向日葵式自动跟踪系统设计1

向日葵式自动跟踪系统设计 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]。 系统的总体设计原理是根据太阳在天空的运行轨迹随着每天的时间和日期的周期性变化得来的，51 单片机利用太阳角度的变化规律，根据太阳角度与时间的对应关系来控制双轴电机驱动系统从而使得实验板与太阳光线保持垂直。由于使用了电压采样反馈调整控制技术，该系统具有实时性高、可靠性强、精度高等优点。 一、机械部分设计 如图１所示，向日葵板是固定在双轴系统之上的。轴１必须与地轴保持平行关系。以济南市为例，济南处在北纬36.65°， 所以轴１与底座的夹角为36.65°才能保持轴1 与地轴平行。太阳在地球上的直射范围是从南纬23.5°到北纬23.5°，在半年之中变化了47°。所以向日葵板的轴在纵向的变化范围为47°， 每半个月的转动角度约为4°。 在横向的转动中，从早晨的6 点开始到晚上的6 点共转动180°，约每半个小时转动7.5°。 轴端的电位器通过分压把角度值转化为电压值，进而通过A D 芯片，把电压值转化为数值，从而达到了把角度值转化为数据的目的。 图 1 1 二、电路控制部分设计 1 、时钟信号产生电路 由于系统需要精确的实时时钟，并且需要调时方便的电路，以保证向日葵板与太阳光线的垂直。由于单片机的实时时钟误差不易控制，调试不方便，所以采用DALLAS 公司生产的ds1302 时钟芯片。该时钟芯片具有实时时钟和31 字节的静态RAM，采用串行通讯，可方便的与单片机接口。DS1302 可以提供秒、分、时、日、星期、月、和年，并且带有闰年补偿功能，能够采用12 或24 小时方式计时，采用双电源供电。将DS1302 的SCLK、 I/O、 RST三根引脚与单片机AT89S51 的三根输入口相连接，如图2 所示。 图 2 2、时间显示电路 向日葵板的运行是通过时间来控制的，所以要有时间显示部分来确定系统的运行没有发生紊乱。时间显示电路采用MAX7219 驱动数码管，MAX7219 驱动的数码管显示稳定，并且使用串口与...