一種基于單片機的太陽能跟蹤器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種太陽能利用裝置，特別涉及的是一種基于單片機的太陽能跟
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能一般是指太陽光的輻射能量。太陽內(nèi)部時刻發(fā)生著原子核反應(yīng)，并向四周輻射能量，這種核聚變產(chǎn)生的能量可以維持幾十億到上百億年的時間。太陽能的利用已經(jīng)有很長的歷史，但是通過高效率的儀器設(shè)備利用太陽能是現(xiàn)在以及將來要研究和解決的問題。太陽能優(yōu)點。太陽能的來源是太陽，這決定了其采集和利用沒有地域的限制，只要太陽光照射到的地帶皆可用采集來轉(zhuǎn)換和利用；從廣義上講，許多其他形式的能源都是由太陽能轉(zhuǎn)換而來，所以其利用的途徑較多而且方便；同時，太陽能作為典型的清潔能源，其帶來的污染和影響很小，而且利用的效率高，與其他形式能源比，有很大的優(yōu)勢。
[0003]太陽能缺點。在日照不足的地區(qū)，很難完全靠太陽能供應(yīng)，投資報酬率較低；太陽能的利用還是存在一定的影響，如大量太陽能儀器表面光線反射，從而產(chǎn)生光污染；時間上分布不均勻，只在白天能夠利用，并且中午較強，早晨和傍晚較弱，而且一年中夏天的光照輻射要強于其他季節(jié)；由于太陽能分布廣泛，地球單位面積上太陽能十分有限，強度較弱。
[0004]由于日益緊缺的能源現(xiàn)狀，以及化石能源的燃燒帶來的環(huán)境污染等問題，讓清潔可再生的太陽能的利用變的非常必要。此次設(shè)計便是在太陽能利用過程中，從根本上提高太陽能的接受效率，同時保證設(shè)計的合理和便利性，能夠在太陽能設(shè)備中得到應(yīng)用和推廣。滿足這種要求的系統(tǒng)便是太陽能跟蹤器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種一個結(jié)構(gòu)簡單、控制可靠的太陽光自動跟蹤控制系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0007]—種基于單片機的太陽能跟蹤器，其組成包括:51單片機，光敏電阻，單片機部，PWM信號輸出模塊，舵機，其特征在于太陽光能始終垂直照射到太陽能電池板上，有效地吸收光能。
[0008]所述的一種基于單片機的太陽能跟蹤器，其特征是:跟蹤方式是把兩個性能參數(shù)相同的光敏電阻放在太陽能電池板邊沿處下方，一個放在東面，一個放在西面，光敏電阻的一般漏在外面，另一半在電池板下面，當天陽光垂直照射電池板時，兩個光敏電阻阻值相等，其分壓也相同，經(jīng)處理器處理后，電機不動作，電池板保持不動；當太陽光未垂直照射時，兩個光敏電阻阻值不同，其分壓也不同，根據(jù)比較算法輸出信號控制電機轉(zhuǎn)動向光強一側(cè)，直至兩電阻阻值相同，實現(xiàn)自動跟蹤。
[0009]本發(fā)明以51單片機為控制核心，光敏電阻作為光強傳感器，利用其跟隨光強變換而阻值變化的特性，測得其分壓經(jīng)D/A轉(zhuǎn)化輸送到單片機內(nèi)部，對實時采集的光線強度進行比較，通過比較算法判斷出光強的核心位置，編寫PWM程序，使得單片機輸出PWM信號，控制舵機進行相應(yīng)的角度轉(zhuǎn)動，帶動其上的傳感器轉(zhuǎn)動，從而達到對光強信號的跟蹤，使得太陽光始終垂直照射到太陽能電池板上，有效地吸收光能。
[0010]本發(fā)明還包括:
[0011]太陽赤緯角計算公式為:
[0012]δ=23.45sin[360*(284+n)/365]
[0013]式中，δ—赤緯角，n—一年中的第幾天。
[0014]在一天當中，赤緯角變化很小，太陽位置變化主要有地球自轉(zhuǎn)引起。一天當中隨時間變化引起的太陽位置變化可由時角ω表示，太陽在正午時為0°，每小時變化15°，上午為正，下午為負，則有:
[0015]ω= (12_Τ)*15
[0016]式中T為當?shù)貢r間。
[0017](2)本發(fā)明的跟蹤方式是把兩個性能參數(shù)相同的光敏電阻放在太陽能電池板邊沿處下方，一個放在東面，一個放在西面，光敏電阻的一般漏在外面，另一半在電池板下面，當天陽光垂直照射電池板時，兩個光敏電阻阻值相等，其分壓也相同，經(jīng)處理器處理后，電機不動作，電池板保持不動；當太陽光未垂直照射時，兩個光敏電阻阻值不同，其分壓也不同，根據(jù)比較算法輸出信號控制電機轉(zhuǎn)動向光強一側(cè)，直至兩電阻阻值相同，實現(xiàn)自動跟蹤。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)點:
[0019]本發(fā)明采用低成本的單片機，具有結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠的優(yōu)點，可大幅降低跟蹤系統(tǒng)的成本；
[0020]本發(fā)明使用的單片機其自帶A/D轉(zhuǎn)換器，功能強，晶振頻率高，許多特殊引腳功能強大，并且具有較強的抗干擾性以及低功耗等特點，同時此單片有自帶的PWM模塊，可知直接驅(qū)動舵機轉(zhuǎn)動，使得在電路設(shè)計中更具靈活性，使外圍電路簡單化。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖；
[0022]圖2為本發(fā)明的軟件流程圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細地描述:
[0024]一種基于單片機的太陽能跟蹤器，其組成包括:51單片機，光敏電阻，單片機部，PWM信號輸出模塊，舵機，其特征在于太陽光能始終垂直照射到太陽能電池板上，有效地吸收光能。
[0025]其特征是:跟蹤方式是把兩個性能參數(shù)相同的光敏電阻放在太陽能電池板邊沿處下方，一個放在東面，一個放在西面，光敏電阻的一般漏在外面，另一半在電池板下面，當天陽光垂直照射電池板時，兩個光敏電阻阻值相等，其分壓也相同，經(jīng)處理器處理后，電機不動作，電池板保持不動；當太陽光未垂直照射時，兩個光敏電阻阻值不同，其分壓也不同，根據(jù)比較算法輸出信號控制電機轉(zhuǎn)動向光強一側(cè)，直至兩電阻阻值相同，實現(xiàn)自動跟蹤。
[0026]結(jié)合圖1，圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖；其中硬件部分由三部分組成:位置檢測器、控制組件、跟蹤頭。其相互之間配合完成跟蹤。初始位置校驗部分作用為系統(tǒng)上電工作時，使太陽能電池板處于中間位置，即模擬的“正午”位置，便于下一步檢測光強后系統(tǒng)動作；單片機部分為整個系統(tǒng)的核心，負責系統(tǒng)的分析和運算，通過寫好的比較程序處理輸入的信號并輸出信號；位置檢測器主要由光敏電阻、信號處理電路和A/D轉(zhuǎn)換電路組成，光敏電阻對光源的位置進行檢測，通過信號處理將位置信號轉(zhuǎn)換為電壓信號并放大，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換輸入單片機；控制組件主要由D/A轉(zhuǎn)換電路、放大電路和驅(qū)動電路組成，將單片機輸出的信號轉(zhuǎn)換為驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動的較大的電壓信號；跟蹤頭主要由步進電機及支架、傳動裝置等構(gòu)成，帶動太陽能電池及其上的光敏電阻的轉(zhuǎn)動，完成反饋。
[0027]結(jié)合圖2，圖2為系統(tǒng)軟件流程圖。整個程序設(shè)計包括模擬量的采集、舵機控制、串行通信等。開機之后，上電復位，進行系統(tǒng)的初始化，本設(shè)計使舵機位置停于“正午”位置。初始化完成以后，進入光電跟蹤，進行光電檢測。
【主權(quán)項】
1.一種基于單片機的太陽能跟蹤器，其組成包括:51單片機，光敏電阻，單片機部，PWM信號輸出模塊，舵機，其特征在于太陽光能始終垂直照射到太陽能電池板上，有效地吸收光倉泛。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單片機的太陽能跟蹤器，其特征是:跟蹤方式是把兩個性能參數(shù)相同的光敏電阻放在太陽能電池板邊沿處下方，一個放在東面，一個放在西面，光敏電阻的一般漏在外面，另一半在電池板下面，當天陽光垂直照射電池板時，兩個光敏電阻阻值相等，其分壓也相同，經(jīng)處理器處理后，電機不動作，電池板保持不動；當太陽光未垂直照射時，兩個光敏電阻阻值不同，其分壓也不同，根據(jù)比較算法輸出信號控制電機轉(zhuǎn)動向光強一側(cè)，直至兩電阻阻值相同，實現(xiàn)自動跟蹤。
【專利摘要】一種基于單片機的太陽能跟蹤器，其組成包括：51單片機，光敏電阻，單片機部，PWM信號輸出模塊，舵機，其特征在于太陽光能始終垂直照射到太陽能電池板上，有效地吸收光能。結(jié)構(gòu)簡單、控制可靠的太陽光自動跟蹤控制系統(tǒng)，以51單片機為控制核心，光敏電阻作為光強傳感器，利用其跟隨光強變換而阻值變化的特性，測得其分壓經(jīng)D/A轉(zhuǎn)化輸送到單片機內(nèi)部，對實時采集的光線強度進行比較，通過比較算法判斷出光強的核心位置，編寫PWM程序，使得單片機輸出PWM信號，控制舵機進行相應(yīng)的角度轉(zhuǎn)動，帶動其上的傳感器轉(zhuǎn)動，從而達到對光強信號的跟蹤，使得太陽光始終垂直照射到太陽能電池板上，有效地吸收光能。
【IPC分類】G05D3-20
【公開號】CN104679036
【申請?zhí)枴緾N201310625659
【發(fā)明人】苗惠, 韓雪
【申請人】哈爾濱功成科技創(chuàng)業(yè)投資有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2013年11月28日