本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能技術(shù)，特別涉及一種基于單片機(jī)的太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

能源短缺問(wèn)題是目前許多國(guó)家面臨的重要問(wèn)題，太陽(yáng)能作為一種清潔無(wú)污染的能源，有著巨大的開(kāi)發(fā)前景。我國(guó)是一個(gè)太陽(yáng)能資源較為豐富的國(guó)家，充分利用太陽(yáng)能資源，有著深遠(yuǎn)的能源戰(zhàn)略意義。利用太陽(yáng)能的關(guān)鍵是提高太陽(yáng)能電池板采集太陽(yáng)能的效率，太陽(yáng)能電池板接受太陽(yáng)光的直射，由此得到太陽(yáng)最大光照強(qiáng)度，從而最大限度的采集太陽(yáng)能。

目前太陽(yáng)能電池板普遍采用半自動(dòng)單軸跟蹤方式和電池板固定朝南安裝的方式。這些方法存在的缺點(diǎn)是：轉(zhuǎn)換效率較低、跟蹤適應(yīng)能力弱、跟蹤精度低。針對(duì)提高太陽(yáng)能的利用率問(wèn)題的研究，設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)的光電比較式太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤控制器該系統(tǒng)能夠跟蹤太陽(yáng)的實(shí)時(shí)位置，精度高，適應(yīng)性強(qiáng)，有望在光伏發(fā)電中使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型目的是：提供一種能夠提高太陽(yáng)能的利用率，基于單片機(jī)的太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：

一種基于單片機(jī)的太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)，包括單片機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)，跟蹤器和A/D轉(zhuǎn)換器，所述跟蹤器包括一表面設(shè)有光電式傳感器的電路板，所述電路板呈45°傾斜，其下端通過(guò)一轉(zhuǎn)軸固定在底座上，所述底座由步進(jìn)電機(jī)控制轉(zhuǎn)動(dòng)，所述單片機(jī)通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述跟蹤器上的光電式傳感器將采集的光照強(qiáng)度信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器發(fā)送到單片機(jī)，單片機(jī)分析處理數(shù)據(jù)，并控制跟蹤器旋轉(zhuǎn)，跟蹤最強(qiáng)光照方向。

優(yōu)選的，所述光電式傳感器采用光敏電阻，所述光敏電阻與一定值電阻串聯(lián)在電源與地之間，光敏電阻輸出電壓經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大電路進(jìn)行信號(hào)放大，放大輸出連接A/D轉(zhuǎn)換器。

優(yōu)選的，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器采用ULN2003A集成芯片，用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。

優(yōu)選的，所述的單片機(jī)采用STC89C51芯片。

優(yōu)選的，所述的運(yùn)算放大電路采用LM358集成運(yùn)算放大器，通過(guò)光敏電阻采集到的信號(hào)通過(guò)運(yùn)算放大電路轉(zhuǎn)化成適合單片機(jī)處理的信號(hào)。

優(yōu)選的，還包括為各模塊供電的電源模塊，所述電源模塊通過(guò)7805穩(wěn)壓芯片和電容的濾波作用組成5V穩(wěn)壓電路。

優(yōu)選的，所述的A/D轉(zhuǎn)換器采用TLC1543模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：

本實(shí)用新型所提供的基于單片機(jī)的太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)，通過(guò)單片機(jī)控制整個(gè)系統(tǒng)，使得該系統(tǒng)能夠跟蹤太陽(yáng)的實(shí)時(shí)位置，精度高，適應(yīng)性強(qiáng)，有望在光伏發(fā)電中使用。該系統(tǒng)具有低成本的優(yōu)點(diǎn)，且具有較好的抗干擾能力，提高了對(duì)太陽(yáng)光能的利用率。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述：

圖1是實(shí)施例中基于單片機(jī)的太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)的總體框圖；

圖2是實(shí)施例中電源模塊的原理圖；

圖3是實(shí)施例中跟蹤器原理圖；

圖4是實(shí)施例中A/D采集電路原理圖；

圖5是實(shí)施例中ULN2003A驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)模塊原理圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)用新型描述的是一種基于單片機(jī)的太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)，采用STC89C52芯片作為單片機(jī)主控系統(tǒng)，包括驅(qū)動(dòng)器，步進(jìn)電機(jī)，跟蹤器，A/D轉(zhuǎn)換器。其中跟蹤器由一個(gè)光敏電阻組成的電路板搭成45度結(jié)構(gòu)，并由步進(jìn)電機(jī)控制底座轉(zhuǎn)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)采用ULN2003A集成芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)。通過(guò)將光敏電阻采集到的信號(hào)經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大電路和A/D轉(zhuǎn)換器，將比較結(jié)果輸出至單片機(jī)，由單片機(jī)分析處理數(shù)據(jù)并輸出至ULN2003A從而控制五線四相步進(jìn)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)位置的跟蹤。

STC89C52是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中,STC89C52是一種高效微控制器。STC89C52單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。

如圖2所示，單片機(jī)的電源模塊是通過(guò)7805穩(wěn)壓芯片和電容的濾波作用組成5V穩(wěn)壓電路主要給單片機(jī)供電。

如圖3所示，所述的跟蹤器設(shè)計(jì)采用一個(gè)光敏電阻R1搭成45度的跟蹤結(jié)構(gòu)，光敏電阻將光強(qiáng)大小轉(zhuǎn)換為電阻大小，再通過(guò)惠斯通電橋?qū)㈦娮璧淖兓D(zhuǎn)化為電壓的變化，通過(guò)運(yùn)放電路轉(zhuǎn)化成適合的A/D模擬輸入量。本實(shí)用新型中跟蹤器設(shè)計(jì)采用CDS光敏電阻GL3537，其暗阻是10K。通過(guò)光敏電阻采集到的信號(hào)需要通過(guò)運(yùn)算放大電路轉(zhuǎn)化成適合單片機(jī)處理的信號(hào)，因此用到集成運(yùn)算放大器。本實(shí)例選擇LM358運(yùn)算放大器。

LM358內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無(wú)關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模組、音頻放大器、工業(yè)控制、DC增益部件和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng)合。LM358的封裝形式有塑封8引線雙列直插式和貼片式。

如圖4所示，所述的A/D轉(zhuǎn)換器TLC1543三個(gè)控制輸入端CS，I/O，CLOCK，ADDRESS和一個(gè)數(shù)據(jù)輸入端DATAOUT遵循串行外設(shè)接口SPI協(xié)議，要求微處理器具有SPI接口。本實(shí)用新型采用51系列單片機(jī)中未置SPI接口，需要通過(guò)軟件模擬SPI協(xié)議以便和TLC2543接口。本實(shí)例中P1.0與CLOCK相連，P1.1與ADDR相連，P1.3CS與相連，P1.4與DATAOUT相連。

本實(shí)例只使用兩個(gè)通道，即A1和A2，因此通道地址為0000B和0001B。REF+接5V電源，REF-接地。

如圖5所示，步進(jìn)電機(jī)模塊中使用的驅(qū)動(dòng)芯片為ULN2003A，它是由七對(duì)達(dá)林頓管組成的，是集電極開(kāi)路輸出的功率反相器，并且每個(gè)輸出端都有一個(gè)連接到共同端（COM）的二極管，為斷電后的電機(jī)繞組提供一個(gè)放電回路，起放電保護(hù)作用。因此，ULN2003A非常適合驅(qū)動(dòng)小功率的步進(jìn)電機(jī)。

單片機(jī)可以使復(fù)雜的控制過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和精確控制，避免了失步、振蕩等對(duì)控制精度的影響；用軟件代替環(huán)形分配器，通過(guò)對(duì)單片機(jī)的設(shè)定，用同一種電路實(shí)現(xiàn)了多相步進(jìn)電機(jī)的控制和驅(qū)動(dòng)，大大提高了接口電路的靈活性和通用性；單片機(jī)的強(qiáng)大功能使顯示電路、鍵盤(pán)電路、復(fù)位電路等外圍電路有機(jī)的組合，大大提高系統(tǒng)的交互性。

單片機(jī)的P2.0-P2.3輸出的脈沖信號(hào)送到ULN2003A的IN1-IN4輸入端，經(jīng)ULN2003A放大和倒相后的輸出脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)作相應(yīng)的動(dòng)作。ULN2003A的COM端和步進(jìn)電機(jī)的COM1、COM2連接到VCC。

上述實(shí)施例只為說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本實(shí)用新型主要技術(shù)方案的精神實(shí)質(zhì)所做的修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。