太阳能自动追光系统的设计.doc

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1、摘要1关键词1Abstract1Keywords1弓I言21太阳能自动追光系统总体设计方案31.1太阳运行的规律31.2跟踪器机械执行部分比较选择31.3本课题的机械设计方案51.4跟踪方案的比较选择61.5本设计的跟踪方案82.1太阳能自动追光系统机械设计方案82.2齿轮的选择82.3底座的设计102.4中心轴的选择112.5轴承的选择112.6抗风性分析123控制系统设计133. 1系统总体结构133.2光电转换器143.3步进电动机143.4单片机及其外围电路163.5系统的流程图194系统软件流程及调试204. 1主控制模块的软件设计204.2光电跟踪模块程序设计214.3视日运动轨迹

2、跟踪模块程序设计224.4实验观察数据分析235结论24参考文献26致谢27太阳能自动追光系统的设计太阳能自动追光系统的设计机械电子工程专业学生韦忠爽指导老师侯建华摘要：目前，太阳能利用装置的放置位置人多是固定不变的，而一天当中太阳与太阳能利用装置的相对位置是时刻变化的，这也就无法保证太阳能利用装置时刻受到阳光直射，从而使太阳光能的利用率人人降低。为了提高太阳能的利用率，设计一种循口追光系统，使太阳能利用装置最人限度的利用太阳光能。本文对太阳能跟踪系统进行了机械设计和自动跟踪系统控制部分设计，机械部分分设计主要是通过步进电机1、步进电机2的共同工作实现对太阳的跟踪；控制部分设计是基于单片机的自

3、动控制系统，采用光电检测追踪模式，配合机械装置使系统更加稳定，提高了系统的追踪精度。关键词：太阳能：循口追光；步进电动机；单片机TheDesignofAutomaticTrackingSystemStudentmajoringmMechanicalandelectiicalengineenngLiYanTutorHouJiaiiliuaAbstract：Atpresent,thesolarenergyutilizationdeviceplacedmostofthepositionisfixed,butthesunandsolarenergyutilizationoftherelativepos

4、itionofthedeviceisever-changingintlieday,thisistoguaranteetliesolarenergyutilizationdevicemomentisduectsunsliine，sothatthesunlightenergyutilizationgreatlyreducedInordertounprovetheutilizationrateofsolarenergy,designasystemofsolartracking,tomakesolarenergyutilizationdevicemaximumuseofthesunlightenerg

5、yThesolartracknigsystemofthemechanicalpartandcontiolsystempartaredesigned.Themechanicalpartdesignistorealizethesuntracknigtluoughthejointworkofsteppermotorlandsteppermotor2;thecontrolpaitdesignistheautomaticcontrolsystembasedonsinglechip,usingphotoelectricdetectiontrackingmode,withthemechanicaldevic

6、etomakethesystemmorestable,improvethesystemHackingaccuracyKeywords:SolarEnergy；SolarTracking；StepperMotor；SCM9引言随着经济发展和社会进步，自然资源被人为的任意开发和利用，面临枯竭的境地，人类的生活环境在大量自然资源使用过程中面临巨大的威胁，由于人类对自然资源的需求越來越高，因此，寻找可替代的新能源成为当务之急。太阳能是一种干净环保而且取之不尽用之不竭的可再生新能源，随着社会经济可持续发展的这种趋势，太阳能在人类生活中起到越來越重要的作用。于是，合理开发并提高太阳能的利用率具有非常重要的

7、意义。众所周知，太阳在一天中的位置由东向西发生着变化，而目前太阳能利用装置的摆放位置大多是固定不变的，这也就无法使太阳能利用装置时刻正对着太阳，太阳光也就无法时刻直射到其上面。因此，本文设计了一种自动循日的智能型太阳能追光系统，使太阳能利用装置最大程度的提高太阳能的利用率。自动追光系统以AT89C51单片机为基础，工作可靠稳定，能够精确追踪太阳，使太阳光在一天当中始终直射到太阳利用装置上，最大限度的提高太阳能利用率。此装置利用广泛，可在太阳能发电站、太阳能电池、太阳能路灯、太阳能热水器等方面使用。1太阳能自动追光系统总体设计方案1.1太阳运行的规律太阳在一天中的位置变化是周期性的，是可以被预测

8、的。因为地球自转和地球绕太阳公转，使太阳相对于地面物体是运动的。因为地球极轴与黄道天球极轴存在27度夹角，使得太阳的赤尾角在一年当中发生变化。夏至时赤纬角最大为23度27分，并开始减小；到秋分时赤纬角乂变为0,并继续减小；冬至时这个角为23度27分，然后逐渐增大，到春分时变为0并继续增大，直到夏至，另一个变化周期开始。1.2跟踪器机械执行部分比较选择分析考虑成本、跟踪器机械执行部分等各方面问题，有以下儿种跟踪器。（一）陀螺仪式跟踪器1马达2马达-传动箱II-传动箱a-接收器B-环形支架C-支架图卜1陀螺仪式跟踪器跟踪器所具有的结构:传动箱1安装在支架上，并将其固定；马达1安装在传动箱1上，传动

9、箱I的内部是由蜗杆、蜗轮组成的运动副，马达1输出轴连接蜗杆，环形支架安装在支架上面（环形支架相对于支架可以转动），传动箱1的输出轴连接环形支架，传动箱II固定安装在环形支架上，马达2安装在传动箱【上，传动箱II内也是由蜗杆、蜗轮组成的运动副。马达2的输出轴连接蜗杆，接收器安装在环形支架上面（接收器相对于环形支架可以转动），传动箱II的输出轴连接接收器。跟踪器朝向安装有很多种选择，根据图中所示的安装，跟踪器执行的原则如下：当太阳的光线偏离发生时，所述控制部分会发出的信号，此信号会驱动马达2带动传动箱II中的蜗轮蜗杆旋转，驱动接收器输出相对于支撑环旋转，跟踪太阳从东到西的运动，在同一时间，控制部分

10、发出的信号驱动马达1带动传动箱1中的蜗杆和蜗轮的旋转，第二次输出带动环支撑架和接收器旋转，跟踪太阳北部和南部方向的运动，从而最终实现两个方向的太阳跟踪。系统的优势：跟踪机构结构简单。追踪在两个方向上，使用蜗杆和蜗轮副传动，传动比大，结构紧凑，可以使用小功率电动机，且同一时间，使用小功率电动机，不仅降低能源成本和制造成本，而且提供足够的电力;蜗杆蜗轮对自锁性能好，可防风防雨。结构紧凑，运动空间是很大的。传动装置安装在传动箱，受到了良好的保护，提高了设备的使用寿命。（二）齿圈转动式跟踪器B1DB21-马达2-马达I-小齿轮1卜小齿轮a-接收器A主轴B1-齿圈B齿帽-转动架图齿圈转动跟踪器该机构结构

11、：马达1的输出轴与小齿轮1连接并将马达1固定在支架上，小齿轮I与齿圈B1相啮合且齿圈B1连接到安装在支架上的主轴，而马达2安装在主轴前部的一块板上，马达2的输出轴连接小齿轮II,小齿轮II与连接着转动架的齿圈B2啮合，且转动架安装在主轴上。机构实现自动跟踪的原理：当太阳光线偏离发生时，控制部分所发出的控制信号驱动马达1,进而带动小齿轮1转动，小齿轮会带动齿圈B1和主轴A转动；在同一时间，控制信号会驱动马达2带动小齿轮II转动，进而小齿轮II带动齿圈B2和转动架D转动,通过马达1、马达2的共同努力实现对太阳方位角和高度角的跟踪。系统的优势：该跟踪机构结构简单，成本低。在两个方向的跟踪，都利用齿轮