太阳能自动追光系统的设计

单轴太阳能光伏发电自动跟踪控制系统设计引言：太阳能光伏发电已经成为可再生能源中最受关注的一种技术。

光伏发电效率受到太阳光照的影响，传统的固定光伏发电系统效率较低。

为了优化光伏发电系统的效率，设计了一种单轴太阳能光伏发电自动跟踪控制系统，能够根据太阳位置自动调整光伏板的角度，最大限度地提高太阳能的利用效率。

一、系统工作原理：该单轴太阳能光伏发电自动跟踪控制系统由光敏电阻、测量电路、控制电路和执行机构组成。

光敏电阻负责感应太阳光照强度，传递给测量电路进行电信号转换。

控制电路接收到转换后的信号，并与事先设定的峰值进行比较。

然后，根据比较结果来控制执行机构，使光伏板按需自动调整角度。

二、光敏电阻的选择：光敏电阻是该系统中最重要的一个元件，因为它直接影响到系统的准确度和稳定性。

在选择光敏电阻时，需要考虑以下因素：光敏电阻的特性曲线、光敏电阻的响应时间、光敏电阻的阻值范围等。

一般建议选择具有较高灵敏度和稳定性的光敏二极管。

三、测量电路设计：测量电路的作用是将光敏电阻的电信号转换为适合控制电路处理的电信号。

测量电路一般由信号放大器、滤波器和模数转换器构成。

信号放大器用于放大光敏电阻产生的微弱电信号，滤波器用于去除噪声和杂散信号，模数转换器用于将模拟信号转换为数字信号。

在设计过程中，需要合理设置放大系数和滤波参数，以确保测量电路的准确性和稳定性。

四、控制电路设计：控制电路是系统的核心部分，其功能是根据光敏电阻测量电路输出的信号，与事先设定的峰值进行比较，并根据比较结果来控制执行机构进行角度调整。

控制电路一般由比较器、运算放大器和逻辑电路构成。

比较器用于将输入信号与参考信号进行比较，运算放大器用于放大比较结果的差别，逻辑电路用于判断角度调整方向，并控制执行机构的运动。

五、执行机构设计：执行机构是该系统中最关键的部分，其功能是根据控制电路的指令，使光伏板按需自动调整角度。

常见的执行机构有两种：电动执行机构和气动执行机构。

光伏发电自动跟踪系统的设计一、本文概述随着全球能源危机和环境问题的日益严重，可再生能源的开发和利用受到了越来越多的关注。

其中，光伏发电作为一种清洁、可再生的能源形式，具有广泛的应用前景。

然而，传统的光伏发电系统往往存在固定安装、无法有效跟踪太阳位置的问题，导致能量接收效率不高。

因此，本文旨在设计一种光伏发电自动跟踪系统，以提高光伏电池板的能量接收效率，从而推动光伏发电技术的发展和应用。

本文首先介绍了光伏发电的基本原理和现状，分析了传统光伏发电系统存在的问题和不足。

然后，详细阐述了光伏发电自动跟踪系统的设计原理和实现方法，包括硬件设计和软件编程两个方面。

在硬件设计方面，介绍了系统的主要组成部分，如传感器、电机驱动器等，并阐述了它们的工作原理和选型依据。

在软件编程方面，介绍了系统的控制算法和程序流程，包括太阳位置计算、电机控制等。

本文对所设计的光伏发电自动跟踪系统进行了实验验证和性能分析，证明了该系统的有效性和优越性。

也指出了该系统存在的不足之处和改进方向，为未来的研究提供了参考和借鉴。

通过本文的研究和设计，旨在为光伏发电领域提供一种高效、可靠的自动跟踪系统解决方案，推动光伏发电技术的进一步发展和应用，为实现可持续发展和环境保护做出贡献。

二、光伏发电原理及关键技术光伏发电是利用光生伏特效应将光能直接转换为电能的发电方式。

当太阳光照射到光伏电池上时，光子与光伏电池内的半导体材料相互作用，激发出电子-空穴对。

这些被激发的电子和空穴在光伏电池内部电场的作用下分离，形成光生电流，从而实现光能向电能的转换。

光伏发电的关键技术主要包括光伏电池材料的选择、光伏电池的结构设计、光电转换效率的提升以及系统的集成与优化。

光伏电池材料是光伏发电的基础，常用的材料有单晶硅、多晶硅、非晶硅以及薄膜光伏材料等。

不同材料具有不同的光电转换效率和成本，因此在选择时需要综合考虑性能和经济性。

光伏电池的结构设计也是影响光伏发电效率的重要因素。

基于单片机的太阳能追光系统设计随着社会进步和科技发展，太阳能作为一种清洁、可再生能源越来越受到人们的关注和重视。

太阳能发电系统是利用太阳能源，将其转化为电能的一种装置，其中，太阳能追光系统是太阳能发电系统中重要的一部分。

本文将介绍基于单片机的太阳能追光系统的设计。

一、太阳能追光系统的原理在太阳能发电过程中，太阳能的转化效率与太阳光照的直射角度有很大的关系。

因此，为了达到最高的发电效率，需要保证太阳能电池板始终朝向太阳。

太阳能追光系统正是为了实现这一目的而设计的。

太阳能追光系统主要由光电传感器、驱动电机、单片机、各种电子元件等组成。

系统的工作原理如下：当光电传感器感知到太阳光照射到电池板上时，会向单片机发送信号，单片机会通过内部的程序算法计算出太阳的位置，并发出指令控制驱动电机调整电池板的位置，使其始终朝向太阳。

这样就能够最大程度地保证太阳能电池板的直接照射，从而实现最高的发电效率。

二、系统设计方案基于单片机的太阳能追光系统主要由以下几个部分构成：1.光电传感器光电传感器是太阳能追光系统的重要组成部分，它的作用是感知太阳光照射到电池板的情况，并将感知到的信息传输给单片机。

常见的光电传感器包括光敏二极管、光敏电阻等。

2.驱动电机驱动电机是用来调整太阳能电池板的方向的，可以根据单片机指令进行旋转。

现在市面上有很多种驱动电机，包括舵机、直流电机等。

驱动电机选择需要考虑功率大小、旋转速度、控制方便程度等因素。

3.单片机单片机是太阳能追光系统的核心部分，通过内部的程序计算太阳的位置，并发出信号控制驱动电机调整电池板的方向。

现在市面上常用的单片机包括51系列、STM32系列等。

4.电子元件太阳能追光系统还需要一些电子元件的配合工作，包括电容、电阻、二极管、发光二极管等。

三、系统实现方法太阳能追光系统的实现具体步骤如下：1.选用合适的光电传感器和驱动电机，并将它们与单片机相连通。

2.编写单片机程序，通过程序将光电传感器感知到的信息转化为太阳的位置，并发出右、左、上、下等指令控制驱动电机的转动。

《太阳能自动跟踪系统的设计与实现》篇一一、引言随着环境保护和可再生能源的日益重视，太阳能的利用成为了全球关注的焦点。

太阳能自动跟踪系统作为一种提高太阳能利用效率的重要手段，其设计与实现显得尤为重要。

本文将详细阐述太阳能自动跟踪系统的设计原理、实现方法和应用前景。

二、系统设计目标本系统的设计目标是为了提高太阳能的利用率和发电效率，通过自动跟踪太阳的运动，使太阳能电池板始终面向太阳，从而最大限度地接收太阳辐射。

同时，系统应具备操作简便、稳定可靠、成本低廉等特点。

三、系统设计原理太阳能自动跟踪系统主要由传感器、控制系统和执行机构三部分组成。

传感器负责检测太阳的位置，控制系统根据传感器的数据控制执行机构进行相应的动作，使太阳能电池板能够自动跟踪太阳。

1. 传感器部分：传感器采用光电传感器或GPS传感器，实时检测太阳的位置。

光电传感器通过检测太阳光线的强度和方向来确定太阳的位置，而GPS传感器则通过接收卫星信号来确定地理位置和太阳的位置。

2. 控制系统部分：控制系统是太阳能自动跟踪系统的核心部分，负责接收传感器的数据，并根据数据控制执行机构的动作。

控制系统采用微处理器或单片机等控制器件，通过编程实现控制算法。

3. 执行机构部分：执行机构主要负责驱动太阳能电池板进行动作。

常见的执行机构有电机、齿轮、导轨等，通过控制执行机构的动作，使太阳能电池板能够自动跟踪太阳。

四、系统实现方法1. 硬件实现：太阳能自动跟踪系统的硬件主要包括传感器、控制系统和执行机构。

传感器和执行机构的选择应根据实际需求和预算进行选择，而控制系统的硬件则需根据所采用的微处理器或单片机等器件进行设计。

2. 软件实现：软件实现主要包括控制算法的编写和系统调试。

控制算法的编写应根据传感器的数据和执行机构的动作进行编程，通过控制算法实现太阳能电池板的自动跟踪。

系统调试则需要对整个系统进行测试和调整，确保系统的稳定性和可靠性。

五、应用前景太阳能自动跟踪系统的应用前景广阔，可以广泛应用于太阳能发电、太阳能热水器、太阳能干燥等领域。

太阳能追光系统毕业设计一、选题背景随着能源危机的日益严重，太阳能作为一种可再生、清洁、无污染的新型能源，逐渐得到了广泛的关注和应用。

而太阳能追光系统则是太阳能发电中非常重要的一环，其作用是使太阳能电池板始终面向太阳，以最大化地吸收太阳辐射能量，提高发电效率。

二、研究目标本次毕业设计旨在设计并实现一种简单、实用、高效的太阳能追光系统，使其能够自动调整光伏板朝向，并通过控制器对光伏板进行精准定位和跟踪，从而提高光伏板的发电效率。

三、研究内容1. 太阳位置检测模块：通过安装在追光系统上的传感器检测太阳位置，以便于系统自动调整光伏板的朝向。

2. 控制器设计：利用单片机等控制芯片设计控制器，实现对光伏板进行精准定位和跟踪。

3. 机械结构设计：根据追踪系统需要，设计出适合于支撑光伏板的机械结构，使其能够自由旋转，并实现自动调整。

4. 软件开发：编写控制器的程序，实现对光伏板的精准定位和跟踪，并提供人机交互界面。

四、研究方法本次毕业设计采用以下研究方法：1. 理论分析法：通过对太阳运动规律的分析，确定太阳能追光系统的设计方案。

2. 实验研究法：通过搭建实验平台，测试和验证系统的性能和可靠性。

3. 数值模拟法：采用计算机仿真技术，对系统进行数值模拟，优化系统设计方案。

五、预期成果1. 设计出一种简单、实用、高效的太阳能追光系统。

2. 实现对光伏板的精准定位和跟踪，提高光伏板发电效率。

3. 编写控制器程序，并提供人机交互界面，方便用户操作。

4. 发表学术论文或专利申请等相关成果。

六、工作计划本次毕业设计工作计划如下：1. 第一阶段（前期准备）：调研相关技术文献，了解太阳能追光系统的原理和设计方案，确定研究目标和内容。

2. 第二阶段（系统设计）：设计太阳位置检测模块、控制器、机械结构等，并进行方案评估和优化。

3. 第三阶段（软件开发）：编写控制器程序，并提供人机交互界面。

4. 第四阶段（实验测试）：搭建实验平台，测试和验证系统的性能和可靠性。

太阳能智能追光系统的设计毕业论文目录1绪论 (1)1.1 太阳追光系统的发展现状 (1)1.2 太阳能追光系统的设计思想 (1)1.3 太阳能智能追光系统的研究意义 (1)1.4 研究目标、研究容和拟解决的关键问题 (2)2硬件设计 (3)2.1 主控制器 (3)2.1.1 主控制器的选用 (3)2.1.2 控制器的介绍 (3)2.2 驱动元件 (4)2.2.1 直流电机与步进电机的比较 (4)2.2.2 步进电机控制原理 (5)2.3 输入模块 (6)2.3.1 电压比较器 (6)2.3.2 光敏电阻 (7)2.4 硬件结构框图与原理图 (9)2.4.1 系统整体结构框图 (9)2.4.2 整体硬件原理图 (10)3方案研究 (11)3.1 基于挡板的传感部分方案 (11)3.2 接收系统方案 (12)4系统软件设计 (14)5智能追光算法 (15)6仿真与实验调试 (19)6.1 Protues仿真 (19)6.1.1 仿真原理 (19)6.1.2 软件仿真及调试 (19)6.1.3 仿真结果 (20)6.2 实验调试 (20)6.2.1 硬件调试 (20)6.2.2 解决过程 (21)6.3 PCB制版 (21)结束语 (22)参考文献 (24)致谢 (25)附录 (26)附录A：程序清单 (26)附录B：电路原理图 (30)附录C： PCB图 (31)附录D：实物照片 (32)1绪论太阳能既是一次能源，又是可再生能源。

它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。

为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代，所以研究实现对太阳能的高效利用有重大意义。

1.1太阳能追光系统的发展现状目前对太阳进行跟踪的仪器有：单轴太阳能自动跟踪器，步进式太阳能自动跟踪，可自动跟踪的太阳灶，五像限法太阳自动跟踪仪，单轴液压式自动跟踪，极轴式跟踪。

不足之处:结构复杂，跟踪精度不高，不能全自动跟踪[1]。

太阳能自动追光电池板的模糊神经网络控制系统摘要：本文将差压式太阳能电池板输出的信号作为追光系统的输入信号，以ATmega16单片机作为控制核心，采用时钟追踪与光电追踪相结合的追踪模式。

系统直接以太阳能电池板作为检测装置，将光信号转换为电信号，并以A/D 转换芯片转换成数字信号。

最终通过控制步进电机，控制太阳能电池板的自动追光。

系统运用模糊神经网络系统对信号进行处理，通过对光照强度等参数进行对比分析，确定了模糊神经网络的单元层数，隶属度等，从而实现了太阳能电池板自动追光的模糊神经网络控制。

关键字：差压式太阳能电池板 ATmega16单片机 神经网络 模糊控制 高斯隶属度引言太阳能是一种清洁绿色能源，是最丰富的可再生能源形式。

而自动追光系统可使太阳能电池板发电率提高40%。

传统的太阳能电池板自动追光系统主要有时钟追光系统和传感器追光系统]41[-。

由于外界环境的影响，传统控制系统理论的复杂性与所要求的精确性之间存在尖锐矛盾。

模糊逻辑控制已成为智能控制的重要组成部分。

对模糊控制理论和技术的研究和探讨还在不断进行 ,这种新颖的控制理论和技术正处于发展]85[-和提高的进程中。

模糊系统知识抽取比较方便，而神经网络却可以直接从样本中进行有效的学习，总的来说，神经网络适合于处理非结构化信息，而模糊系统对处理结构化信息，而模糊系统对处理结构化的知识更为有效。

模糊神经网络从提高神经网络的记忆性，透明性和鲁棒性出发，将模糊化概念与模糊推理规则引入神经网络的神经元，连接权和网络学习中，有效的发挥了各自优势，弥补各自的不足，可有效的控制太阳能电池板的自动追光系统。

1太阳能自动追光系统模型1.1 机械结构 太阳能电池板通过两个相互垂直的旋转轴叠架分别与两个步进电机相连接。

通过两个步进电机的旋转控制旋转轴的转动，从而控制太阳能电池板的转动。

两个太阳能步进电机通过两个旋转轴分别控制太阳能电池板的前后转动和左右转动。

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。

太阳能电池板自动追光控制系统设计蔺金元【摘要】In order to use solar-powered, a system that solar panel can automatic track the sun is produced. The system use combined method of solar movement tracking and maximum power point seeking, it controls solar energy conversion utilization device automatically and rotated it to aim at the sun, and it can raise the solar energy absorption rate. In the system, single- chip microcomputer is used as the controller, small solar battery is used as sensor, and stepper motor is used as actuating mechanism. The system has some practical value for devices which rely on the solar energy.%为实现太阳能供电，介绍了一种太阳自动追踪系统．该系统采用视日运动跟踪与寻求最大功率点相结合的方法，控制太阳能转换利用装置自动旋转去对准太阳，能有效提高太阳能的吸收率．该系统采用单片机作为控制器，小型太阳能电池作为传感器，步进电机作为执行机构．对于各种利用太阳能作为能源的自动装置而言．这种自动追踪系统具有一定的实用价值．【期刊名称】《宁夏工程技术》【年(卷),期】2012(011)004【总页数】4页(P355-358)【关键词】视日运动;太阳能;自动追踪;最大功率点【作者】蔺金元【作者单位】宁夏大学物理电气信息学院,宁夏银川750021【正文语种】中文【中图分类】P631.4宁夏地处沙漠边缘，地广人稀，许多地方远离输电干线，需要太阳能供电系统供电.太阳能资源丰富，是理想的清洁能源，太阳能的开发利用有着积极的意义.目前，太阳能能源转化装置已经应用广泛，常见的有光伏发电、太阳能照明、太阳能热水器、太阳能温室、太阳灶等装置.在大多数装置中，太阳能转换利用装置都是固定不动的，不能够根据太阳位置的变化而变化，这样就造成了太阳能的转化效率降低.本课题研究了一种单片机控制的自动追踪系统.该系统能够自动旋转，可有效提高太阳能的转化效率.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30%左右[1].1 系统结构和工作原理目前，在太阳追踪系统中用于实现追踪太阳的方法很多，但是总结起来主要有2类方式：一类是光电追踪方式，另一类是视日运动轨迹追踪.这2种方法中，前者是闭环的随机控制系统，能依靠传感器准确检测太阳的位置，但受天气影响大，雨天无法工作；后者是开环的顺序控制系统，通过时间计算出此时本地太阳的位置，有一定的累计误差[2].本文将2种方法结合起来，设计了一种基于单片机控制的单轴太阳跟踪系统.该系统在晴天时采用闭环控制，阴天时采用开环控制，利用这两种方法的优势互补实现了更加准确的追踪定位.该系统的结构图如图1所示.图1 系统结构图该系统采用AT89C51作为控制器，可以快速计算、准确定位；同时，该系统采用步进电机作为执行机构，采用专业的时钟芯片DS1302提供准确时间，以便在阴天时计算出系统的动作，并且准确控制系统在20：00复位到初始位置；另外，该系统采用一种小型太阳能电池作为系统的传感器.这种小型太阳能电池最高输出电压值为5 V，将它们分别放置在太阳能转换利用装置的4个角上检测太阳光的强度. 该系统开始工作时，先读取4个传感器的值，如果输出都低于1 V，则可以判断为阴雨天，此时系统执行视日运动子程序，控制器读取时钟模块的日历时间信息，计算出此时本地太阳的高度角和方位角，决策出步进电机此时应有动作状态，进而通过控制器发出指令，驱动电机转动跟踪；如果4个输出中至少有1个高于1 V，则可以判断为晴天，此时传感器的输出电压随时反馈给控制器，由控制器计算实现闭环控制实时测量追踪.2 视日运动跟踪算法阴天时，该系统采用视日运动跟踪.所谓视日运动跟踪就是根据太阳的运动规律实时跟踪太阳的位置.其实，在地平坐标中，太阳的位置虽然时刻都在变化，但其运行轨迹具有严格的规律性，太阳的位置可以用高度角α和方位角ψ来确定.其中：高度角α是指地球上的观测点同太阳中心点的连线与地平面的夹角；而方位角ψ是指地球上的观测点同太阳中心点的连线在地平面上的投影与正南方向的夹角.这2个参数可以由当前时间和当地的经纬度计算[3-4].（1）高度角α的计算.式中：δ为太阳赤纬角；φ为当地的地理纬度角；ω为时角.其中：Ts为当时的时间，以24小时制取值.时角上午为正，下午为负.（2）方位角ψ的计算:3 最大功率点的获取晴天时，该系统采用的方法是追踪最大功率点（MPPT），就是找到太阳能电池输出功率最大的位置.MPPT采用的是自寻优的概念，实时测量光伏阵列的输出功率，进行比较后，自动地寻找到最大功率点.不断地寻找，不断地调整，不断地再寻找，如此周而复始.该方法可以自动适应一年四季太阳位置的变化，无需人工干预，十分有利于提高系统的全年效率[5].太阳能电池的U-I特性具有非线性，并且它随着外界环境(温度、日照强度)的变化而变化，在某一特定的温度或日照强度下总存在着一个最大功率点.太阳能电池阵列的输出功率特性曲线如图2所示[6].由图2可知，最大功率点几乎分布在一条垂直线的两侧，可以将最大功率点看作是对应着某一个恒定电压Un.图2 太阳光伏电池输出功率特性该系统采用一个小型太阳能电池板作为系统的位置传感器，每隔5 min读取1次输出电压.如果测量值比设定的最大值小，则需要驱动步进电机正向转动；如果测量值比设定的最大值大，则需要驱动步进电机反向转动；如果测量值等于设定的最大值，则不需要驱动步进电机转动，说明此时位置合适.该系统采用干扰观测法，这种方法能快速准确地进行MPPT控制，但在最大功率点附近振荡运行，稳态输出波形有一定波动，偏差较大.因此，扰动步长设定无法兼顾跟踪精度和响应速度，需进行多次尝试才能选定最佳步长，而且在光照强度剧烈变化时会出现误判.所以这种方法适用于对控制精度要求不是特别高的情况.例如，各种独立太阳能路灯、太阳能景观系统等小功率系统，采用干扰观测法进行MPPT控制足以满足控制精度，且参数调整合理匹配.4 主要模块电路设计4.1 时钟芯片由于该系统在阴天时需通过当前时间进行太阳位置计算，因此，需要采用实时时钟，系统选用了时钟芯片DS1302.该器件具有实时时钟，可提供秒、分、时、日、星期、月和年（闰年补偿）.DS1302有2个电源，一个是主电源Vcc2，另一个是备份电源Vcc1.主电源Vcc2同单片机一样接5V电源，而备份电源Vcc1使用的是2节1.5V干电池.在系统电源被切断的情况下，DS1302也能正常工作，保证日期、时间的准确性.X1，X2用来外接晶振，晶振的频率为32.768kHz.4.2 A/D转换A/D转换的主要作用是把位置传感器两端采集的电压值（0～5 V的模拟量）转换成数字量.该系统采用PCF8591芯片进行A/D转换，它具有8位的二进制转换精度.传感器采集的模拟量与数字量对应关系的典型值对应：+5 V对应值为FFH，2.5 V对应值为80H，0 V对应值为00H.PCF8591与单片机的连接如图3所示. 图3 PCF8591与单片机的连接图4.3 传动机构传动部分决定着该系统效率的高低、精度的大小.该系统是单轴跟踪，只调整方位角，步进电机就是依靠带动齿轮传动机构来调整太阳能转换利用装置的方位角ψ到位的.该系统在带传动和齿轮传动中选择了齿轮传动.齿轮传动可以做成开式、半开式及闭式，该系统选择了开式齿轮传动.在开式齿轮设计中主要考虑以齿根弯曲疲劳强度和保证齿面接触疲劳强度这2个准则，系统选择了2个齿数分别为16和96的一套齿轮，模数m=2.5，齿数z1=16，z2=96，传动比 i=6，压力角a=20°，齿顶系数 ha=1，齿根系数hf=0.25，中心距a=140.齿轮是重要零件，由于该系统要求的旋转速度不高，考虑到使用寿命和露天的工作环境，选用了优质碳钢（45#钢）材质的齿轮，耐磨性好，如果没有过大的外力损伤，一般不会坏.5 软件设计5.1 系统主程序该系统主程序包括初始化单片机功能模块、选择当前工作方式环节，从而保证可靠驱动步进电机，控制太阳能转换利用装置始终正对太阳.主程序流程如图4所示. 图4 主程序流程图5.2 测量追踪子程序测量追踪子程序是在晴天时启动，通过读取传感用太阳能电池的输出电压判断太阳能的吸收状态，从而调整太阳能转换利用装置准确到达位置.子程序流程如图5所示.5.3 视日运动追踪子程序图5 测量追踪子程序流程图视日运动子程序是在阴天时启动，通过输入的当地经纬度信息、读取的时间信息计算出太阳的准确位置，去实现跟踪.子程序流程如图6所示.图6 视日运动子程序流程图6 系统安装太阳能电池板的方位角与高度角对其吸收太阳能都有很大影响，考虑到是单轴追踪，只有东西方向可以自动调整，所以，在安装过程中要根据计算数据固定好南北方向的安装角.因为是固定角度，在角度选取上一般采用牺牲一些夏天的能量，尽量增加一些冬天的能量的原则.例如，某地区夏至日的最大高度角为74.6°，相应安装角为15.4°；冬至日的最大高度角为27.7°，相应安装角为62.3°，则取其平均值为(15.4°+62.3°)/2≈39°.考虑到 9：00—11：00，13：00—15：00 的情况，此安装角可适当调大(+5°～+8°).该系统也可以随季节调节安装角，夏季略小，冬季略大，而春季和秋季可与当地纬度相当.该系统在安装时，首先要确定安装地点的经纬度，计算出高度角和方位角.再根据时间和季节进行估算定位.在宁夏地区，考虑到 9：00—11：00，13：00—15：00 的情况，可以使夏季为20°～24°，冬季为67°～70°，春分、秋分以调节到当地纬度加10°为好.7 结语该系统采用的这种自动跟踪太阳的方法，能够使太阳能转换利用装置始终保持在太阳能吸收率最高的位置，控制方法简单，容易实现，可靠性也比较高，尤其在沙漠干旱地区这种强光照环境中，是一种能更好地吸收利用太阳能的好方法，可以广泛应用到太阳能路灯、热水器、太阳灶等太阳能转换利用装置中.【相关文献】[1]肖玉华，熊和金.基于ATmega8的双轴太阳跟踪器设计[J].电子设计工程，2010，3(18)：46-47.[2]郑小年，黄巧燕.太阳能跟踪方法及应用 [J].能源技术，2003，24（4）：149-151.[3]乔彩风，宋世军，何忠.数字视频监控系统的智能化实现[J].计算机与现代化，2007（12）：46-48.[4]许春东.嵌入式数字视频监控系统中串口通信的设计与实现[J].电子技术，2005（11）：61-64.[5]刘洋，白连平.太阳能光伏发电最大功率跟踪控制器的研究[J].节能，2008（12）：8-9.[6]卢琳，殳国华，张仕文.基于MPPT的智能太阳能充电系统研究[J].电力电子技术，2007，41（2）：96-98.[7]刘京诚，任松林，李敏，等.智能型双轴太阳跟踪控制系统的设计[J].传感器与微系统，2008，27（9）：69-71.。

本科毕业论文（设计）太阳能智能追光系统的设计摘要在太阳能发电系统中，如何将太阳能电池板的发电效率调节至最大状态，并克服太阳能发电效率低、能量不连续、工作不稳定的缺点，成为当前太阳能发电系统研究的重点。

太阳能的强度和方向不确定性，及光照间歇性等特点，给太阳能的收集带来了一定难度，传统的固定式太阳能残疾系统没有充分利用太阳的能量，吸收效率相对较低。

因此，太阳位置的自动追踪技术的研究，智能调节方向的太阳能支架的制作，对于提高太阳能的吸收效率，高效合理的利用太阳能，具有重要的研究价值。

本设计通过控制芯片对传感器的信号进行实时处理，驱动各个控制电机工作，实现对于太阳位置的实时更新，目的是为提高太阳能的收集效率，改善太阳能产品的利用程度。

关键词：太阳能，光敏电阻，89C52芯片，自动追踪技术The Design Of Solar Intelligent T racking Light SystemAuthor:Liu hai fengTutor: Bai xiao leiAbstractDuring the study of the solar power system ,the current major point is how to adjust the g enerating efficiency to an ultimate state and overcome the shortcomings of low efficiency,disc ontinuity of energy and operating instability.The uncertainty of both solar intensity and light d irection as well as illumination intermittent make it more difficult to collect solar energy.Beca use traditional fixed solar collection system doesn`t make full use of solar energy ,the absorpti on efficiency is low relatively.Hence,to research the technology of automatic tracking system for sun position and the pruduction of the solar holder to adjust direction intelligently is of gre at value for improving the absorption efficiency so as to utilize the solar energy properly and efficiently.The design of the sensor signal in real-time processing through controling chip, and to drive the control of motor wok.In order to update in real time the position of the sun for solar energy collection efficiency and improve the degree of utilization of solar energy products.key words:solar energy,photoresistance,89C52, the technology of automatic tracking system目录1绪论 (1)1.1 太阳追光系统的发展现状 (1)1.2 太阳能追光系统的设计思想 (1)1.3 太阳能智能追光系统的研究意义 (1)1.4 研究目标、研究内容和拟解决的关键问题 (2)2硬件设计 (3)2.1 主控制器 (3)2.1.1 主控制器的选用 (3)2.1.2 控制器的介绍 (3)2.2 驱动元件 (4)2.2.1 直流电机与步进电机的比较 (4)2.2.2 步进电机控制原理 (5)2.3 输入模块 (6)2.3.1 电压比较器 (6)2.3.2 光敏电阻 (6)2.4 硬件结构框图与原理图 (8)2.4.1 系统整体结构框图 (8)2.4.2 整体硬件原理图 (8)3方案研究 (9)3.1 基于挡板的传感部分方案 (9)3.2 接收系统方案 (10)4系统软件设计 (11)5智能追光算法 (12)6仿真与实验调试 (15)6.1 Protues仿真 (15)6.1.1 仿真原理 (15)6.1.2 软件仿真及调试 (15)6.1.3 仿真结果 (16)6.2 实验调试 (16)6.2.1 硬件调试 (16)6.2.2 解决过程 (17)6.3 PCB制版 (17)结束语 (18)参考文献 (19)致谢 (20)附录 (21)附录A：程序清单 (21)附录B：电路原理图 (24)附录C：PCB图 (25)附录D：实物照片 (26)1绪论太阳能既是一次能源，又是可再生能源。

太阳位置自动追踪系统的设计摘要：随着太阳能利用技术的进步，太阳能系统的效率和功率输出已经成为人们关注的焦点。

为了最大程度地提高太阳能系统的效能，太阳位置自动追踪系统应运而生。

本文将介绍原理以及实现方法，并对其应用前景进行谈论。

一、引言太阳能是一种清洁、可再生的能源，具有丰富的资源和宽广的利用前景。

然而，太阳能的效率受多种因素影响，其中太阳的位置是重要的影响因素之一。

传统的太阳能系统通常接受固定的安装角度来抓取太阳的光照，但因为太阳的位置在不息变化，这种固定角度的安装方式无法充分利用太阳能资源。

因此，对于提高太阳能利用效率至关重要。

二、原理原理基于太阳在天空中的运动规律。

太阳每天从东方升起，经过正午后逐渐西沉，最后在西方落下。

太阳位置自动追踪系统通过测量太阳的方位角和高度角，实时调整太阳能系统的朝向角度，以保持最佳的光照接见效果。

详尽而言，太阳位置自动追踪系统包含三个主要组成部分：太阳位置传感器、控制算法和驱动装置。

太阳位置传感器通常接受光电二极管或CCD摄像头来感知太阳的方位角和高度角。

控制算法负责依据传感器测量的太阳位置信息计算出太阳能系统的朝向角度，并将结果传递给驱动装置。

驱动装置依据控制信号调整太阳能系统的朝向角度，以实现太阳自动追踪。

三、太阳位置自动追踪系统的实现方法1. 太阳位置传感器的选择：太阳位置传感器是太阳位置自动追踪系统的核心组件，其准确度和响应速度直接影响系统的性能。

传感器的选择要思量其测量范围、灵敏度、抗干扰能力等因素，以满足太阳位置测量的要求。

2. 控制算法的设计：依据太阳位置传感器测量的太阳位置信息，控制算法需要能够快速准确地计算出太阳能系统的朝向角度。

控制算法可以接受传统的PID控制方法或更高级的模糊控制、神经网络控制等方法，以实现最优的追踪精度和响应速度。

3. 驱动装置的选型：驱动装置依据控制信号调整太阳能系统的朝向角度，常见的驱动装置包括电动驱动装置和液压驱动装置。

242 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering单片机技术• SCM Technology【关键词】单片机 太阳能 追光系统1 单片机的太阳能智能追光系统的设计思路目前大多数太阳能电池板阵列采用的固定式结构，无法使太阳能资源得到充分利用，无法有效解决发电效率低下的问题。

因此，各种太阳追踪装置被提上了历史的进程，比较普遍的有机械追踪的，有电子追踪的，还有用GPS 来追踪的。

电子追踪类的，一般都是科研单位或者大型企业为了进行某一项研究而专门设计制造的仪器设备，一方面精密高但容易损坏，另一方面造价高。

机械追踪类的，其内部一般都有发条和加速装置，由于没有使用软件来调整，其误差会随着时间的积累而变得越来越大。

GPS 则是比较高端的产品了，它对太阳能的判断已经超出了地球的范围，通过地外检测，控制大规模的太阳能电池矩阵来接受偏转方向。

它的精度极高，造价极其昂贵，目前大众还无法接受。

在这个大背景下，我们设计了一款太阳能智能降温追光系统，在最大限度的采集太阳能的同时，提高光电转换效率，降低功耗。

在保证成本低廉、结构简单的前提下，实现较高的跟踪精度和转换效率。

同时考虑到太阳能板的光电转换效率会随着环境温度的上升而降低，实验表明温度每上升一度，输出功率将减少0.4%～0.5%，大于45度会成倍减少。

所以有效地控制降温也是增强总体光电转换效率的重要途径。

基于单片机的太阳能智能追光系统设计文/刘正宇 李俊桥 孟凡星 刘向南我们搭建了太阳能智能降温追光系统的基础模型，其主要的设计思路如图1所示。

（1）硬件设计部分我们采用了四象限法放置的光敏电阻采集光信号，将幅值不同的电压信号传送到高速、低功耗、超强抗干扰的新一代STC12C5A60S2单片机中，该款单片机自带10位A/D 转换和抗干扰滤波电路，可以实现两两电压比较。

然后输出PWM 波驱动舵机转动，一直到光敏电阻产生相同的光照强度。

《太阳能追光系统毕业设计》摘要：本毕业设计旨在设计并实现一套高效的太阳能追光系统。

通过对太阳能光伏发电原理的深入研究，结合先进的控制技术，构建了一个能够实时跟踪太阳位置并自动调整太阳能电池板朝向以最大程度获取太阳能的系统。

该系统具有较高的精度和可靠性，能够有效提高太阳能的利用效率，为解决能源短缺问题提供了一种可行的解决方案。

一、概述随着全球能源需求的不断增长和传统能源的日益枯竭，开发可再生能源成为了当今世界的重要课题。

太阳能作为一种清洁、无污染且取之不尽用之不竭的能源，具有广阔的应用前景。

太阳能追光系统能够最大限度地利用太阳能，提高太阳能发电的效率，对于推动太阳能产业的发展具有重要意义。

二、太阳能光伏发电原理太阳能光伏发电是利用半导体材料的光电效应将太阳能直接转化为电能的一种技术。

当太阳光照射到太阳能电池板上时，电池板中的半导体材料会吸收光子能量，产生电子-空穴对。

在电场的作用下，电子和空穴分离，形成电流，从而实现太阳能到电能的转换。

太阳能电池板的输出功率与光照强度、电池板的面积、电池板的转换效率等因素有关。

三、系统总体设计（一）硬件设计1. 太阳跟踪传感器选用高精度的太阳跟踪传感器，能够实时检测太阳的方位和高度角信息，并将这些数据传输给控制系统。

2. 控制系统设计基于微处理器的控制系统，负责接收太阳跟踪传感器的数据，进行数据处理和算法运算，控制电机驱动太阳能电池板进行跟踪转动。

3. 电机驱动系统选择合适的电机驱动芯片，实现对电机的精确控制，确保太阳能电池板能够准确地跟踪太阳的运动。

4. 机械结构设计设计坚固稳定的机械结构，保证太阳能电池板在跟踪过程中的稳定性和可靠性。

（二）软件设计1. 数据采集与处理程序编写程序实现对太阳跟踪传感器数据的采集和处理，获取太阳的实时位置信息。

2. 跟踪控制算法设计先进的跟踪控制算法，根据太阳的位置信息实时调整太阳能电池板的朝向，使其始终与太阳光线垂直。

3. 通信接口程序设计与上位机通信的接口程序，实现系统参数的设置和运行状态的监测。

太阳能电池板自动追踪系统结构设计1目录1.课程项目任务书 (3)2.项目选题构思 (4)2.1选题的背景依据 (4)2.2 方案的分析 (4)2.3项目规划 (4)3.项目整体设计 (5)4.项目运行 (5)4.1三维设计图 (5)4.2实物设计 (8)4.3 整体调试 (8)5．总结与体会 (9)21.课程项目任务书本学期开展可编程控制系统设计与实现课程项目，是为了培养学生运用专业知识解决实际应用的能力，进一步加强一般控制系统的安装调试技能训练，引导学生进行项目任务要求分析及项目实施工作方法选择，建立创新意识、激发其对专业学习兴趣和热情，培养学生团队的工作作风。

2.项目选题构思2.1选题的背景依据目前对于能源大多行业还在使用传统的煤炭，电能等，而现在据国务院印发的“十四五”节能减排综合工作方案的通知可以明确看出未来的能源市场会被新型的绿色能源所据，太阳能无疑是非常好的选择，但是现在的太阳能收集装置大多都是靠着大的占地面积才能收集到能源，因为太阳会随着时间偏移，使得收集能量的效率大幅降低，这对于将太阳能运用到生活中无疑是不小的缺陷，同时在操作太阳能板块时操作不规范将会导致不小的能量损失，而本次项目的设计灵感无疑是由此产生的。

2.2 方案的分析我们先设计电路，进行仿真，然后再使用三维软件搭建结构。

我们在实物的顶端全方面安装的光敏电阻，连接到arduion主板，在电脑上使用的arduion软件进行编程，同时配对适应的步进电机，光敏电阻发出信号至主板，主板根据编程带动步进电机，使太阳能板可以精准的收集太阳能，同时因为可运动的结构使得需要的占地面积得到减少，可以大幅度的提高能力的收集率。

2.3项目规划3.项目整体设计本设计采用Arduino Nono来实现控制，用光敏电阻传递信号，本项目用到了两个步进电机，一个来控制控制横向运动，一个控制纵向运动。

利用光敏电阻接收信号，根据光敏电阻的信号。

4.项目运行4.1三维设计图机械三维装配图如图4.1-4.2所示。

目录摘要. (1)关键词. (1)Abstract . (1)Key words . (1)引言. (2)1 太阳能自动追光系统总体设计方案. (3)1.1 太阳运行的规律. (3)1.2 跟踪器机械执行部分比较选择. (3)1.3 本课题的机械设计方案. (5)1.4 跟踪方案的比较选择. (6)1.5 本设计的跟踪方案. (8)2.1 太阳能自动追光系统机械设计方案. (8)2.2 齿轮的选择. (8)2.3 底座的设计. (10)2.4 中心轴的选择. (11)2.5 轴承的选择. (11)2.6 抗风性分析. (12)3 控制系统设计. (13)3.1 系统总体结构. (13)3.2 光电转换器. (14)3.3 步进电动机. (14)3.4 单片机及其外围电路. (16)3.5 系统的流程图. (19)4 系统软件流程及调试. (20)4.1 主控制模块的软件设计. (20)4.2 光电跟踪模块程序设计. (21)4.3 视日运动轨迹跟踪模块程序设计. (23)4.4 实验观察数据分析. (23)5 结论. (24)参考文献. (26)致谢. (27)太阳能自动追光系统的设计机械电子工程专业学生韦忠爽指导老师侯建华摘要：目前，太阳能利用装置的放置位置大多是固定不变的，而一天当中太阳与太阳能利用装置的相对位置是时刻变化的，这也就无法保证太阳能利用装置时刻受到阳光直射，从而使太阳光能的利用率大大降低。

为了提高太阳能的利用率，设计一种循日追光系统，使太阳能利用装置最大限度的利用太阳光能。

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，机械部分分设计主要是通过步进电机1步进电机2的共同工作实现对太阳的跟踪；控制部分设计是基于单片机的自动控制系统，采用光电检测追踪模式，配合机械装置使系统更加稳定，提高了系统的追踪精度。

关键词：太阳能；循日追光；步进电动机；单片机The Design of Automatic Tracking SystemStude nt majori ng in Mecha ni cal and electrical engin eeri ng Li YanTutor Hou Jia nhuaAbstract: At present, the solar energy utilization device placed most of the position is fixed ,but the sun and solar energy utilization of the relative position of the device is ever-changing in the day , this is to guarantee the solar energy utilization device moment is direct sunshine , so that the sun light energy utilizatio n greatly reduced .In order to improve the utilizati on rate of solar en ergy, desig n a system of solar tracking, to make solar energy utilization device maximum use of the sun light energy .The solar tracking system of the mechanical part and control system part are designed. The mechanical part design is to realize the sun tracking through the joint work of stepper motor1and stepper motor 2; the control part desig n is the automatic con trol system based on sin gle chip, using photoelectric detect ion track ing mode, with the mecha ni cal device to make the system more stable, improve the system track ing accuracy.Key words: Solar Energy ；Solar Tracking ；Stepper Motor ；SCM引言随着经济发展和社会进步，自然资源被人为的任意开发和利用，面临枯竭的境地，人类的生活环境在大量自然资源使用过程中面临巨大的威胁，由于人类对自然资源的需求越来越高，因此，寻找可替代的新能源成为当务之急。