四象限探测器在太阳能电池板自动追踪系统中的 应用.doc

PAGE PAGE 3 四象限探测器在太阳能电池板自动跟踪系统中的应用 摘要：采用四象限探测器作为前端探测单元,介绍了利用光电技术、电子技术、自动控制技术以及精密的步进系统实现了太阳能板自动跟踪瞄准系统中的四象限探测器的应用设计。 Abstract：Adapt the four quadrant detector as the front detector .Introduced the steeping system based on optoelectronic technology, electronic technology, automatic control technology .Realized the designation of the automatic tracking system of solar panels. 目录 第一章 应用背景·······························3 第二章 名词解释·······························3 2.1 四象限探测器····························3 2.2 步进电机·······························5 第三章 系统的工作原理·························5 3.1 系统工作过程···························5 3.2 传感器工作原理·························6 3.3 探测器放大器基本原理图·················8 第四章 系统的电路设计·························9 第五章 系统控制程序设计·······················10 第六章 问题和缺陷·····························11 第七章 结束语·································12 一 、四象限探测器在太阳能电池板自动跟踪系统中的应用背景： 太阳能热发电和太阳能光伏发电是目前利用太阳能发电的两种主要形式。光热是通过聚光加热介质, 推动燃气轮机做功发电。而光伏发电则通过太阳光照射光电池板将光能直接转化为电能。由于太阳能辐射到地球表面的能量密度比较低, 无论是对于太阳能光伏发电还是太阳能热发电, 能否经济高效利用太阳能的关键在于太阳聚光和跟踪水平的优劣。实验证明在相同条件下, 极轴式太阳能自动跟踪发电的发电量要比固定发电(用太阳能电池板固定朝南安装的方式对太阳能进行采集)提高40% 左右。而采用聚光技术对太阳跟踪又提出了更高的要求.目前主要的跟踪方式是根据地球自转以及GPS进行粗调节，利用光电传感器设计的系统进行精确调节跟踪，本文主要讲述四象限探测器在太阳能电池板自动跟踪系统中的应用。 二、名词解释 2.1、四象限探测器：是把4个性能完全相同的光伏电池板, 按照直角坐标要求排列而成的光伏探测器件, 它们之间有个十字形沟道相隔,如图I所示，其实物图如图II所示。 图I 图II 光信号经过光学系统在探测器上成像。当光信号偏离探测器法向时, 4个象限上的成像面积不同, 探测器输出的电压信号幅度不同, 比较4个象限的输出, 即可确定光信号的方向。 2.2、步进电机：步进 电机是将电 脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的 频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的 目的；同时可以通过控制 脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。 三、 系统的工作原理： 3.1　系统工作过程 系统的工作原理如图1所示.太阳光透过光孔,由透镜汇聚到四象限探测器的感光表面,受光面的4个电极就产生电压信号,这些电信号依次经过前置放大电路、滤波电路以及A/D转换电路后,转换成数字量,并由控制器从A/D转换器的寄存器中读取4个通道的采样数据.如果