基于单片机的太阳能电池自动跟踪系统的设计1.pdf

维普资讯 第 24卷第 3期 长春师范学院学报(自然科学版) 2005年 8月 V01．24 N0．3 J伽删】0fChangChunTeachemCollege(NautralScience) Aug 20O5 基于单片机的太阳能电池 自动跟踪系统的设计 薛建国 (福建莆田学院电子信息工程系，福建莆 田351100) [摘 要]本系统以单片机为核心，构建了由光电二极管检测和比较，方位角和高度角双轴机械跟踪 定位系统组成的自动控制装置，设计出一套 自动使太阳能电池板保持与太阳光垂直的自动跟踪系统。 在晴天检测时能 自动跟踪太阳并实时回存正确数据，消除因季节变化而产生的积累误差，在阴天时能 自动引用晴天时的位置，控制精度高，具有广泛的应用潜力。实现了追踪太阳的效果，达到提高发电 效率的 目的。 [关键词]太阳跟踪；光电检测；自动定位；单片机；设计 [中图分类号]TNT10 [文献标识码]A [文章编号]1008—178X(2005)03一(D2G06 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…。 本文提出一种新型的基于单片机的太阳光 自动跟踪系统设计方案，该系统不仅能 自动根据太阳光 方向来调整太阳能电池板朝 向，结构简单、成本低 ，而且在跟踪过程中能 自动记忆和更正不 同时间的 坐标位置，不必人工干预 ，特别适合天气变化比较复杂和无人值守的情况，有效地提高 了太 阳能的利 用率 ，有较好的推广应用价值。 1．自动跟踪系统的组成和结构 1．1 组成 。自动跟踪系统由光电检测电路，双轴机械跟踪定位系统 ，时钟 电路 ，单片机控制系统等 几部分组成。 1．1．1 光电检测电路 太 阳的方位随着观测位置和观测时间’的不同而不 同，因此 ，欲跟踪太阳就必须先对太阳进行检测 定位。 图 1是太 阳光电定位装置中光电检测电路的俯视简图，共 由9个光电三极管组成 。正中央 1个 ， 旁边 8个 围成一圈。将此检测板用一不透光的下方开 口的圆柱体盖住，圆柱体的直径略大于图中的外 圆。圆柱体的上方中央开一个与检测用的光电二极管直径相 同的洞，以让光线通过 (如图2所示)。 将整个光电检测装置安装在太阳能光电池板上，光电二极管的检测面与电池板平行。在圆柱体的外面 不受圆柱体遮挡的地方 (确保会受到光线的照射)也安装一个光电二极管 (其朝 向与圆柱体内的光电 二极管朝 向相同)，用于检测环境亮度 ，并与圆柱体内的每个光电二级管及运放 (可用 LM324集成 电 路中的一个)构成一个 比较 电路 (如图3)。适当调整图中电阻的阻值，这样当圆柱体内的光 电二极 管没有受光线照射时，运放将输出低电平。此电平可对接到的输入端进行检测 ，圆柱体 内的每个光电 二级管各用一个单片机的输入端 ，总共用了9个 。这样就可以检测太 阳光线 的朝向，来决定哪个 电机 转动、向哪个方向转动。另外 ，为 了增大光电二极管的检测范围，视实际情况需要 ，也可再增加一圈 [收稿 日期]2zo5—06—05 【作者简介】薛建国(1965一)，男，福建莆田人，福建省莆田学院电子信息工程系高级讲师，从事多媒体、电子技术、单片机 研 究。 ·26 · 维普资讯 光电二极管，并与内圈的相应的光电二极管并联 (如图4)。 图2 图 4 图5 1．1．2 双轴机械跟踪定