南京信息职业技术学院
毕业设计论文
系部
专业
题目太阳追踪器控制系统设计指导教师
评阅教师
完成时间： 20**年 4月19日
毕业设计(论文)中文摘要
毕业设计(论文)外文摘要
目录
一绪论 (1)
二太阳能自动追踪器的现状 (2)
2.1 压差式太阳能跟踪器 (2)
2.2 控放式太阳追踪器 (2)
2.3 时钟跟踪器 (2)
2.4 比较控制式太阳跟踪器 (2)
三太阳能自动跟踪器存在的问题 (4)
四结构设计 (5)
五传感器 (6)
5.1高精度传感器 (6)
5.2大角度传感器 (7)
六控制策略及程序设计 (8)
七触摸屏控制界面设计 (10)
结论 (12)
致谢 (13)
参考文献 (14)
附件1：PLC控制程序 (15)
一绪论
太阳能光伏发电是改善生态环境、提高人类生存质量的绿色能源之一，研究太阳能发电技术意义重大。如何提高太阳能电池光电转换率则是光伏发电能否推广应用的根本所在。
太阳能是一种低密度、间歇性、空间分布不断变化的能源，与常规能源有本质上的区别。这就对太阳能的收集与利用提出了更高的要求。提高太阳能电池光伏电池最大功率，可以从太阳能电池的材质上入手，或从逆变电源设计上入手[1]；另一途径是让太阳能电池跟着阳光旋转，使太阳能电池与阳光入射角保持垂直，以达到光能最大获取率[2]。这要依靠太阳跟踪器来实现。太阳跟踪器[3~5]，故名思意，基本功能就是使光伏阵列随着太阳而转动。太阳能跟踪器根据结构和控制原理不同有单轴控制和双轴控制。一般双轴系统可提高发电量35%左右，单轴系统可提高2O%左右，聚光型跟踪系统会更高[6]。本文主要阐述一种双轴太阳跟踪器控制系统的设计方案。
二太阳能自动追踪器的现状
2.1 压差式太阳能跟踪器
压差式跟踪器的原理是：当入射太阳光发生偏射时，密闭容器的两侧受光面积不同，会产生压力差，在压力的作用下，使装跟踪器重新对准太阳。根据密闭容器内所装介质的不同，可分为重力差式，气压差式，和液压式。该机构结构简单，制作费用低，纯机械控制，不需要电子控制部分及外接电源。但是，该机构只能用于单轴跟踪，精度很低。
2.2 控放式太阳追踪器
控放式太阳追踪器在太阳能接收器的西侧放置一偏重，作为太阳光接收器向西的转动力，并利用控放式自动跟随装置对此动力的释放加于控制，慢慢释放此动力，使太阳光接受器向西偏转运动。该机构陈本低廉，纯机械控制，不需电子控制部分及外接电源。但是该机构不能自动复位，不能满足昼夜更替之后的跟踪需求，除非另外加复位机构；而且该跟踪器只能用于单轴跟踪，精度低。
2.3 时钟跟踪器
时钟式跟踪器是一种主动式的跟踪器，有单轴和双轴两种形式。其控制方法是定时法：根据太阳在天空中每分钟的运动角度，计算出太阳光接收器每分钟应转动的角度，从而确定出电动机的转速，使得太阳光接收器根据太阳的位置而相应变动，其特点是电路简单，但由于时钟积累误差不断增加，系统的跟踪精度很低，同时需要外接电源，日夜不停的运转，浪费能源。
2.4 比较控制式太阳跟踪器
利用光敏电阻在光照是阻值发生变化的原理，将四个完全相同的光敏电阻分别放置在太阳光接收器的东南西北方向边沿处。如果太阳光垂直照射太阳能电池板时，东西（南北）两个光敏电阻接受到的光照强度相同，所以他们的阻值完全相等，此时电动机不转动。当太阳光方向与电池板的法线有夹角时，接受光强多的光敏电阻值减小，信号采集电路可以采集到光敏电阻的信号差值，控制电路将
太阳自动追踪器设计 二章太阳能电池板的自动寻光电路 2．1寻光元件 光敏电阻器又叫光感电阻，是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将 光的变化转换为电的变化）。 通常，光敏电阻器都制成薄片结构，以便吸收更 多的光能。当它受到光的照射时，半导体片（光 图2.1 光敏电阻器结构 敏层）就激发出电子—空穴对，参与导电，使电路中电流增强。一般光敏电阻器结构如图2.1所示。根据光敏电阻的光谱特性，可分为三种光敏电阻器： 紫外光敏电阻器：对紫外线较灵敏，包括硫化镉、 硒化镉光敏电阻器等，用于探测紫外线。 红外光敏电阻器：主要有硫化铅、碲化铅、硒化铅。锑化铟等光敏电阻器，广泛用于导弹制导、天文探测、非接触测量、人体病变探测、红外光谱，红外通信等
国防、科学研究和工农业生产中。可见光光敏电阻器：包括硒、硫化镉、硒化镉、碲化镉、砷化镓、硅、锗、硫化锌光敏电阻器等。主要用于各种光电控制系统，如光电自动开关门户，航标灯、路灯和其他照明系统的自动亮灭，自动给水和自动停水装置，机械上的自动保护装置和“位置检测器”，极薄零件的厚度检测器，照相机自动曝光装置，光电计数器，烟雾报警器，光电跟踪系统等方面。 2．2 电压比较元件 2.2.1 LM358 双运算放大器概述 LM358 部包括有两个独立的、高增益、部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。LM358 的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。 2.2.2 LM358特性 ?部频率补偿 ?直流电压增益高(约100dB) ?单位增益频带宽(约1MHz) ?电源电压围宽：单电源(3—30V); 双电源(±1.5 一±15V) ?低功耗电流，适合于电池供电 ?低输入偏流 ?低输入失调电压和失调电流 ?共模输入电压围宽，包括接地 ?差模输入电压围宽，等于电源电压围
太阳能空调工作原理,太阳能空调优点 每当在夏天，空调的耗电量几乎是整个电力系统耗电量的三分之一，这是夏季电力系统不堪重负的原因之一。因此太阳能空调从一开始就具有很大的诱惑力。利用太阳能致冷与一般电力致冷原理相同，只是所用能源不同，因此带来一些结构上的变化。目前太阳能致冷的方法有多种类，如压缩式致冷、蒸汽喷射式致冷、吸收式致冷等。 Part1：太阳能空调工作原理 No1:太阳能制冷，其实就是利用太阳集热器为吸收式制冷机提供其发生器所需要的热媒水。
No2:热媒水的温度越高，则制冷机的性能系数(亦称COP)越高，这样系统的制冷效率也越高。例如，若热媒水温度60℃左右，则制冷机COP约0~40；若热媒水温度90℃左右，则制冷机COP约0~70；若热媒水温度120℃左右，则制冷机COP可达110以上。 No3:系统兼顾供热和制冷两个方面的应用，综合办公搂、招待所、学校、医院、游泳池、水产养殖、家庭等，都是理想的应用对象。 No4:冬季乃至全年均需要供热，如生活热水、采暖、游泳池水补热调温等，而夏季又需要冰凉世界，以太阳能热水制冷，就是一座中央空调。 No5:当前，世界各国都在加紧进行太阳能空调技术的研究。据调查，已经或正在建立太阳能空调系统的国家和地区有意大利、西班牙、德国、美国、日本、韩国、新加坡、香港等。这是由于发达国家的空调能耗在全年民用能耗中占有相当大的比重，利用太阳能驱动空调系统对节约常规能源、保护自然环境都具有十分重要的意义。 Part2：太阳能空调优点
No1:太阳能空调的季节适应性好，也就是说，系统制冷能力随着太阳辐射能的增加而增大，而这正好与夏季人们对空调的迫切要求一致； No2:传统的压缩式制冷机以氟里昂为介质，它对大气层有极大的破坏作用，而制冷机以无毒、无害的水或溴化锂为介质，它对保护环境十分有利； No3:太阳能空调系统可以将夏季制冷、冬季采暖和其它季节提供热水结合起来，显著地提高了太阳能系统的利用率和经济性。 以上就是太阳能空调工作原理及其优点的一个介绍，太阳能空调系统可以发挥夏季制冷、冬季采暖、全年提供热水的综合优势，相信在将来，太阳能空调会变得越来越广泛，把人类的能源积极使用起来。可以节约能源，保护环境！
太阳能光伏组件技术 课程设计报告 一设计任务与要求 太阳能电池板可以工作在多种环境下，只要接受到的太足够的强烈就可以满足光电转换的需求。同时太阳能电池板提供的是直流电源，它在设计为小型充电设备充电时所需求的电路结构相对简单，相比使用交流电源充电时更加安全可靠。 具体要求：当按下总开关时，太阳能电池板开始给手机充电，并且LED灯亮表示太阳能电池板正在工作。 二方案设计与分析 本课程设计是通过太阳能电池板和LM2596S降压模块的连接，使太阳能电池板产生的电流通过降压集成电路形成稳定的电流，再通过USB接口给手机充电板充电。 2.1 LM2596 本实验需要LM2596芯片，下面是其功能介绍： LM2596是仪器生产的3A电流输出降压开关型集成稳压芯片，它部含固定频率振荡器和继续混稳压器（1.23V），并具有完善的保护电路、电流限制、热关段电路等。
LM2596的特点如下： 1、输出电压：3.3V、5V、12V及（ADJ）等，最大输出电压37V 2、工作模式：低功耗/正常两种模式。可外部控制 3、工作模式控制：TTL电平相容 4、所需外部组件：仅四个（不可调）；六个（可调） 5、器件保护：热关断及电流限制 6、封装形式：5脚（TO-220(T)；TO-263(S）） 下图分别为LM2596的实物图和部结构图。 实物图部结构图 管脚功能：VIN——正输入端，在这个管脚处必须加一个适当的输入旁路电容来减小暂态电压，同时为LM2596提供所需的开关电流。 GND——接地端。Output——输出端，这个脚上的电压可在（+VIN-VSAT）和-0.5V（大约）间转换。为了减小耦合，PCB上连接到该脚的铜线区域要尽量小。 Feedback——反馈端，这个管脚把输出端的电压反馈到闭环反馈回路。 ON /OFF——这个管脚可以利用逻辑电平把LM2596切断，使输入电流就降到大约
太阳能自动跟踪系统的设计 1引言 开发新能源和可再生资源是全世界面临的共同课题，在新能源中，太阳能发电已成为全球发展最快的技术。太阳能作为一种清洁无污染的能源，开发前景十分广阔。然而由于太阳存在着间隙性，光照强度随着时间不断变化等问题，这对太阳能的收集和利用装置提出了更高的要求(见图1)。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。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能让太阳能电池板随时正对太阳，让太阳光的光线随时垂直照射太阳能电池板的动力装置，能显著提高太阳能光伏组件的发电效率。目前市场上所使用的跟踪系统按照驱动装置分为单轴太阳能自动跟踪系统和双轴太阳能自动跟踪系统。所谓单轴是指仅可以水平方向跟踪太阳，在高度上根据地理和季节的变化人为的进行调节固定，这样不仅增加了工作量，而且跟踪精度也不够高。双轴跟踪可以在水平方位和高度两个方向跟踪太阳轨迹，显然双轴跟踪优于单轴跟踪。 图1 太阳能的收集装置现场 从控制手段上系统可分为传感器跟踪和视日运动轨迹跟踪(程序跟踪)。传感器跟踪是利用光电传感器检测太阳光线是否偏离电池板法线，当太阳光线偏离电池板法线时，传感器发出偏差信号，经放大运算后控制执行机构，使跟踪装置从新对准太阳。这种跟踪装置，灵敏度高，但是遇到长时间乌云遮日则会影响运行。视日运动轨迹跟踪，是根据太阳的实际运行轨迹，按照预定的程序调整跟踪装置。这种跟踪方式能够全天候实时跟踪，其精度不是很高，但是符合运行情况，应用较广泛。 从主控单元类型上可以分为PLC控制和单片机控制。单片机控制程序在出厂时由专业人员编写开发，一般设备厂家不易再次进行开发和参数设定。而学习使用PLC比较容易，通过PLC厂家技术人员的培训，设备使用厂家的技术人员可以很方便的学会简单的调试和编写，并且PLC能够提供多种通讯接口，通讯组网也比较方便简单。
太阳能热水器的通用控制器研制 武汉工程大学刘增华李伟 1、系统功能与指标 1.1功能特点 具有目前产品的一般功能： 1)设置上限水位：设置水位上限，可选择50% ~99%之间（我们选取80%），并且在使用中，不得自动上水。 2)设置水箱水温：设置电加热的温度上限，可选择0°C~80°C（我们选取60°C），自动加热。 3)水位指示：LED五段显示。 4)水温指示：LCD液晶数字显示。 5) 自动上水：为防止空晒，当水位低于10%时，系统强制上水；当水位低于30%时，提示报警，若没有使用，启动自动上水，若使用，则报警提示先上水，再使用。 6)辅助加热：当出现阴雨天气，水温达不到要求，启动辅助电加热，电加热温度上限设置为60°C。 同时还具有新加功能： 1)智能模式：检测淋浴水温，自动调节凉水的流量，自动调节，使水温保持在设定温度的2°C范围内，并保持有足够的流量。 1.2技术指标 1)设置上限水位：设置水位上限，可选择50% ~99%之间（我们选取80%），并且在使用中，不得自动上水。 2)设置水箱水温：设置电加热的温度上限，可选择60°C，自动加热。 3)水位指示：分段显示（5段显示）。 4)水温指示：数字显示（精度为1度）。 5)自动上水：为防止空晒，当水位低于30%时，提示报警，若没有使用，启动自动上水。若使用，则报警提示先上水，再使用。 6)智能模式：检测淋浴水温，自动调节热水、凉水的流量，自动调节，使水温保持在设定温度的2°C范围内，并保持有足够的流量。 2、系统结构设计 2.1系统的工作原理 太阳能热水器辅助控制系统结构如图1所示。在太阳能热水器的储水箱内增加一个电加器，采用220V市电加热，由辅助控制系统的继电器控制通断电，用来在温度达不到要求的时候进行辅助加热来保证热水温度。水位、水温探测器从保温储水箱顶部安装在水箱中，通过电缆线接入用户室内控制器。流量控制阀用通过步进电机来精确控制冷水即自来水的流量，来保证热水与冷水混合后的温度达到用户的要求。当水位不足报警时，通过电磁阀启动上水，上水的过程中，不允许淋浴，且放水电磁阀关闭。当需要淋浴时，放水电磁阀打开，通过自动控制冷水电磁阀的开度来保证冷水与热水混合后的温度与用户设定值基本一致（水温保持在设定温度的2°C范围内），淋浴过程中，系统禁止上水和辅助加热。当淋浴完后按下”淋浴完键”，系统停止放水并且电机要复位。系统的总体结构图如下。
太阳能空调系统构造及工作原理 时间:2009-01-06 18:52来源: 作者: 点击:236次 核心提示: 热管式空调制冷系统由集热器、溴化锂吸收制冷系统、数台循环泵、蓄热的水箱、辅助电加热器、两个冷却器和连接管路等辅助器件以及控制系统组成。循环水由循环泵输入水箱，热管吸收太阳能在水箱加热循环水，水的温度升高，由另一台循环泵输送到溴化锂吸收式 热管式空调制冷系统由集热器、溴化锂吸收制冷系统、数台循环泵、蓄热的水箱、辅助电加热器、两个冷却器和连接管路等辅助器件以及控制系统组成。循环水由循环泵输入水箱，热管吸收太阳能在水箱加热循环水，水的温度升高，由另一台循环泵输送到溴化锂吸收式制冷装置的发生器，将热量释放给发生器，水返回水箱。吸收器的冷却水由循环水泵输送到空气冷却器循环冷却，冷凝器产生的热量，由另一台循环水泵输送到另一个空气冷却器(大型的可考虑用冷却塔)。整个空调系统由三个流通环路组成，即发生器流通环路、制冷水流通环路和冷却水流通环路。各流通环路流量、温度都由流量计与温度传感器测定。辅助电加热器则是在夜间或集热器工作不正常时加热水以保证制冷效果。 4、性能分析 集热器是利用制冷的关键部件，它的集热性能好坏在很大程度上决定了系统制冷过程总的COP值。但是，实用性好的太阳能集热器除了要考虑制冷过程的COP值，还要考虑工作时的稳定性、安全性、维护管理难度以及使用寿命等因素。目前，家用型集热器，很大部分采用的是全玻璃真空集热管的，它的突出特点是四季可用、保温时间长、使用寿命长、产量大价格低。但是缺点也很明显，主要体现在真空集热管上。由于真空管一端封口，另一端插入水箱内，形成冷热水均在管内自然循环，循环阻力相当大。同时，每支真空管内容热水大，不能放出加以利用，使得其平均热效率低。真空管的空晒温度最高可达270℃，如果空晒时间过长而突然加水，会由于温度骤变，将玻璃真空管炸裂。真空管在夏季可将水温升至90℃，因此管内结垢严重，对吸热和传热影响较大。 如果把全玻璃真空集热管用作吸收式空调制冷装置的太阳能集热管，热效率低和生产的热水温度低(一般低于90℃)，将使吸收式空调制冷系统制冷效果下降甚至不能制冷。而采用热管作为太阳能集热管，虽然存在着价格相对较高；冷凝端会结垢，需要定期清理；玻璃管或热管一旦受损，必须整体更换等缺点。但是热管内不会走水，冷凝端如果结垢只需采用简单措施即可去除；热管内的工质很少，不易冻裂，抗冷热冲击性好；生产的热水温度高等诸多优点。采用热管作为集热管，具有较高的经济性和实用性。 热管吸收式空调制冷系统中的关键部件除了热管以外，冷凝器与蒸发器的性能对系统的高效运行亦非常重要。冷凝器的冷凝方式和结构类型是一个不容忽视的部分，主要的冷凝方式为冷却水在冷凝器吸热，由水泵输送到外部空气冷却器放热，并往复循环。对于冷凝器，可以采用较大口径的高肋翅片管来强化冷却制冷剂气体，提高冷凝器冷凝效果。对蒸发器而
毕业论文声明 本人郑重声明： 1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 2．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。 3．若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。 4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。 学位论文作者（签名）： 年月
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太阳能跟踪器的工作原理 一工作原理 “太阳光寻迹传感器”安装在太阳能装置上，根据太阳光的位置，驱动电机，带动机械转动机构，始终跟随太阳位置运动。当太阳偏转一定角度时（一般5--10分钟左右），控制器发出指令，转动机构旋转几秒钟，到达正对太阳位置时时停止，等待下一个太阳偏转角度，一直这样间歇性运动；当阴天或晚上没有太阳出现时停止动作；只要出现太阳它就自动寻找并跟踪到位，全自动运行，无需人工干预，东西向、南北向二维控制，也可单方向控制，使用电源直流12伏，技术指标 1. 跟踪起控角度:1°--10°（不同应用类型） 2. 水平（太阳方位角）运行角度：Ⅰ型0°--360°，Ⅱ型-20°-- +200° 3. 垂直（太阳高度角）调整角度：10°--120°（太阳光与地面夹角） 4. 传动方式：丝杠、涡轮蜗杆、齿轮 5. 承载重量:10Kg-- 500Kg 6. 系统重量：2 Kg--500Kg 7. 电机功率：0.4W--15W 8. 电源电压 DC6V--24V 9. 运行环境温度： -40--85℃ 10.运行时间≥10万小时 11.室外全天候条件运行现有的太阳能自动跟踪控制器无外乎两种：一是使用一只光敏传感器与施密特触发器或单稳态触发器，构成光控施密特触发器或光控单稳态触发器来控制电机的停、转；二是使用两只光敏传感器与两只比较器分别构成两个光控比较器控制电机的正反转。由于一年四季、早晚和中午环境光和阳光的强弱变化范围都很大，所以上述两种控制器很难使大阳能接收装置四季全天候跟踪太阳。这里所介绍的控制电路也包括两个电压比较器，但设在其输人端的光敏传感器则分别由两只光敏电阻串联交叉组合而成。每一组两只光敏电阻中的一只为比
基于单片机的太阳跟踪系统设计 摘要：针对现代社会能源越来越匮乏的现状，以常规能源为基础的能源结构随资源的不断好用将愈来愈不适应可持续发展的需要。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。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。本设计采用光电跟踪的方法，利用步进电机双轴驱动，由光电传感器根据入射光线的强弱变化产生反馈信号到微机处理器。微机处理器运行程序，通过对跟踪机构进行水平、俯仰两个自由度的控制，调整太阳能电池板的角度实现对太阳的跟踪。采用单片机来实现的太阳能追踪系统能有效提高太阳板的光电转化效率，并具有较广泛的应用前景。 关键词：太阳能；跟踪；光敏二极管；单片机；步进电机
Design of Sun Tracking System Based on Single Chip Microcomputer Abstract: According to the status that increasingly lack of energy in modern society, conventional energy-based energy structure with the continuous consumption of resources will become increasingly unsuited to the needs of sustainable development. Solar energy is known as the most primitive energy, and it is clean、renewable、rich and wide distribution and has wide prospects of use. But the solar energy utilization efficiency is low; the problem has been influencing and hindering the popularity of solar energy technology. Solar energy to be automatic tracking system designed to solve the problem provide the new way which greatly improve the efficiency in the use of solar energy. This design uses the photoelectric tracking method, and use the stepping motor driver, by photoelectric sensor incident, then the strength o f the light’s changes produce feedback signals to the computer processor, and computer processor will run the program, through the horizontal tracking mechanism and pitch two degrees of freedom control to adjust the angle of solar panels to achieve the tracking of the sun. Solar tracking system by single chip microcomputer to achieve can improve the efficiency of conversion of photoelectric Solar panels, and has a broad prospect of application. Key words:Solar energy;Tracking;Photosensitive diode ;SCM;Stepping motor
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。系统具有实现复位、水平方位的调整，俯仰方向的调整，太阳的跟踪及手动校准等功能。 硬件电路设计 1跟踪系统驱动器接口电路
目录 (一)相关专利---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 （二）详细介绍汽车空调工作原理------------------------------------------------------------------------------- 2 （三）汽车太阳能空调的原理与构造---------------------------------------------------------------------------- 5 (一)相关专利 内置式汽车太阳能空调系统 申请号：200620096205.5 申请日：2006.04.18 名称：内置式汽车太阳能空调系统 公开(公告) 号：CN2890749 公开(公告)日：2007.04.18 主分类号：F24J2/00(2006.01)I 分案原申请号： 分类号：F24J2/00(2006.01)I;F25B21/02(2006.01)I;B60H1/32(2006.01)I;B60R16/04(2006.01)I 颁证日：优先权： 申请(专利权)人：黄国宏 地址：430080湖北省武汉市青山区冶金街23街81门15号 发明(设计)人：黄国宏国际申请： 国际公布：进入国家日期： 专利代理机构：武汉楚天专利事务所代理人：石坚 摘要 本实用新型公开了一种内置式汽车太阳能空调系统，涉及轿车类小车的空调系统。太阳能电池设置在后挡风玻璃内侧，与后挡风玻璃的角度相适应；主机设置在后座之后的空间内，太阳能电池与主机中的制冷半导体有电线相连，制冷半导体的热端与设置在后备箱方向的散热器紧贴，制冷半导体的冷端与设置在车箱方向的冷凝器紧贴，风扇设置于自然风进口内，风扇设置于冷风出口内。所述的太阳能电池是可折叠的。所述的防晒隔热膜设置在前挡风玻璃内侧。所述的防晒隔热膜是可卷曲收-放的。主机的热风出口有管道与车箱外大气相连。本实用新型设计合理，结构简单，采用太阳能电池和半导体制冷，不产生环境污染，节约能源，为车内制造了凉爽、舒适的环境。 汽车太阳能空调 申请号： 200920238424.6 申请日： 2009.11.04 名称：汽车太阳能空调 公开 (公告) 号： CN201561515U 公开(公告)日： 2010.08.25
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。太阳光线自动跟踪装置解决了太阳能利用率不高的问题。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。 第一，机械部分设计： 机械结构主要包括底座、主轴、齿轮和齿圈等。当太阳光线发生偏离时，控制部分发出控制信号驱动步进电机1带动小齿轮1转动，小齿轮带动大齿轮和主轴转动，实现水平方向跟踪；同时控制信号驱动步进电机2带动小齿轮2，小齿轮2带动齿圈和太阳能板实现垂直方向转动，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。 第二，控制部分设计： 主要包括传感器部分、信号转换电路、单片机系统和电机驱动电路等。系统采用光电检测追踪模式实现对太阳的跟踪。传感器采用光敏电阻，将两个完全相同的光敏电阻分别放置于一块电池板东西方向边沿处下方。当两个光敏电阻接收到的光强度不相同时，通过运放比较电路将信号送给单片机，驱动步进电机正反转，实现电池板对太阳的跟踪。 关键词太阳能；跟踪；光敏电阻；单片机；步进电机
Abstract Human being is seriously threatened by exhausting mineral fuel, such as coal and fossil oil. As a kind of new type of energy sources, solar energy has the advantages of unlimited reserves, existing everywhere,using clean and economical .But it also has disadvantages ,such as low density,intermission,change of space distributing and so on.These make that the current series of solar energy equipment for the utilization of solar energy is not high. In order to keep the energy exchange part to plumb up the solar beam,it must track the movement of solar.In this paper, the solar tracking system of the mechanical part and control system part are designed. First,the mechanical part is designed. Mechanical structure mainly includes the main spindle, stepping motors, gears and gear ring, and so on. When the sun's rayshas a deviation, small gear arerotated by stepper motor according to the control signal from MCU. And the large gear and main spindle is rotated by small gear in order to track to achieve the level direction.At the same time, another small gear is rotated by another stepper motor according to the control signal.And the large gear and the solar panels are rotated by the small gear in order to track to achieve the vertical direction. Solar is tracked by the two stepper motors together. Second, control system part is designed. Control system mainly includesthe sensors part, stepper motor, MCU system and the corresponding external circuit, and so on. Photoelectric detection systemisused to track solar. Sensors use photosensitive resistance. The two same photosensitive resistances were placed in east and west direction of the bottom edge .When the two photosensitive resistances receiveddifferent light at the same time, the signal from comparison circuit is sent to MCU in order to rotate stepping motors. Keywords Solar energyTrackingPhotosensitive resistance SCMSteppingmotor
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
Abstract With 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
太阳能空调的研究与发展 中国科学院能源研究所季戬洪马伟斌江晴 一、引言 顾名思义，太阳能空调是以太阳能作为制冷空调的能源。利用太阳能制冷可以有两条途径，一是利用光伏技术产生电力，以电力推动常规的压缩式制冷机制冷；二是进行光-热转换，用热作为能源制冷。前者系统比较简单，但以目前先电池的价格计算，其造价为为后者的 3-4倍；后者除了供冷之外，还结合供热利用。因此国外的太阳能空调系统通常以第二种为主。 二、发展太阳能空调应用的基础和意义 1．1太阳能利用的合理性 一般的太阳能热利用项目，如采暖、热水等，在需求上其实与太阳能的提供并不完全一致：当天气越冷、人们越需要温暖的时候，太阳能量的提供往往不足。从这个角度来看，太阳能空调的应用是最合理的：当太阳辐射越强。天气越热的时候，我们需要空调的负荷也越大。这是太阳能空调应用最有利的客观因素。 1．2太阳能空调的市场基础 太阳能热水器在国市场迅猛发展，全国太阳能热水器的使用量已超过1000万平方米近年来每年增长超过200万平方米，由此可见，太阳能热水器的使用量和需求量都非常大，市场前景非常好。另一方面，空调的需求也是一个巨大的市场。如果把供热与空调结合起耘将是一个更加理想的方案。这是太阳能空调实现推广应用的市场基础。 1．3太阳能空调的技术基础 太阳能制冷空调的关键技术已经成熟。（1）在太阳能集热器方面，真空管集热器、平板集热器都已经在市场上推广应用；（2）在制冷机方面，溴化锂吸收式制冷机在九十年代大量地进入了市场。中国科学院能源研究所研制的低温热水型两级吸收式淡化侄制冷机，热源温度只需60℃以上，特别适合于太阳能的利用。（3）在系统方面，已经积累了丰富的经验。因此，太阳能空调应用在技术上是可行的。 1．4太阳能空调的经济性
吉林铁道职业技术学院 电子制作职业技能大赛（论文） 题目太阳能自动跟踪装置设计
参赛人姓名王志会张卫国朱峰所在系电气工程系 指导教师陈冬鹤 完成时间2013年5月26日
吉林铁道电子制作职业技能大赛设计报告 题目：太阳能自动跟踪装置设计 主要内容、基本要求等： ◆主要内容：加强大学生动手操作能力，促进集体荣誉感。 ◆基本要求：1，利用单片机控制实现太阳能电池板随着太阳（光源）的位置变 化而调整自身相应的姿态，以达到太阳光能的最佳利用。 2，实现一定的姿态控制精度。 3，以低成本、低功耗完成设计并实现目标电路的组装。 ◆主要参考资料：电路基础、电工技术、电子手工焊接、单片机原理及应用、传感器原理与应用。 完成日期：2013年5月26日 指导教师：陈冬鹤 实验组组长：王志会 2013年 6 月 5 日
太阳能自动跟踪装置 研制目的 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，太阳能光伏发电是改善生态环境、提高人类生存质量的绿色能源之一，但由于传统太阳能板方向固定，受光时间有限。因此研制可随光移动的太阳能跟随系统。
一自动跟踪系统整体设计 1.1 系统总体结构 本系统包括光电转换器、步进电机、89C5系列单片机以及相应的外围电路等。太阳能电池板可以360度自由旋转。控制机构将分别对水平方向进行调整。单片机加电复位后，首先由TRCT5000构成的定位系统对整个系统进行预置定位，然后单片机将对两光敏电阻采样进来的两个电平进行比较，电平有高电平和低电平两种，若两电平相等则电池板停止转动，若不等单片机将对两电平进行比较判定，驱动步进电机让太阳能板与之相对应转动，实现电池板对太阳的跟踪。图1-1所示： 1.2 光电转换器
目 录 一、太阳能空调系统简介 二、开思拓太阳能空调系统项目介绍 2.1 采用的主要技术 2.1.1 金属——玻璃热压封真空管太阳能集热器 2.1.2 小型溴化锂吸收式制冷机 2.1.3 毛细管辐射吊顶 2.1.4 毛细管重力循环柜 2.1.5 新风处理方案 2.2 太阳能空调系统制冷系数(COP)计算及节能性分析 三、太阳能空调下一步研究的要点和进入推广阶段的必备条件
一、太阳能空调系统简介 在世界能源日益紧张，各种能源价格飞涨的形势下，各国都将眼光投向了太阳能，一则太阳能是可再生能源，取之不尽；再则，太阳能对环境友好，无污染，对人类的生存环境无危害。当前，世界各国都在加紧进行太阳能空调技术的研究，据调查，已经或正在建立太阳能空调系统的国家和地区有意大利、西班牙、德国、美国、日本、韩国、新加坡、香港等。利用太阳能驱动空调系统对节约常规能源、保护自然环境都具有十分重要的意义。 空调的耗电量约占整个电力系统耗电量的三分之一，为缓解夏季用电量，太阳能空调从一开始就具有很大的吸引力。利用太阳能制冷与一般电力制冷原理相同，只是所用能源不同，太阳能空调利用热来制冷，省去了常规空调系统压缩机的电耗。将太阳能用于空调制冷领域，才刚刚拉开序幕，随着能源政策对清洁能源的倾斜，太阳能空调的推广普及前景非常美好。 太阳能空调系统主要由太阳集热器和吸收式制冷机两部分构成，兼顾供热和制冷两个方面的应用，可广泛应用于办公搂、别墅、学校、医院、酒店、游泳池、公寓等，为太阳能热利用技术开辟了一个新的应用领域。 太阳能空调的工作原理： 太阳能空调，就是利用太阳集热器为吸收式制冷机提供其发生器所需要的热媒水进行制冷。热媒水的温度越高，则制冷机的性能系数(亦称COP)越高，这样空调系统的制冷效率也越高，制冷量越大。 太阳能空调的优点： (1).太阳能空调的季节适应性好，系统制冷能力随着太阳辐射能的增加而增大， 当太阳辐射越强、天气越热的时候，需要空调的负荷也越大，而此时太阳能空调的制冷量也越大，而这正好与人们对夏季空调的迫切要求相匹配； (2).环境无污染，传统的压缩式制冷机以氟里昂为介质，对大气层有极大的破坏 作用，而太阳能吸收式制冷机以无毒、无害的水和溴化锂为介质，对大气环境无影响； (3).经济性好，太阳能空调系统可以将夏季制冷、冬季采暖和全年提供热水相结 合，显著提高太阳能空调系统的利用率和经济性；