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电子产品创作设计课程项目设计论文题目：太阳能自动跟踪控制器设计院系: 电子工程学院班级: 020813作者：XXX(020813XX)XX(020813XX)XX(020813XX)XX(020813XX)XX(020813XX)西安电子科技大学太阳能自动跟踪控制器设计摘要：太阳能跟踪控制器是能够保持太阳能电池板随时正对太阳，使太阳光的光线随时垂直照射太阳能电池板的动力装置，能够显著提高太阳能光伏组件的发电效率。
由于地球的自转，相对于某一个固定地点的太阳能光伏发电系统，一年春夏秋冬四季、每天日升日落，太阳的光照角度时时刻刻都在变化，有效的保证太阳能电池板能够时刻正对太阳，发电效率才会达到最佳状态。
目前世界上通用的太阳能跟踪控制器都需要根据安放点的经纬度等信息计算一年中的每一天的不同时刻太阳所在的角度，将一年中每个时刻的太阳位置存储到PLC、单片机或电脑软件中，也就是靠计算太阳位置以实现跟踪。
采用的是电脑数据理论，需要地球上不同经纬度地区的特定数据和设定，一旦安装，就不便移动或装拆，每次移动完就必须重新设定数据和调整各个参数；原理、电路、技术、设备都很复杂，非专业人士不能够随便操作。
此次设计通过对太阳能自动跟踪控制器的研究设计，改进了以往传统太阳能设施。
本文简要介绍从硬件方面对太阳能自动跟踪控制器进行设计、制作，从而完善已有太阳能自动跟踪控制器的不足之处。
根据光敏电阻接收太阳光的强弱不等，控制电机的转动，从而调整太阳能接收装置的角度，使装置正对太阳，而更好的进行对太阳照射的接收。
此次设计电路运用双运放和两个电阻构成两个电压比较器，利用光敏电阻和电位器构成光敏传感电路。
从而使装置可以根据光线的强弱进行自动补偿。
根据光照的不同，控制继电器的导通，进而控制电机转动。
在太阳不停的偏移过程中，使电机转——停交替，从而使太阳能接收装置始终面朝太阳。
关键词：太阳能光敏传感器太阳能定位太阳能跟踪系统一、前述能源是人类面临经济发展和环境维护平衡需要解决的最根本最重要的问题。
太阳能自动跟踪装置设计摘要随着能源需求的不断增长和传统能源的禁限，太阳能作为一种可再生，环保且无限可用的清洁能源显得越来越重要。
但是由于其发电量受到日照角度的影响，因此需要设计一种能够自动跟踪太阳光线的装置，以最大化太阳能电池板的能量输出。
本文设计了一种太阳能自动跟踪装置，并对其原理、结构、控制系统以及实验结果进行了分析和评价。
实验结果表明，本文设计的太阳能自动跟踪装置可以有效提高太阳能电池板的能量输出，同时具有结构简单、节能环保等优点。
关键词：太阳能，自动跟踪，电池板，能量输出AbstractWith the continuous increase of energy demand and the limitations of traditional energy, solar energy as a renewable, environmentally friendly and unlimited clean energy is becoming more and more important. However, sinceits power generation is affected by the angle of sunlight, it is necessary to design a device that can automatically track solar rays in order to maximize the energy output of solar panels. In this paper, a solar automatic tracking device is designed, and the principle, structure, control system and experimental results are analyzed and evaluated. The experimental results show that the solar automatic tracking device designed in this paper can effectively improve the energy output of solar panels, and has the advantages of simple structure, energy saving and environmental protection.Keywords: solar energy, automatic tracking, solar panel, energy output.1.引言随着环保意识的提高和可再生能源需求的不断增长，太阳能作为一种非常重要的清洁能源被广泛应用于各个领域。
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AbstractWith 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目录第一章绪论 (5)1.1背景和意义 (5)1.2太阳追踪系统的国内外研究现状 (5)1.2.1光电追踪 (6)1.2.2视日运动轨迹追踪 (6)1.3论文系统设计方案 (8)1.3.1机械运动实现方案 (8)1.3.2控制系统方案 (9)第二章跟踪系统的设计构想及框架 (10)2.1 跟踪系统的设计要求 (10)2.2 跟踪系统的组成 (10)2.1.1.太阳能采集装置 (11)2.1.2.转向机构 (11)2.1.3.控制部分 (11)2.1.4.贮能装置 (12)2.1.5.逆变器 (12)2.1.6.控制器 (13)2.3 太阳照射规律 ............................................................................................ 错误!未定义书签。
新型高精度太阳自跟踪系统
引自节能减排全国竞赛官网
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科技作品特等奖
作品简介：
本产品中，我们采用了开环程序计算跟踪与闭环光强反馈调节相结合的办法，每隔六分钟计算一次当前太阳位置，并与上一次位置作差获得增量，驱动执行机构作出相应动作。
同时，原创性地通过照度测量装置来确定移动后的方位是否正对太阳；如有偏离，则展开补偿追踪算法找回正对
位置，提高了系统跟踪太阳的精度，实现了“精度反馈”。
当太阳被遮挡时，精度反馈测量装置无法捕捉到太阳光，可能给出错误的偏离信息。
为避免这种情况，我们设计了另一个照度测量装置，用来测量系统所处环境的光强，据此判定太阳是否处于可闭环跟踪状态，继而决定是否开启精度反馈。
引入“环境反馈”后，整个设计在具有高精度的基础上又有了全天候适应能力。
本设计的创新点主要有三个方面：建立了更符合实际的太阳位置矢量模型，获得了更为准确的太阳方位计算结果；引入精度反馈，实现了程序控制跟踪与光电跟踪的完美结合；引入环境反馈，在太阳不可测的情况下，能够自动切断精度反馈回路。
在制作完成后，我们多次实地测量，证明了我们的系统在闭环投运的时候具有1o以内的跟踪误差，达到了设计目标。
一种新型太阳能跟踪控制器的设计余蓓敏【期刊名称】《通化师范学院学报》【年(卷),期】2015(0)4【摘要】为解决光伏发电效率低、成本高等问题，本文分析了目前太阳能跟踪技术的现状和弊端，提出了一种四点式双轴光电跟踪与数据库跟踪相混合的新的跟踪技术来提高光伏发电效率的方法。
光照良好时采用光电跟踪模式，光线不佳时采用数据库跟踪模式，两种跟踪模式可以自动切换，保证了跟踪的精确性，大大提高了太阳能的发电效率。
这种方法成本低、效果好、精度高、易实现，可广泛应用于光伏发电系统。
%In order to resolve the problem of low efficiency and high cost in Solar Photovoltaic Generation,a new four-point biaxial solar tracking mode mixed with optical tracking and database tracking is presented af-ter the analysis of the research status and disadvantages for solar tracking controlling technique. The opti-cal tracking mode is at work when the light is strong,otherwise,the database tracking mode works. Au-tomatic switchover between these two modes improves the precision and generating efficiency simultane-ously. Due to the advantages of low cost,good effect,high precision and easy to achieve,this mixing tracking mode can be used extensively.【总页数】3页(P1-3)【作者】余蓓敏【作者单位】安徽电子信息职业技术学院电子工程系，安徽蚌埠233030【正文语种】中文【中图分类】TM914.4【相关文献】1.一种新型太阳能电池板跟踪装置的设计与实现 [J], 谢奇志;陈洪辉;耿其东;倪骁骅2.一种新型的对角型模糊变结构轨迹跟踪控制器设计 [J], 沈敏;高国琴;张建武3.一种新型的太阳能充电控制器的设计 [J], 顾志锋4.一种新型的太阳能充电控制器的设计 [J], 顾志锋5.一种新型太阳能热水控制器的设计与实现 [J], 李响; 姜周曙; 黄国辉因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
目录中文摘要 (3)英文摘要 (4)1 引言 (5)1.1 课题研究的背景和意义 (5)1.2 课题研究的现状 (5)1.3 课题研究的主要内容 (6)2 系统的总体设计方案 (7)2.1 跟踪方法 (8)2.1.1太阳轨迹跟踪方法的设计 (8)2.1.2 光电跟踪方法的设计 (10)2.2 机械结构的设计 (13)2.3 充电模块的设计 (14)2.3.1 充电策略的选择 (14)2.3.2 充电控制器的选择 (17)3 系统的硬件设计 (18)3.1 电源模块的设计 (19)3.1.1 24V到5V的转化 (21)3.1.1 24V到负15V的转化 (22)3.1.1 24V到15V的转化 (22)3.1.1 24V到12V的转化 (23)3.1.1 24V到-12V的转化 (23)3.2 光电检测模块的设计 (24)3.2.1 太阳方位检测模块 (24)3.2.2 太阳光强检测模块 (26)3.3 单片机控制模块 (28)3.3.1 单片机的选择 (28)3.3.2 外部时钟电路 (29)3.3.3 步进电机驱动电路 (29)3.4 蓄电池充电模块 (31)3.4.1 DC/DC变换电路 (31)3.4.2 MOSFET驱动电路 (33)3.4.3 电压采样电路 (34)3.4.4 电流采样电路 (35)3.4.5 蓄电池温度检测电路 (35)3.4.6 PWM方波设计 (36)4 电路仿真 (37)4.1 降压（BUCK）电路的仿真 (37)4.2 太阳光强和方位检测电路的放大电路的仿真 (37)结论 (38)致谢 (39)[参考文献] (40)附件1： (44)附件2： (45)太阳自动追踪系统设计摘要：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。
高精度太阳能自动跟踪装置的研制张磊郑喜贵（郑州科技学院河南郑州450064）摘要：太阳能自动跟踪技术的发展对有效提高太阳能利用率具有重要的现实意义，本文介绍了太阳能自动跟踪的原理与种类，则重点介绍了高精度双轴跟踪混合控制的自动跟踪方式、控制电路、检测电路与双轴机械机构的构成，实践证明该装置自动跟踪误差低、性能稳定，提高了光伏电池效率，该装置机构简便、成本低具有重要的实用推广意义。
关键词：太阳能自动跟踪控制双轴机构Development of Automatic Tracking Device of High Precision Solar EnergyZhang Lei．Zheng Xigui(Zhengzhou Institute of Science&Technology,Zhengzhou，He'nan 450064)Abstract: the development of solar automatic tracking technology has important practical significance to improve the rate of utilization of solar energy. This paper introduces the principle and types of solar automatic tracking, and a high precision double track automatic tracking mode, hybrid control circuit, detection circuit and biaxial mechanical mechanism. The practice proved that the automatic tracking device error is low, stable performance; improving the efficiency of photovoltaic cells, practical significance of the device is simple, low cost.Keywords: Solar energy；Automatic tracking；Control；Biaxial mechanism随着现代工业的高速发展，能源需求快速增长，而煤、石油与天然气等传统能源的大量开采使用，使传统能源濒临枯竭，与此同时还带来了大气污染、天气变暖等环境问题。
高精度太阳跟踪传感器与控制器的研究的开题报告一、课题背景在太阳光伏发电领域，追踪太阳的光合成角度可以有效提高光伏电池组件的发电效率，并提高发电量。
因此，高精度太阳跟踪系统成为光伏市场中一个重要的研究方向。
本课题旨在设计研发一种高精度太阳跟踪传感器与控制器，以优化光伏发电系统的发电效率与发电量。
二、研究目标1. 设计一种高精度的太阳跟踪传感器，该传感器可以实时感知太阳光的强度和角度，并输出相应的电信号，以实现对太阳方位的追踪。
2. 设计一种高精度的太阳跟踪控制器，该控制器可以根据太阳跟踪传感器的输出信号，自动控制光伏板的角度和姿态，以使太阳光垂直照射到光伏板上，从而提高光伏系统的发电效率和发电量。
三、研究内容1. 确定太阳跟踪传感器的光学结构和传感器的输出信号。
2. 采用单片机设计太阳跟踪控制器，编程控制光伏板的角度和姿态。
3. 进行大量的实验验证，测试系统的发电效率和发电量。
四、研究方法和步骤1. 确定太阳跟踪传感器的光学结构和传感器的输出信号。
2. 采用 Matlab 进行仿真分析，确定控制器的控制策略，然后利用单片机进行硬件设计和编程。
3. 搭建实验平台，测试太阳跟踪系统的实际发电效率和发电量。
五、预期成果1.设计一种高精度的太阳跟踪传感器，该传感器可以实时感知太阳光的强度和角度，并输出相应的电信号。
2.设计一种高精度的太阳跟踪控制器，该控制器可以根据太阳跟踪传感器的输出信号，自动控制光伏板的角度和姿态，以使太阳光垂直照射到光伏板上，从而提高光伏系统的发电效率和发电量。
3. 根据实验分析得出高精度太阳跟踪系统的优化角度和姿态，实现了对光伏板的最佳追踪跟踪，提高光伏系统发电效率和发电量。
六、研究难点1. 光学系统的设计，确定输出信号的准确性和稳定性；2. 单片机编程，实现控制器的自动控制，确保实现最佳追踪控制；3. 实验过程中，需要考虑光强度受天气变化等多种因素影响，确保实验结果的可靠性。
七、参考文献1. 范荣亮，王晓晔，吴晓明，等. 太阳能跟踪装置[J]. 电力电子技术，2007(11)：73-75.2. 李伟伟，张峰. 基于单片机的太阳能跟踪控制系统设计[J]. 应用电子技术，2014(4)：142-144.3. Smith R.G.。
“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。
毕业设计(论文)题目基于CMOS图像传感器的太阳跟踪控制器的设计系别动力工程系专业班级测控技术与仪器专业08K1班学生姓名Xxx指导教师xx2012年6月基于CMOS图像传感器的太阳跟踪控制器的设计摘要为了解决能源危机问题、实现可持续发展、构建绿色环保社会，世界各国都在积极开发利用太阳能资源。
太阳能的利用已经渗透到社会各方面，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和发展。
为提高太阳能利用效率而进行太阳自动跟踪控制器的研究，有着重大而深远的意义。
在分析比较了国内外常用的几种跟踪方式后，设计了一种基于COMS图像传感器的太阳自动跟踪控制器,上位机实现VC++与Matlab联合编程,实时控制图像传感器获取太阳光斑图像，经Matlab计算,得到太阳光斑质心坐标与图像中心坐标的偏差,转化为水平和俯仰的步进电机需调整的步数,进而实时调整平面镜跟踪装置,使太阳光斑始终在图像中心位置。
实验结果表明,该装置实现了太阳自动跟踪的目的,具有较高的跟踪精度。
本课题完成了跟踪控制器的硬件设计和软件设计。
硬件设计主要包括：跟踪器控制电路、步进电机驱动电路、图像采集电路、限位信号采集电路和串口通讯电路等。
软件设计主要包括：采用Visual C++编写人机交互控制平台、设计MATLAB算法进行图像处理并获取跟踪偏差、基于MCC实现VC++与MATLAB联合编程。
通过对实测数据的分析表明:在该系统中,高度角跟踪绝对误差和方位角跟踪绝对误差均在要求范围内,采用图像传感器对太阳进行跟踪后,得到了很高的精度,且可靠性提高。
实验结果表明，跟踪控制器在可靠性、跟踪精度、抗干扰性等方面均得到了有效的提高。
最后，给出了本课题的工作总结和进一步研究的方向。
关键词: 太阳自动跟踪;CMOS图像传感器;步进电机; VC++THE DESIGNING OF AUTO-TRACKING CONTROLLER BASED ON CMOSIMAGINE SENSORAbstractDesign and Realization of Solar Auto-tracking Controller Based on CMOS Image Sensor In order to solve the energy crisis, achieve sustainable development and building a green community, countries in the world are actively developing the use of solar energy resources. The use of solar energy has penetrated into all aspects of society, but the solar energy utilization efficiency is low impact and this issue has been hindering the popularization of solar energy technology. To improve the efficiency of solar energy utilization, the research of automatic sun-tracking controller has important and far-reaching significance.In the analysis and comparison of several commonly used at home and abroad tracking mode, A solar automatic tracking controller based on CMOS image sensor is designed. Its host computer achieves a joint programming of VC++ and Matlab, and obtains the sun spot image by real-timely controlling the image sensor. The deviation between sun′s mass center coordinates and image center coordinates is calculated by Matlab. The calculation is converted into the steps of the level and pitch stepper motor to be adjusted. Real-time adjustment of plane mirror tracking device is achieved, so that sun spot has always being the center of the image. The experimental results show that the device automatically tracks the sun, and has high tracking accuracy.The subject completed a tracking controller hardware and software design. Hardware design including: tracking control circuit, stepping motor drive circuit, image acquisition circuit, limit the signal acquisition circuit and the serial communication circuit. Software design including the design of Visual C++control platform for the preparation of human-computer interaction, design MATLAB algorithms for image processing and acquisition track bias, VC and MATLAB based MCC joint programming. Measured by the experimental analysis of the data shows that: In this system, the average error of height degree tracking and the average error of azimuth degree tracking can meet the requirements of the system. The results and analysis of theexperiment show that, sun-tracking controller achieved the desired results in reliability, tracking accuracy and interference immunity.Finally, this thesis summing up the work and gives the direction of further study.Key Words:solar automatic tracking; CMOS image sensor; stepper motor; VC++目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 课题研究的背景及意义 (1)1.2 国内外太阳跟踪的研究现状及发展现状 (2)1.3 本课题的主要内容及章节安排 (3)2 太阳跟踪控制器整体方案设计及图像采集 (5)2.1系统总体设计 (5)2.2 CMOS图像采集 (5)2.2.1 图像传感器选型 (5)2.2.2图像采集方案选择 (5)2.2.3 图像预处理 (6)2.2.4光斑质心定位 (8)2.2.5获取步进电机校正步数 (10)2.2.6图像处理结果分析 (11)3 太阳跟踪控制器的硬件设计 (14)3.1硬件总体设计方案 (14)3.2控制器电路 (14)3.3步进电机驱动器 (15)3.4 限位装置 (16)3.5串口通讯电路 (17)4 太阳跟踪控制器软件部分设计 (18)4.1主函数模块 (18)4.2参数设置模块 (19)4.3太阳角度计算及数据处理模块 (20)4.3.1太阳角度计算模块 (20)4.3.2数据处理模块 (21)4.4图像处理模块 (22)4.5 PC机与单片机通信模块 (23)4.5.1利用Windows API函数实现串口操作 (23)4.5.2 PC机与单片机通信协议 (23)4.6控制平台手动调整模块 (24)4.7控制平台太阳图像动态显示模块 (26)4.8 VC与MATLAB联合编程模块 (29)4.9 单片机通信及控制部分 (29)结论 (31)参考文献 (33)致谢 (35)1 绪论1.1 课题研究的背景及意义能源是人类赖以生存和发展的物质基础。
