基于單片機(jī)的自動(dòng)追日控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)＊

宋在勇

基于單片機(jī)的自動(dòng)追日控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)＊

宋在勇

（北華大學(xué)，吉林 吉林 132013）

設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的光電式太陽能雙軸自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，光電式跟蹤器可通過反饋消除誤差，控制較精確，電路也比較容易實(shí)現(xiàn)。

單片機(jī)；太陽能；自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)；跟蹤器

目前，石油、煤炭等能源的大量使用，導(dǎo)致傳統(tǒng)化石能源即將枯竭，科學(xué)家預(yù)言，到21世紀(jì)中葉，石油資源將會(huì)開采殆盡，而太陽能正是解決能源危機(jī)的最好選擇。開發(fā)太陽能資源儼然已成為各國(guó)能源發(fā)展的主流趨勢(shì)。

現(xiàn)有的太陽能跟蹤裝置存在著許多問題，例如跟蹤精度不高、累積誤差較大、容易受光線的干擾以及自身功耗大等問題。

因此本文研究了一種基于51單片機(jī)的自動(dòng)追日系統(tǒng)，它有兩個(gè)軸，一個(gè)軸在垂直方向，用來跟蹤太陽方位角；另一個(gè)軸在水平方向，用來跟蹤太陽高度角，兩個(gè)軸互不影響，自動(dòng)控制。

1 硬件設(shè)計(jì)

本自動(dòng)追日控制系統(tǒng)硬件電路主要包括以下2個(gè)主要單元。

1.1 控制單元

控制單元芯片選用的是STC89C51，其最小系統(tǒng)主要由復(fù)位、振蕩電路以及擴(kuò)展部分等部分組成。最小系統(tǒng)電路如圖1所示。

1.2 光源檢測(cè)單元

光源檢測(cè)電路接收太陽光，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，單片機(jī)根據(jù)采集來的信號(hào)進(jìn)行分析比較，得出結(jié)果最終控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)與轉(zhuǎn)向使太陽能電池面板始終垂直于入射光線，從而達(dá)到高效率地利用太陽能。

本設(shè)計(jì)的光敏器件為光敏電阻。利用光敏電阻在光照時(shí)阻值發(fā)生變化的原理，將5個(gè)完全相同的光敏電阻分別放置于1塊電池板東南西北四個(gè)方向的邊沿處和中間位置。如果太陽光垂直照射太陽能電池板時(shí)，2個(gè)光敏電阻接收到的光強(qiáng)度相同，所以它們的阻值相同，此時(shí)電機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)太陽光方向與電池板垂直方向有夾角時(shí)，接收光強(qiáng)多的光敏電阻阻值減小，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，直至2個(gè)光敏電阻上的光照強(qiáng)度相同。

光源檢測(cè)電路如圖2所示。

圖1 最小系統(tǒng)電路圖

2 軟件設(shè)計(jì)

主程序的設(shè)計(jì)思想是先對(duì)程序進(jìn)行初始化，之后選擇進(jìn)入自動(dòng)模式追蹤或串口輸入追蹤。當(dāng)選定之后，分別進(jìn)入各自的子程序完成操作。

主程序流程如圖3所示。

3 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)追日控制系統(tǒng)采用了光電式跟蹤方式，可通過反饋消除誤差，控制較精確，電路也比較容易實(shí)現(xiàn)，受到普遍關(guān)注。這種裝置更能有效地提高太陽能的利用率，有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

圖2 光源檢測(cè)電路圖

圖3 主程序流程圖

［1］李志明，王文蘭，齊詠生.太陽方位自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)研究［J］.華北電力技術(shù)，2016（2）：39-46.

［2］程華，楊偉，劉新宇.無人值守變電站異常目標(biāo)自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011（6）：99-102.

［3］杜云峰.基于單片機(jī)的太陽自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的研究［J］.現(xiàn)代電子技術(shù)，2010（15）：157-159.

［4］劉劍，李彤，陳兆華.太陽能電池板自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)［J］.現(xiàn)代建筑電氣，2016（2）：58-61.

TM914.4

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.24.026

2095－6835（2019）24－0065－02

宋在勇（1976—），男，朝鮮族，吉林吉林人，實(shí)驗(yàn)師，從事電氣工程研究。

吉林省教育廳“十三五”科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目（編號(hào)：JJKH20170033KJ）；吉林市科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（編號(hào)：20161202）

〔編輯：張思楠〕