太阳能跟踪系统设计

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。

《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。

开题报告题目：太阳能自动跟踪系统设计目录1.设计背景 (3)1.1背景 (3)1.2国内外研究现状 (3)1.3.主要技术指标： (3)2.设计原理 (4)3.设计方案 (4)3.1光电转换器与光电转换电路 (4)3.2 AT89C51单片机 (6)3.3电源 (6)3.4步进电动机 (7)4.预期成果 (8)1.设计背景1.1背景太阳能作为一种清洁无污染的新能源,开发前景十分广阔。

然而由于太阳存在着低密度、间歇性、空间分布不断变化的特点，这对太阳能的收集和利用装置提出了更高的要求。

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。

而据测试,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，是使太阳能电池板随时正对太阳，集能器的主光轴始终与太阳光线相平行的动力装置，能显著提高太阳能光伏组件的发电效率。

太阳能跟踪系统的主要应用领域：（1）光伏领域的平板光伏发电和500倍以下的CPV系统；（2）光热领域的抛物面跟踪（如太阳灶、高温太阳能采暖、太阳能热化工等）；（3）太阳能槽式集热；（4）太阳能塔式热电等。

1.2国内外研究现状在太阳能跟踪方面，我国在1997年研制了单轴太阳跟踪器，完成了东西方向的自动跟踪，而南北方向则通过手动调节，提高了接收器的接收效率。

1998年美国加州成功的研究了ATM两轴跟踪器，并在太阳能面板上装有集中阳光的透镜，这样可以使小块的太阳能面板硅收集更多的能量，使效率进一步提高。

2002年2月美国亚利桑那大学推出了新型太阳能跟踪装置，该装置利用控制电机完成跟踪，采用铝型材框架结构，结构紧凑，重量轻，大大拓宽了跟踪器的应用领域。

目前，太阳追踪系统中实现追踪太阳的方法很多，但是不外乎采用如下两种方式：一种是光电追踪方式，另一种是根据视日运动轨迹追踪；前者是闭环的随机系统，后者是开环的程控系统。

太阳能自动跟踪发电控制系统的开发与设计摘要：当前,由于技术条件限制,光伏发电的转换效率很低,严重制约了太阳能发电的发展与普及,因此,在现有条件下,寻求一种实用的方式去提高太阳能的发电效率是非常必要的。

实践证明,太阳能的发电效率和太阳能电池板与太阳光线的角度有很大关系,太阳能发电中,太阳能电池板实时和太阳光线保持垂直能在很大程度上提高太阳能的发电效率。

本文针对如何提高太阳能发电效率的问题,提出了采用自动跟踪的方法,让自动跟踪系统对太阳的运动轨迹作出实时判断,从而使太阳能电池板实时和太阳光线保持垂直,提高光伏转换效率。

关键词：太阳能；自动跟踪；发电控制系统；开发与设计中图分类号：tk511 文献标识码：a 文章编号：1.引言地球上，无论何处都有太阳能，可以就地开发利用，不存在运输问题。

同时，太阳能也是一种洁净的能源，在开发和利用时，不会产生废渣、废水、废气，也没有噪音，更不会影响生态平衡。

但是，太阳能的利用有它的缺点：一是能流密度较低，日照较好的，地面上1平方米的面积所接受的能量只有1千瓦左右。

往往需要相当大的采光集热面才能满足使用要求，从而使装置地面积大，用料多，成本增加。

二是受大气影响较大，给使用带来不少困难。

本文设计一种基于gps定位及太阳方位计算的的太阳自动跟踪装置，该装置能自动跟踪太阳的运动，保证太阳能设备的能量转换部分所在平面始终与太阳光线垂直，提高设备的能量利用率。

与此同时加以风力发电机辅助发电给蓄电池充电，进而在夜间给路灯提供电源。

2 太阳能自动跟踪系统硬件设计2.1 太阳能自动跟踪系统的机械构成及工作原理太阳能自动跟踪系统的机械结构由太阳能电池板、减速电机、齿轮传动机构、基座等构成。

基座主要支撑和固定太阳能自动跟踪器。

当太阳照射角度发生变化时，垂直方向（y）和水平方向(x)的减速电机就会相应的通电转动，通过齿轮机构传动使太阳能电池板始终与太阳光线垂直，即获取到最大的太阳光照能量。

整个装置由机械部分和控制部分组成。

《太阳能电池板追日自动跟踪系统的研究》篇一一、引言随着科技的不断进步和环保意识的日益增强，太阳能作为一种清洁、可再生的能源，其利用效率与效益日益凸显。

太阳能电池板作为太阳能利用的核心设备，其性能的优化与提升成为研究的重要方向。

其中，太阳能电池板追日自动跟踪系统（以下简称“跟踪系统”）的研究与应用，对于提高太阳能的利用率和转换效率具有重要意义。

本文旨在探讨太阳能电池板追日自动跟踪系统的原理、设计及其实验结果，以期为相关研究与应用提供参考。

二、系统概述太阳能电池板追日自动跟踪系统是一种利用传感器和控制系统，实现对太阳运动轨迹实时追踪的系统。

该系统能够根据太阳的位置变化，自动调整太阳能电池板的朝向，使电池板始终面向太阳，从而提高太阳能的利用率和转换效率。

该系统主要由传感器模块、控制模块和执行模块等部分组成。

三、系统原理1. 传感器模块：传感器模块负责实时监测太阳的位置信息。

通常采用光电传感器或GPS定位系统等设备，实时获取太阳的位置数据。

2. 控制模块：控制模块是系统的核心部分，负责接收传感器模块传输的太阳位置信息，根据预设的算法计算出太阳能电池板需要调整的角度，并发出控制指令。

3. 执行模块：执行模块根据控制模块发出的指令，驱动电机等设备，实现对太阳能电池板的自动调整。

四、系统设计1. 硬件设计：硬件设计主要包括传感器、控制器和执行器等设备的选择与配置。

传感器应具备高精度、低噪声的特点，控制器应具备快速响应、高稳定性等特点，执行器应具备高精度、低能耗的特点。

2. 软件设计：软件设计主要包括传感器数据的采集与处理、控制算法的设计与实现等。

软件应具备实时性、准确性、可靠性等特点，能够实现对太阳能电池板的精确控制。

五、实验结果与分析通过实验验证，太阳能电池板追日自动跟踪系统能够实时监测太阳的位置信息，并根据计算结果自动调整太阳能电池板的朝向。

实验结果表明，该系统能够有效提高太阳能的利用率和转换效率，与固定安装的太阳能电池板相比，具有显著的优越性。

单片机太阳能跟踪系统设计摘要：本文介绍了一种基于单片机的太阳能跟踪系统的设计。

该系统通过使用光敏传感器和步进电机，能够实时跟踪太阳位置并自动调整太阳能电池板的方向，以最大程度地吸收阳光能量。

文章详细讨论了系统的硬件设计和软件编程，并进行了实验验证系统的有效性与稳定性。

引言：随着可再生能源的发展和应用，太阳能作为一种绿色能源正变得越来越普遍。

而太阳能电池板作为太阳能转换的核心装置，其工作效率直接受到太阳光照强度和入射角度的影响。

因此，设计一种能够实时追踪太阳位置的太阳能跟踪系统，对于提高太阳能电池板的能量转换效率具有重要意义。

1. 系统硬件设计1.1 光敏传感器光敏传感器是实现太阳位置检测的关键模块，其作用是测量光强度并转化为电信号。

在本设计中，采用光敏二极管作为光敏传感器，通过调整电路参数和选用适当的滤光片以提高传感器的灵敏度和稳定性。

1.2 步进电机步进电机是用于控制太阳能电池板偏转角度的执行器。

本设计中，选用具有较高精度和可控性的双相步进电机，通过调节步进电机的脉冲信号和相位控制信号，可以实现对太阳能电池板的精确调整。

1.3 控制电路控制电路是整个系统的核心部分，主要由单片机、驱动电路和电源组成。

单片机作为系统的主控制器，通过接收光敏传感器采集的信号，并经过一系列计算和判断，生成控制信号给步进电机实现调整。

驱动电路负责将单片机输出的信号转化为适合步进电机工作的电流信号，以驱动步进电机。

2. 系统软件编程2.1 信号采集与处理在软件编程阶段，首先需要进行光敏传感器信号的采集与处理。

通过ADC模块采集光敏传感器输出的电压信号，并借助数字滤波算法对其进行滤波和降噪处理，确保获取准确可靠的光强度数据。

2.2 太阳位置计算根据光敏传感器测量到的光强度数据，通过一定的数学模型和算法，可以计算出太阳的位置。

根据太阳位置的变化规律，可以判断出太阳的相对方位和倾角，从而确定太阳能电池板的调整方向。

2.3 步进电机控制根据太阳位置计算的结果，通过单片机输出的脉冲信号和相位控制信号，控制步进电机按照设定的步进角度和方向调整太阳能电池板的位置，使其始终面向太阳。

太阳光自动跟踪系统课程设计太阳光自动跟踪系统，听起来是不是有点高大上？其实说白了，就是一个能自动跟着太阳转的设备，简单点说，就是“阳光大追踪”。

你是不是已经想象到那个阳光照射下来，跟着阳光走，一直不离不弃的场景了？其实这就是太阳能发电的一个重要环节，咱们把它搞得聪明一点，让它自己动起来，追着太阳走，这样能更好地吸收阳光，提高发电效率。

不信？你往下看，保证让你眼前一亮。

咱得知道，太阳能发电要靠阳光。

你想呀，太阳一出来，咱们就等着吸收它的能量，但光照强度不同的时候，怎么能最有效地利用太阳能呢？这时候，咱们就得用太阳光自动跟踪系统了。

这个系统呢，通俗点说，就是给光伏电池板装上一双“眼睛”，让它能看到太阳，然后根据太阳的位置，自动调整角度。

就像咱们平常看电影的时候，电视遥控器能调节角度一样，太阳光自动跟踪系统就能调整光伏板的方向，使其始终对准太阳，保证最大限度地吸收太阳能。

你要是问，为什么不直接让太阳能板朝一个固定的方向就行了呢？唉，这问题可难不倒我。

因为太阳从早到晚的路径是不一样的。

早上从升起，下午落到西方，你要是把光伏板固定不动，太阳照射的角度就会一直变化，结果呢，电池板吸收的太阳能就不够多，效率也就大打折扣了。

对吧？就像你一整天都对着太阳背面站，怎么可能晒到好太阳？不过，太阳光自动跟踪系统就不同了，它能通过一系列巧妙的装置，全天候调节板子的角度，始终保持最优的光照位置。

这一切的核心其实就是那些传感器。

别看它们个头不大，作用可不小。

它们会感应太阳的位置，然后通过控制系统计算出光伏板应该转到什么角度。

然后，电机一启动，板子就开始转动，跟着太阳跑。

这过程啊，看着真是简单，实际操作起来，可是有一套复杂的技术在里面。

你想想，传感器得精确，电机得有劲，还得考虑到各种环境因素，比如风速、温度啥的。

这就像是在和太阳斗智斗勇，你追我赶，谁也不愿意掉队。

其实你仔细想想，太阳光自动跟踪系统就像是一个忠实的小跟班。

它总是默默地执行着它的任务，似乎没什么大不了的，但它的努力却决定了电池板的吸收效率。

“太阳能跟踪系统追日装置”旳设计与实现摘要：本追日装置是由STC51单片机、光敏三极管和云台等构成闭环控制系统，重要构成模块有主控模块、光能检测模块和云台控制模块。

在日照环境下，通过光能检测模块比较各方位日照强度，控制云台转动，使光能检测模块正对光源，实现追日功能。

本装置具有高效、简易旳特点，能应用于太阳能领域，以提高太阳能旳转换效率。

关键词：单片机，感光模块，云台控制The design and implementation of“Solar Tracking System”Zhang zhe Wen yi Yu hai(Science and Technology Innovation Center of Electrician and Electron, HuaZhong University of Science and Technology, WuHan 430074) Abstract：The Silversun device was made from STC51 MCU, PTZ composed of photosensitive transistor, and closed-loop control system.The main component modules are main control module, light detection module and PTZ control module.Meanwhile ,through light detection module to compare sunshine intensity and control PTZ rotation, it can devote to the device being in line to the light ,whichreaches the eternal function. This device has high efficiency, simple features, which can be applied to solar energy, to enhance solar energy conversion efficiency.Key Words：Microcontroller Unit, hotosensitive module, PTZ一、总体方案设计与论证1.方案旳设计与选择方案一：设计一种二维电机转动装置，通过单片机来控制两个电机旳转动，以实现对任意方向旳跟踪。