太阳能追日系统控制装置的研究

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1、太阳能追日系统控制装置的研究太阳能追日系统控制装置的研究摘要：为了研究一种结构简单、成本低廉且跟踪精度高的太阳能跟踪方法，设计了一种用于太阳能集热装置的自动二维旋转台，该平台采用了一种新型的双轴跟踪实验系统，实现太阳光照射方向的实时跟踪。系统以8051单片机为核心，采用二维PSD传感器的方法，构建根据太阳光线与太阳能电池板夹角变化追踪太阳位置的光电传感跟踪模式，间接的随时随地的测量入射光线与固定平面法线的夹角,通过A/D转换器后接入转化至单片机，再通过单片机来控制两台步进电机驱动双轴跟踪装置以便调整固定支架的位置，直到固定平面与太阳光垂直，使旋转台上

2、固定接受太阳光部件的表面始终与太阳光垂直,因而能大大提高苴太阳能的利用效率。关键词：步进电机；PSD传感器；二维自动旋转台中图分类号：S21文献标识码：A1概述太阳能是数量巨大的环保清洁能源，每年到达地球表面的太阳辐射能约为目前世界能耗总和的2X104倍，世界环保协会近

3、z

4、的一份报告上说，从目前到本世纪中叶，太阳能的开发将进入高潮，它在全球能源中占的比例将从目前的1%激增50%。大部分的太阳能系统都是采用固定式，所以随着不同时段太阳照射位置的不同，无法随时让太阳能光电板与阳光保持垂直，因此也无法使太阳能板可以长时间发挥其最大效率，尤其在上午与下午太

5、阳斜射时，效果最差。为了能随时或分时段变换太阳能电池板的旋转角度，从而达到最大限度地吸收太阳能目的的，新型的节能环保技术一太阳能追日系统应运而生。2系统总体结构设计经过各种系统方案的比较，本系统确定总体结构图如图1所示，该系统主耍由感光元件、单片机、传动组件、步进电机以及电源系统等组成。图1系统结构示意图2.1二维PSD传感器在所设计的系统中采用二维位置敏感器件PSD(PositionSensitiveDevice)oPSD光电器件是一种光能/位置转换器件，由于位置量为模拟量输出，系统响应快，分辨率高，成本低，因此具有广泛应用的价值。同时可对目标信号

6、进行调制，因而可以显著提高系统的抗干扰能力，可以用來实现高速、高精度、抗干扰能力强的位置检测系统。本设计应用它来检测太阳光的入射光线与固定平面法线的夹角，安装吋，PSD的遮光罩的顶部平面以及受光面均要与旋转台的固定平板面平行。2.2单片机的选择木系统设计采用搭配A/D转换器的8051单片机來执行对信号的接受、处理及对步进电机的控制，以达到随太阳照射角度不同随时调整的目的。8051单片机问世于二十世纪八十年代早期。由于8051CPU内核有着杰出的特性以及外围功能，在木世纪仍然可以得到良好的应用。现今不同的芯片供应商可提供超过200种8051派生器件。有

7、超过半数的嵌入式项目使用8051系列单片机。作为嵌入式处理器，8051是一枝独秀的。典型的8051家族成员包含8051CPU内核、数据存储器、程序存储器和一些外围功能。灵活的存储器界面使用户可以通过标准的外设和存储器件扩展8051的性能。8051单片机共有40个引脚，按引脚功能大致可分为4个种类:电源、时钟、控制和I/O引脚。1、电源(1)VCC-芯片电源,接+5V；(2)VSS-接地端；2、吋钟:XTAL1、XTAL2-晶体振荡电路反相输入端和输出端。3、控制线:控制线共有4根。(DALE/PR0G：地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲；(2)PS

8、EN：外ROM读选通信号；（3）RST/VPD：复位/备用电源；（4）EA/Vpp：内外ROM选择/片内EPROM编程电源；4、I/O线8051共有4个8位并行I/O端口：P0、Pl、P2、P3口，共32个引脚。P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）5、P3口第二功能P30RXD串行输入口P31TXD串行输出口P32INTO外部中断0（低电平有效）P33INT1外部中断1（低电平有效）P34T0定时计数器0P35T1定时计数器1P36WR外部数据存储器写选通（低电平有效）P37RD外部数据存储器读选通（低电平有效）2.3追

9、日方式的选择本系统采用2个步进电机，驱动2组涡轮蜗杆，传递动力至太阳能板，以使太阳能板达到精确的追踪太能照射光线的变化。在追FI方式上，经过论证比较，采用X/Z双轴追日系统。太阳能追H系统的主要目的是随吋让太阳能光电板与阳光保持垂直，以便于在单位面积内能吸收到最多的太阳能。该系统共有三个可以调整的轴,X轴主要是调整太阳能光电板呈水平，或是朝南倾斜，Y轴主要是调整太阳能光电板呈水平，或是朝东倾斜，或是朝西倾斜，Z轴主要是调整太阳能光电板正面朝南，或是往东旋转，或是往西旋转。虽然在设计上，本系统设计了三个可以调整的轴，但是，事实上，只要调整X轴与Z轴，就

10、可以达到使太阳能光电板与阳光保持垂直的目的。并且采用X轴与Z轴双轴调整吋，效果最理想。3系统工作原理图太阳能