基于光强度检测的太阳能自动跟踪系统的设计-论文.pdf

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1、第26卷第1期北方工业大学学报Vo1．26No．12014年3月J．NORTHCHINAUNIV．oFTECH．Mar．2014基于光强度检测的太阳能自动跟踪系统的设计徐海鹏罗学科谢富春(北方工业大学机电工程学院，100144，北京)摘要为提高太阳能的利用率，需要对太阳的方位进行定向跟踪．本文以Atmega16单片机为控制核心，采用硅光电池检测光照强度，光敏电阻作为太阳方位检测元件，设计并实现了一个自动跟踪太阳方位的实验系统．实验结果表明了所设计系统的有效性．关键词单片机；A／D转换；光敏电阻；自动跟踪分类号TH12；TP23太阳能作为一种可再生能源，具有环保、安率，具

2、有低成本、精度高等优点，有较好的推广全、分布广泛的优点，但也存在太阳光的密度应用价值引．低、空间分布不断变化、光照时间不稳定等缺点．理论分析表明：太阳能的跟踪与非跟踪，能2太阳能自动跟踪系统设计量的接收率相差37．7，因此进行高精度的太阳能跟踪是很有必要的．高精度太阳能跟踪装2．1系统组成置提高了太阳能发电系统的太阳能利用率，拓太阳能自动跟踪系统有单片机主控单元、宽了太阳能的利用领域[1]．硅光电池采光、光敏电阻传感器、信号处理、伺服模块、显示模块、通信模块及风速传感器组1太阳能跟踪方式成，系统组成见图1．视Et运行轨迹跟踪方式属于开环式主动跟踪，这种方式的优点是结构简

3、单、不受天气环境的影响，可实现对太阳能的连续跟踪；缺点是运行时有累积误差，而且不能自行消除．与视El运行轨迹跟踪方式比较，光电跟踪可通过反馈消除误差，跟踪精度较高，结构设计较为方便，但受天气情况的影响很大．在阴天时，太阳照度较弱，光电传感器很难响应光线的变化；若出现半云遮情况时，云层边缘出现相对较亮的光斑，光图1太阳能自动跟踪控制系统框图电传感器追逐光斑使执行机构误动作]．太阳能电池自动跟踪系统，不受位置、地理的限制，2．2控制器当光照幅度大于一定值时，采用光敏传感方式选用ATMEL公司生产的Atmegal6单片使太阳能电池板对准太阳，保持最大的发电效机为控制核心．At

4、megal6单片机是一款具有收稿日期：2013-10—22第一作者简介：徐海鹏，硕士研究生．研究方向：太阳能跟踪5O北方工业大学学报第26卷先进RISC结构的低功耗、高性能的8位AVR放置，通过控制板驱动平台，达到将平台最终对微处理器．它具有131条指令，大多数指令可以准太阳的目的．在一个时钟周期内完成；2个具有独立预分频2．5伺服模块控制系统原理器和比较器功能的8位定时器／计数器；一个具如图2所示，采用4个光敏电阻交叉对比有预分频器、比较功能和捕捉功能的16位定时所受光照强度，LM324是四运放集成电路，内器／计数器，具有独立振荡器的实时计数器部包含4组形式完全相同的

5、运算放大器，除电RTC；4通道PWM，8路10位的ADC，8个单源共用外，4组运放相互独立．每一组运算放大端通道；2个具有可编程增益的差分通道；2个器有5个引出脚，其中“+”、“～”为两个信号输可编程的串行USART；可工作于主机／从机模入端，“V+”、“V一”为正、负电源端，“Vo”为输式的SPI串行接口，具有独立片内振荡器的可出端．当该板未对准太阳时，因角度差会造成两编程看门狗定时器等功能模块．Atmega16单两对应的光敏电阻上所接受的光强不同，从而片机的工作电压在4．5～5．5V．该控制器可采产生微弱的压差，该压差与标准压差送人四通用单片机内部的A／D采样、PW

6、M通道、IC接道电压比较器芯片LM324中进行比较输出，口等功能模块，从而简化程序编程．控制器主要得出4路高低电平的信号变化，该变化信号就完成光照强度检测、定时、计数、中断程序处理、是太阳方位的实时反应，这4路信号送入电机电机动作等控制．驱动芯片L293D中．L293D采用16引脚DIP2．3光照强度检测模块封装，其内部集成了双极型H桥电路．这种双硅光电池是一种直接把光能转换为电能的极型脉冲调宽方式具有很多优点，如电流连续；半导体器件，根据硅光电池光照强度曲线特性电机可四角限运行；电机停止时有微振电流，起可知：硅光电池的开路电压或短路电流与光强到“动力润滑”作用；消除正

7、反向时的静摩擦死呈很好的线性关系．系统光照强度检测模块采区，低速平稳性好等．L293D通过内部逻辑生用两片太阳能硅光电池串联，两片硅光电池成成使能信号．H桥电路的输入量可以用来设置90度面向太阳分布．电压由Atmegal6单片机马达转动方向．L293D将2个H桥电路集成到A／D转换检测大小，然后与实验设定值进行比1片芯片上，这就意味着用1片芯片可以同时较是否达到跟踪光照强度，若光照大于等于设控制2个电机．每1个电机需要3个控制信号定值，则启动太阳能跟踪系统，若小于设定值则EN12、IN1、IN2，其中EN12是使能信号，IN1、继续等待检