆地表面每年接收的太阳辐射能约为50×10kJ，全国各地太阳年辐射总量达335～837KJ/cm2A，中值为586KJ/cm2A。从全国太阳年辐射总量的分布来看，西藏、青海、新疆、内蒙古南部、山西、陕西北部、河北、山东、辽宁、吉林西部、云南中部和西南部、广东东南部、福建东南部、海南岛东部和西部以及台湾省的西南部等广大地区的太阳辐射总量很大。尤其是青藏高原地区最大，那里平均海拔高度在4000m以上，大气层薄而清洁，透明度好，纬度低，日照时间长。例如，被人们称为“日光城”的拉萨市,1961年至1970年的平均值，年平均日照时间为3005.7h，相对日照为68％，年平均晴天为108.5天，阴天为98.8天，年平均云量为4.8，太阳总辐射为816KJ/cm2A，比全国其它省区和同纬度的地区都高。全国以四川和贵州两省的太阳年辐射总量最小，其中尤以四川盆地为最,那里雨多、雾多，晴天较少。例如素有“雾都”之称的成
文件编号：PCITC/B05-C12 项目编号： 版本号：V1.0.0 记录号： 密级： 『项目名称』 初步设计 编制：业务技术部完成日期：2008年 7 月 10日 审核： ______ 审核日期：____年 _ 月 __ 日 批准： ______ 批准日期：____年 _ 月 __ 日 石化盈科信息技术有限责任公司
XXX项目 初步设计报告编写大纲（自主开发类项目） （V4.0） 编制单位：XXXXXXX XXXXXXX YYYY年MM月
编制说明 1、为规范信息技术项目初步设计报告编写，特编制本提纲，初步设计报告 必须按照本大纲要求的目录和内容进行编写。 2、初步设计定位主要是在可研报告基础上细化用户需求、总体架构及功能、 技术方案和实施方案。 3、本编写大纲适用于自主开发类项目，定义为：指以拥有自主知识产权为 主的软件开发项目，包括软件产品研发项目和以开发为主的工程项目。 4、在一、二级标题下的[ ]中注明要求编写内容。 5、初步设计报告格式要求按照《文档格式说明》进行编写。
目录 1.现状及发展趋势 (1) 1.1国内外发展趋势 (1) 1.2行业现状 (1) 2.需求分析 (1) 2.1业务现状 (1) 2.2信息系统现状 (1) 2.3用户业务需求 (1) 2.3.1数据需求 (1) 2.3.2功能需求 (1) 2.3.3权限需求 (2) 2.3.4其他需求 (2) 3. 总体目标、阶段目标和子系统目标 (2) 3.1范围和阶段 (2) 3.2总体目标、阶段目标 (2) 3.3 建设内容 (2) 3.4子系统目标和内容 (2) 3.5设计原则 (2) 4. 总体设计 (3) 4.1总体架构 (3) 4.2子系统技术架构 (3) 4.2.1功能设计 (3) 4.2.2系统平台设计 (3) 4.2.3集成设计 (3) 4.2.4权限设计 (4) 4.3 技术路线 (4) 4.4关键技术及瓶颈解决 (4) 4.5安全设计 (4) 4.6标准化 (4) 5. 系统配置 (4) 6.实施方案 (4) 6.1开发策略 (4) 6.2组织机构 (4) 6.3进度计划 (4) 6.4风险评估及规避 (5) 6.5保证措施 (5) 7. 资金预算 (5) 7.1投资计算依据及方法 (5) 7.2项目总预算 (5) 7.3阶段资金使用计划 (5) 7.4资金筹措 (5) 8. 项目验收指标 (5)
机 械 课 程 课 程 设 计 学校：柳州职业技术学院 系、班：机电工程系2010级数控3班姓名： 时间：2020年9月27日星期日
目录 第一章传动装置的总体设计 (1) 1总体方案的分析 (1) 2选择电动机 (2) 电动机类型选择 (2) 电动机功率型号的确定 (2) 算电动机所需功率 Pd（kw） (2) .确定电动机转速 (3) 3总传动比的计算及传动比的分配 (3) 4计算各轴转速、功率和转矩 (4) 第二章传动零件的设计 (4) 1．设计V带 (4) 2．齿轮设计： (6) 第三章轴系设计 (8) 1.轴的结构、尺寸及强度设计 (8) 输入轴的设计计算: (8) 输出轴的设计计算: (11) 2．键联接的选择及计算 (12) 3、轴承的选择及校核计算 (12) 第四章润滑与密封 (12) 第五章. 设计小结 (13) 第六章参考文献 (13)
第一章 传动装置的总体设计 1总体方案的分析 1.该工作机有轻微振动，由于V 带有缓冲吸振能力，采用V 带传动能减小振动带来的影响，并且该工作机属于小功率、载荷变化不大，可以采用V 带这种简单的结构，并且价格便宜，标准化程度高，大幅降低了成本，所以可以采用简单的传动结构，由于传动装置的要求不高，所以选择一级圆柱齿轮减速器作为传动装置，原动机采用Y 系列三线交流异步电动机。 2. 1、电动机； 2、三角带传动； 3、减速器； 4、联轴器； 5、传动滚筒； 6、运输平皮带 3．工作条件 连续单向运转，载荷平稳，空载起动，使用期8年，小批量生产，两班制工作，运输带速度允许误差为%5 4、原始数据 1．输送带牵引力 F=1300 N 2．输送带线速度 V=1.60 m/s 3．鼓轮直径 D=260mm
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
本科生毕业论文 题目太阳能自动跟踪装置控制系统设计 系别机械交通学院 班级机制 122 姓名李鹏万 学号 123731214 答辩时间 2016年5月 新疆农业大学机械交通学院
目录 摘要：太阳能作为一种新型清洁能源，受到了世界各国的广泛重视。现阶段影响太阳能普及的主要原因是太阳能电池的成木较高而光电转化效率却较低。因此，如何提高太阳能利用效率是太阳能行业发展的关键问题。在国内，大多数太阳能电池阵列都是固定安装的，无法保证太阳光实时垂直照射，导致太阳能资源不能得到充分利用。自动太阳跟踪控制系统在跟踪太阳旋转的情况下可接收到更多的太阳辐射能量，从而提高太阳能电池板的输出功率，该技术在各种太阳跟踪装置中可以广泛应用。 0 1 设计研究背景及意义 (2) 2 主要研究内容 (2) 2.1 系统的设计目标 (2) 2.2 设计的主要内容 (2) 3 系统的总体设计 (3) 3.1 太阳自动跟踪方式的确定 (3) 3.2 本设计的设计思想 (3) 4 太阳能充电控制器的设计 (4) 4.1 太阳能电池的选型 (4) 4.2 蓄电池的选型 (6) 4.2.1 铅酸蓄电池基本概念 (6) 4.2.2 本系统蓄电池的选型 (7) 4.3 太阳能充电控制器的设计 (8) 4.3.1 UC3906芯片的介绍 (8) 4.3.2 BUCK电路的设计 (8) 4.4 充电控制器外围电路设计 (10) 5 跟踪系统传感器检测装置的设计 (12) 5.1 阴天检测装置的设计 (12) 5.2 白天黑夜检测装置 (14) 5.3 太阳位置传感器的介绍 (14) 5.3.1 传感器检测部分的设计 (14) 5.3.2 光敏二极管的介绍 (16) 5.3.3 LM324芯片的介绍 (16) 6 视日运动轨迹模块设计 (17) 6.1 太阳赤纬角的计算 (17) 6.2 太阳高度角的计算 (17) 6.3 太阳方位角的计算 (18) 6.4 日出日落时间计算 (18) 7 执行器件的选型 (18) 7.1 步进电机的选型 (18) 7.2 步进电机驱动器的选型 (19) 7.3 执行器件的连接方式 (20) 8 控制系统的设计 (21) 8.1 单片机电源模块的设计 (22) 8.2 驱动器电源模块的设计 (22)
图书分类号： 密级： 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 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