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基于ARM太阳能光伏板自动跟踪系统的设计朱宇;袁志远【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2013(21)8【摘要】To ARM 11 processor as main control chip embedded photovoltaic automatic control program, from the sunflower solar photovoltaic panels,photo sensitive resistance, photodiode, motor, three-dimensional scaffolds and ARM11. The system through the comparison of photosensitive resistance, combined with the three eye insects recognition direction characteristic, by a ARM 11 system control of multiple motor drive, drive motor rotates automatically, so that a plurality of sunflower solar photovoltaic panels and solar light to maintain the best angle. In order to achieve more than one machine and the automatic tracking sun, the experimental results show that the system can effectively improve the utilization rate of solar energy but also save a lot of cosl.%以ARM 11处理器为主控芯片的嵌入式光伏自动控制方案,由葵花太阳能光伏板,光敏电阻,光电二极管,电机,立体支架和ARM11组成.该系统通过比较光敏电阻的大小,并结合三只眼昆虫识别方向的特点,由一个ARM11系统控制多个电机驱动器,驱动电机自动旋转,使多个葵花太阳能光伏板与太阳光保持最佳角度.从而实现一机多能和对太阳的自动跟踪,实验结果证明该系统不但能有效地提高太阳能的利用率同时还能节约大量的成本.【总页数】3页(P191-193)【作者】朱宇;袁志远【作者单位】西安科技大学计算机科学与技术学院,陕西西安710054【正文语种】中文【中图分类】TP27【相关文献】1.基于PLC的太阳能自动跟踪系统软件设计研究 [J], 张春梅2.基于单片机的双轴太阳能自动跟踪系统设计 [J], 陈天元;沈超;夏咸武3.基于太阳能的车载式自动跟踪系统设计 [J], 梁美丽;程静涛4.基于单片机的光伏板自动跟踪系统设计 [J], 闫星源; 段宇凡; 张航; 杨昌登; 盖新鹏; 任守华; 李少飞5.基于正交测光的双轴太阳能自动跟踪系统设计 [J], 赵惠;杨征瑞;陈志毅因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于单片机的太阳能电池自动跟踪系统的设计-图文(精)————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：第24卷第3期V ol 124 N o 13长春师范学院学报(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(福建莆田学院电子信息工程系,福建莆田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阳光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 (20[收稿日期]2005-06-05[作者简介]薛建国(1965-,男,福建莆田人,福建省莆田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阳光自动跟踪系统设计方案,该系统不仅能自动根据太阳光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。
基于ARM的太阳能供电照明系统设计
王国义
【期刊名称】《佳木斯大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2016(034)001
【摘要】通过对太阳能发电技术的研究,设计了一种基于ARM的太阳能供电照明系统,该系统主要有太阳能电池板,控制器、逆变器和蓄电池组成,系统可以直接给直流负载供电,通过逆变器也可以给交流负载提供电能,系统充分利用太阳能,安全,高效为用户提供电能.
【总页数】3页(P79-81)
【作者】王国义
【作者单位】安徽机电职业技术学院,安徽芜湖241000
【正文语种】中文
【中图分类】TM615
【相关文献】
1.基于ARM的便携式照明电器智能检测系统设计 [J], 吕潇;邹定东;幸福
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4.用于LED照明的太阳能供电系统设计 [J], 徐敏锐;卢树峰;黄奇峰;王忠东;杨世海
5.太阳能供电的LED照明系统设计 [J], 陈广滨
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ARM7处理器太阳能光伏发电自动跟踪控制系统
刘阳;匡博;张体勇
【期刊名称】《电源技术》
【年(卷),期】2014(038)001
【摘要】目前光伏发电的一个应用瓶颈是发电效率低,制约了光伏发电的应用和发展.设计自动跟踪的光伏发电系统是提高光伏发电效率的一种重要途径.自动跟踪系统有利于使太阳光线尽可能地垂直入射于太阳电池板,使电池板最大限度地获得太阳辐射能量.从工程应用实际出发,采用ARM7处理器为主控芯片,设计了光伏发电自动跟踪控制系统及嵌入式光伏MPPT控制方案.该系统由太阳跟踪器和二维平面支架控制器组成,通过GPS提取相应数据,计算出太阳的高度及方位角度.而后通过PWM调速方式驱动电机,对光伏发电二维平面支架进行适当调整,从而实现对太阳的自动跟踪.实验结果说明该控制器能有效地提高太阳能的利用率.
【总页数】3页(P87-89)
【作者】刘阳;匡博;张体勇
【作者单位】河北交通职业技术学院,河北石家庄050035;河北交通职业技术学院,河北石家庄050035;河北交通职业技术学院,河北石家庄050035
【正文语种】中文
【中图分类】TM914
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基于ARM的光伏追日单轴控制系统发布时间：2022-06-22T13:16:55.342Z 来源：《科技新时代》2022年6期作者：许金博 1柳星2 [导读] 目前存在的光伏追日系统在控制方式上都存在同样的问题：追日步进电机时刻运行，从未停歇，存在浪费用电和机械疲劳运行等问题。
1陕西长岭电子科技有限责任公司 721006 2陕西长岭光伏电气有限公司 721006摘要摘要：目前存在的光伏追日系统在控制方式上都存在同样的问题：追日步进电机时刻运行，从未停歇，存在浪费用电和机械疲劳运行等问题。
文章主要介绍以ARM为控制核心，结合光控与时控的优点，并在此基础上提出适时进入节能的睡眠模式，最大程度地减少追日系统能耗的控制方法。
实测结果表明，该算法具有减少系统耗电、减少机械传动系统损伤等优点。
关键词：光伏追日控制系统； ARM；光伏发电【引言】随着人口的持续增长和工业的不断发展，全球能源危机和大气污染问题日益突出，减少排放，开发利用可再生能源和各种绿色能源成为人类的主要任务。
因此，深入研究利用太阳能，对我国乃至全世界的可持续发展都有极其重要的现实意义及战略意义。
传统的太阳能电池板大都采用固定式安装，即电池板固定在某个角度，不随太阳位置的变化而变化，严重影响光电转化效率。
据推算：如果光电系统与太阳光线角度存在 25 度偏差，就会因垂直入射的辐射能减少而使光伏阵列输出功率下降 10%左右。
一年四季春夏秋冬，白天到晚上太阳的起落，太阳光。
线角度时刻都在变化。
为了提高光电转化效率，人类设计了追日系统，通过单片机或 ARM等自动化控制元器件结合伺服电机构建了单轴追日系统和双轴追日系统。
单轴追日系统结构相对简单，投入少，但效率低，双轴追日系统投入大，效率最高，基本可以实现光伏电池板时刻正对太阳。
1 设计内容及技术指标1.1 追日控制器总体目标本产品的研发目标是价格便宜、性能可靠，同时与其他类似产品电气接口相近，有一定的互换性。
・1102・计算机测量与控制.2009.17(6)ComputerMeasurement&Control文献标识码:A控制技术文章编号:167124598(2009)0621102204中图分类号:TP273.5基于ARM的太阳跟踪控制系统设计向平,毕玉庆,程建民,陈方(西北工业大学机电学院,陕西西安710072)摘要:为了改进对太阳的跟踪精度,提高太阳能的利用率,设计了一种基于ARM的新型的太阳跟踪控制系统;该系统利用32位ARM嵌入式微处理器芯片LPC2290作为控制器,通过程序对跟踪机构水平、俯仰两个方向的控制,实现对太阳的全跟踪;并在此基础上利用安装在跟踪机构上的角度传感器,对跟踪机构进行定时的误差校正,改进跟踪的精度;通过试验阶段的运行分析,此设计跟踪精度能够满足碟式太阳能热发电的需要,系统性能稳定,成本较低,功能扩展性强,具有较高的实用价值。
关键词:ARM;太阳能热发电;太阳跟踪DesignofaSun-ARMXiang,,,ChenFang(Instituteof,PolytechnicalUniversity,Xi’an710072,China)Abstract:Intrackingthesunandincreasetheutilizationofsolarenergy,anewtypeofsolartracki ngcontrolsystemison.Thetrackingsystemusesa32ARM(AdvancedRISCMachines)embed dedmicroprocessorasacontroller.Itachievesentiretracktothesunbycontrollingonthetwodir ectionsofLevelandpitching.Andonthebasis,thetrackingsystemtimelycorrecterrorstoimpro vetheaccuracyoftrackingbytheanglesensorinstalledinthetrackmechanicaldevices.Bytheop era2tionanalysisofthepilotphase,trackingaccuracyofthedesigncanmeettheneedsofsolarthe rmalpowergeneration,systemperformanceisstable,cheap,highlyfunctionalexpansion.Itsh owshighpracticalvalue.Keywords:ARM;solarthermalpowergeneration;solartracking0引言太阳能作为一种清洁,可再生能源,存在密度低、间歇性、空间分布不断变化的问题。
基于ARM的太阳跟踪控制系统设计
刘路路;黄祥康;邱选兵;魏计林
【期刊名称】《电子科技》
【年(卷),期】2013(026)006
【摘要】为提高跟踪式聚光光伏系统的发电效率,设计了一种基于ARM的太阳自动跟踪控制系统.系统采用视日运动与四象限传感器反馈相结合的太阳方向判断方法,同时增加了独立的光强传感器以确定是否启用跟踪系统(如阴天、雨天)；论述了跟踪控制系统的机械结构及软硬件电路设计.测试结果表明,该跟踪系统功耗低、性能可靠且控制精度高(±1.5°),并可实现高精度跟踪太阳,满足了聚光光伏发电控制要求.
【总页数】4页(P10-13)
【作者】刘路路;黄祥康;邱选兵;魏计林
【作者单位】太原科技大学应用科学学院,山西太原030024;太原科技大学应用科学学院,山西太原030024;太原科技大学应用科学学院,山西太原030024;太原科技大学应用科学学院,山西太原030024
【正文语种】中文
【中图分类】TG156
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1.基于ARM的太阳跟踪装置闭环控制系统设计 [J], 向平;张晋;高洁
2.基于ARM的太阳跟踪控制系统设计 [J], 向平;毕玉庆;程建民;陈方
3.基于ARM的太阳跟踪控制系统设计 [J], 毕玉庆;向平
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基于ARM的太阳能发电控制系统目前,我国国内太阳能自动跟踪器主要有：压差式太阳能跟踪器,控放式太阳跟踪,时钟式太阳跟踪器,比较控制式太阳跟踪器。
纯机械式的跟踪器和时钟式的机电跟踪器精度偏低,本系统采用了精度相对较高的光敏电阻控制的双轴太阳跟踪器的控制方式使光伏电池始终朝向太阳；在天黑后,能够使电池板重新朝向东方,实现日循环运行。
太阳能发电控制系统传感器结构立柱转动式跟踪器步进电机固定在底座上,主轴及其支撑轴承安装在底座上面（主轴相对于底座可以转动）,转动架以及支架固定安装在主轴上,光伏电池、步进电机安装在支架上面（光伏电池相对于支架可以转动）,步进电机的输出轴连接在光伏电池上。
当光线发生偏移,控制部分发出控制信号驱动步进电机带动转动架以及固定在转动架上的主轴、支架以及光伏电池转动；同时控制信号驱动步进电机带动光伏电池相对与支架转动,通过步进电机步进电机的共同工作实现对太阳方位角和高度角的跟踪。
MPPT控制器扰动电阻R和MOSFET串连在一起,在输出电压基本稳定的条件下,通过改变MOSFET的占空比,来改变通过电阻的平均电流,因此产生了电流的扰动。
同时,光伏电池的输出电流和输出电压亦将随之变化,通过测量扰动前后光伏电池输出功率和电压的变化,以决定下一周期的扰动方向,当扰动方向正确时太阳能光电板输出功率增加,下一周期继续朝同一方向扰动,反之,当太阳能光电板输出功率减少时,表示扰动方向错误,下一周期朝反向扰动,如此反复进行着扰动与观察来使太阳能光电板输出达最大功率点。
系统硬件设计系统的主控制电路在整个设计中占有重要地位,它主要对主回路进行控制,保证MPPT算法有效实现,使DC/DC变换保持恒压输出,且与LCD的人机接口通信。
它还在对蓄电池充放电的控制电路起着重要的作用。
首先它对光伏电池功率的有效跟踪,使得蓄电池的充电可以得到最大功率的恒压电流。
从而避免了光伏电池能量的浪费。
其次,主控制器控制的恒压电流也使设计恒压充电的充放电电路变的容易。
基于ARM9的太阳能追踪光伏发电系统摘要：提高硅光太阳电池的输出功率是光伏系统研究的重要方向，跟踪系统能够大大提高太阳能的利用率。
依据高精度的太阳位置算法，结合太阳光光源位置传感器，利用32位ARM(Advanced RISCMachines)嵌入式微处理器芯片作为控制器，通过程序对跟踪机构水平、俯仰两个方向的控制，实现对太阳运动轨迹的全向跟踪。
此设计跟踪精度能够满足太阳能光伏发电的需要，系统性能稳定，成本较低，实时性好，功能扩展性强，具有较高的实用价值。
关键词：ARM; 太阳能；自动跟踪；光伏0引言能源问题已经成为影响人类发展的重大问题。
太阳能是一种清洁，可再生能源，但存在着密度低、间歇性、空间分布不断变化的问题。
目前太阳能发电存在的主要问题是太阳电池的转换效率低，并且输出特性受外界环境因素影响大，电池表面温度和光照强度的变化都可以导致输出特性发生较大的变化【1】。
如何在现有的光电转换技术的基础上，最大限度地提高太阳电池的转换效率是光伏系统研究的重要方向。
对太阳进行追踪是提高利用率的一种途径，主要有两种方式：光电式和机械式。
光电式又称为被动式跟踪，优点是不受设备放置地点影响，能直接找到光源所在位置，缺点是受环境影响较大。
尤其在多云或阴天时; 机械式又称为主动式光源跟踪，优点是不受环境影响，由程序计算出太阳位置。
控制电机跟踪太阳，缺点是需要预先输入设备放置地点的经纬度数据，并且需要系统运行的实时时间数据。
现整合两种跟踪方式的优点，采用基于32位ARM 嵌入式微控制器来构建平台，利用GPS 系统传回的经纬度和时间数据结合光源传感器传回数据，通过对跟踪机构进行水平、俯仰的两个自由度的控制，实现对太阳的全跟踪。
1系统硬件功能及结构本系统总体硬件部分由控制部分、监控部分和双轴动力系统三部分组成。
控制部分主要包括ARM 主控板、存储单元、液晶显示单元、键盘，网卡，GPS 模块，光源传感模块；双轴动力系统主要包括机构支架、硅光电池、电机及驱动器，直流逆变器，蓄电池，充电控制器；监控部分主要包括ARM 主控板、存储单元、液晶显示单元、键盘，网卡。
整个跟踪系统硬件框图如图1所示。
图1系统硬件组成1.1． ARM 主控板介绍本文选用S3C2410处理器作为控制核心，S3C2410是Samsung 公司基于ARM 公司的ARM920T 处理器核，采用0.18um 制造工艺的32位微控制器。
该处理器拥有：独立的16KB 指令Cache 和16KB 数据Cache ，MMU ，支持TFT 的LCD 控制器，NAND 闪存控制器，3路UART ，4路DMA ，4路带PWM 的Timer ，I/O 口，RTC，8路10位ADC ，Touch Screen 接口，IIC-BUS接口，IIS-BUS 接口，2个USB 主机，1个USB 设备，SD 主机和MMC 接口，2路SPI 。
S3C2410处理器最高可运行在203MHz 。
以S3C2410为核心构成的ARM 主控板，配备丰富的资源和通用设备接口。
利用芯片自带的网路控制器能够实现基于网络的远程通信；实现彩色液晶显示和触摸屏控制；通过4路IO 1路4位数据GPS 模块进行数据交换。
采用ARM 作为主控核心有外设丰富，易于扩展，方便联网远程控制，便于系统电能节能管理等优点。
1.2． 光源传感器模块太阳位置由高度角和方位角确定，可以分别检测太阳光镜像和轴向的偏移来确定太阳光源的位置。
在高度角和方位角跟踪是分别用四只光敏二极管作为感受光照的光敏元件。
8只光敏电阻安装在一个平行于硅光电池的平面内，每两个为一组被中间隔板隔开，对称的放在隔板两侧。
传感器俯视结构如图2所示。
每组光敏电阻与一个电位器串联组成分压电路，电路如图3所示，图中VCC 为输入电压，①为输出电压。
当硅光电池对准太阳时，太阳光垂直照射在光敏电阻上，四个象限的光敏电阻感光量相等，输出电压相等，通过调节与光敏电阻串联的电位器使该情况下①的输出电压为高电平。
当太阳光略有偏移时，隔板的阴影落在其中一只光敏电阻上，使各象限光敏电阻感光量不等，输出电压也不相等。
将阴影遮盖的光敏电阻电路①的输出电压调整为低电平。
根据四象限同时输出的四位高低电平确定电机的转向，控制相关继电器的动作。
当转到太阳光与硅光电池重新垂直时，四象限光敏电阻输出相同电平，继电器断开，电机停转。
该方法的特点是，测量精度高、电路简单、易于实现跟踪。
1.3． GPS 模块卫星发送的GPS 信号经天线和射频连接器进入到射频集成电路，信号转换成频率L 。
=1575.42 MHz ；再将该信号传人到数码信号处理器中解译出GPS 卫星所发送的导航电文，解算出测点的三维坐标、时间等信息。
将处理完的信息存储到32位的处理器中，并由串口输出串行数据。
本文所使用的GPS 模块为8通道的GPS 接收机，可连续追踪GPS 卫星，实现快速定位。
采用NMEA —0183协议，NMEA —0183是美国国家海洋电子协会定制的，其数据格图2：光源传感器俯视图其中D1、D2；D3、D4；D5、D6；D7、D8分别串联图3：光源传感器电路图式设置为1个起始位，8个数据位，1个停止位，无奇偶校验，波特率默认为4800。
NMEA —0183输出数据为ASCII 码，语句包括GPGGA 、GPGLL 、GPGSA 、GPRMC 等，其内容主要有经度、纬度、高度、速度、时间、日期等。
根据本文需要，从内容中摘选经度、纬度、时间、日期等四项信息送入ARM 进行处理。
1.4． 太阳坐标模型【2】太阳坐标模型根据不同的跟踪方式而有差异，对于交大的跟踪系统多采用方位-俯仰跟踪方式。
在该方式下，在任意时刻，地球上任一点的太阳位置与该时刻太阳赤纬角δ太阳时角τ以及该点的地理纬度Φ有关，在此不论南北Φ一律取正。
即太阳高度角h 和方位角φ分别为：sinh sin sin cos cos cos sin cos sin /cosh t φδφδϕδω=+⎧⎨=⎩（1）跟踪系统也是基于上述公式。
但是为了减轻系统的运算负担进行了线性拟合，对高度角拟合后得到的近似数据是角度每月变化约为8°；纬度每增加1°角度增加1°；13点前每小时角度增加2°，13点后每小时减少2°；方位角近似于每小时变化17°。
2 系统的软件设计由于本系统外设较多，功能复杂，因此将LINUX 系统移植进ARM 。
软件设计任务主要是在移植操作系统的基础上，设计控制系统的应用程序，其主要目标就是在总体设计和硬件设计的基础上设计软件任务模块，完成每个模块功能。
本系统一共设有3个任务：跟踪任务、界面交互任务、通信和网络服务任务。
本系统的主程序是后台程序，按特定顺序完成系统功能。
首先完成各种初始化，然后进入各个能模块，并且根据优先级的不同进行合理的调度。
在主程序循环过程中，同时监控其他功能模块，进行中断响应。
为了增加系统的运行效率同时减少机械部件的运行负担，系统每十分钟进行一次循环调整，其余时间进入休眠状态以节省电源。
3 实验装置结果验证3.1. 太阳能电池板转换效率对比使用两套完全相同的20W光伏发电系统，其中一套硅光电池朝南固定，另一套自动跟随太阳。
测量两套系统向电池充电时的电流和电压，所得数据如表1所示。
由表中数据计算可知，20W自动追光太阳能系统运行9小时能比传统固定式系统增加25.18W·h的电量。
系统所采用云台垂直最大能支撑150W硅光电池板，此时理论增加功率为25.18W·hｘ(150W/20W)=188.82W·h3.2. 系统功耗计算本系统采用型号为ALW-301的室外全方位载重云台，水平转速6°/s，垂直转速3°/s。
水平负载25Kg，垂直负载12Kg。
云台横纵向同时运行时功耗为25Vｘ0.34A＝8.38W静止时由于前端继电器隔绝电流回路，因此功耗为零工作态累计时间： 2min合计为0.033h (从早晨9时到下午6时，每10min调整一次，每次调整用时2.5s)控制核心功耗为220Vｘ0.015A＝3.3W工作时间从上午10点到下午6点共9小时系统日总功耗=8.38Wｘ0.033h＋3.3Wｘ9h=29.98 W·h因此系统运行一天增加能量为188.82W·h－29.98 W·h＝158.84W·h由以上数据可知，自动跟踪太阳能系统运行一天，平均发电量比传统固定式光伏发电系统提升1-（106.2x 7.5-29.98）/81.023 x 7.5=27.9%由于控制核心可以共用，所以增加系统容量仅需要加入转动部分，在此基础上每增加一套150W转动部件，系统净发电量将增加188.82W·h－8.38Wｘ0.033h＝188.54W·h4 结束语本文设计了一个基于ARM920T的32位ARM微处理器的嵌入式实时控制太阳能供电跟踪系统。
ARM处理器丰富的片内外设和优越的性能适合于应用复杂的多任务处理场合。
该系统采用自动跟踪太阳提高了太阳能光伏发电的转换效率，整套系统精度高，运行稳定，功能全面。
结合感光模式和日历模式的特点，克服了传统跟踪系统易受环境干扰，安装复杂的缺点。
结构设计简单，在日落后能够自动复位以减少机械损耗，为太阳能利用提供有益的探索。
但是由于采用ARM9核心的处理器，系统的成本偏高。
目前该系统的感光追踪及日历追踪模式已经在小型实验模型上完成，系统运转平稳，跟踪精度误差在1%以内，发电效率提高27.9%，可以作为光伏太阳能发电控制系统使用。
