CN104679036A - 一种基于单片机的太阳能跟踪器 - Google Patents

Abstract

一种基于单片机的太阳能跟踪器，其组成包括：51单片机，光敏电阻，单片机部，PWM信号输出模块，舵机，其特征在于太阳光能始终垂直照射到太阳能电池板上，有效地吸收光能。结构简单、控制可靠的太阳光自动跟踪控制系统，以51单片机为控制核心，光敏电阻作为光强传感器，利用其跟随光强变换而阻值变化的特性，测得其分压经D/A转化输送到单片机内部，对实时采集的光线强度进行比较，通过比较算法判断出光强的核心位置，编写PWM程序，使得单片机输出PWM信号，控制舵机进行相应的角度转动，带动其上的传感器转动，从而达到对光强信号的跟踪，使得太阳光始终垂直照射到太阳能电池板上，有效地吸收光能。

Description

一种基于单片机的太阳能跟踪器

技术领域

本发明涉及的是一种太阳能利用装置，特别涉及的是一种基于单片机的太阳能跟踪器。

背景技术

太阳能一般是指太阳光的辐射能量。太阳内部时刻发生着原子核反应，并向四周辐射能量，这种核聚变产生的能量可以维持几十亿到上百亿年的时间。太阳能的利用已经有很长的历史，但是通过高效率的仪器设备利用太阳能是现在以及将来要研究和解决的问题。太阳能优点。太阳能的来源是太阳，这决定了其采集和利用没有地域的限制，只要太阳光照射到的地带皆可用采集来转换和利用；从广义上讲，许多其他形式的能源都是由太阳能转换而来，所以其利用的途径较多而且方便；同时，太阳能作为典型的清洁能源，其带来的污染和影响很小，而且利用的效率高，与其他形式能源比，有很大的优势。

太阳能缺点。在日照不足的地区，很难完全靠太阳能供应，投资报酬率较低；太阳能的利用还是存在一定的影响，如大量太阳能仪器表面光线反射，从而产生光污染；时间上分布不均匀，只在白天能够利用，并且中午较强，早晨和傍晚较弱，而且一年中夏天的光照辐射要强于其他季节；由于太阳能分布广泛，地球单位面积上太阳能十分有限，强度较弱。

由于日益紧缺的能源现状，以及化石能源的燃烧带来的环境污染等问题，让清洁可再生的太阳能的利用变的非常必要。此次设计便是在太阳能利用过程中，从根本上提高太阳能的接受效率，同时保证设计的合理和便利性，能够在太阳能设备中得到应用和推广。满足这种要求的系统便是太阳能跟踪器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一个结构简单、控制可靠的太阳光自动跟踪控制系统。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于单片机的太阳能跟踪器，其组成包括：51单片机，光敏电阻，单片机部，PWM信号输出模块，舵机，其特征在于太阳光能始终垂直照射到太阳能电池板上，有效地吸收光能。

所述的一种基于单片机的太阳能跟踪器，其特征是：跟踪方式是把两个性能参数相同的光敏电阻放在太阳能电池板边沿处下方，一个放在东面，一个放在西面，光敏电阻的一般漏在外面，另一半在电池板下面，当天阳光垂直照射电池板时，两个光敏电阻阻值相等，其分压也相同，经处理器处理后，电机不动作，电池板保持不动；当太阳光未垂直照射时，两个光敏电阻阻值不同，其分压也不同，根据比较算法输出信号控制电机转动向光强一侧，直至两电阻阻值相同，实现自动跟踪。

本发明以51单片机为控制核心，光敏电阻作为光强传感器，利用其跟随光强变换而阻值变化的特性，测得其分压经D/A转化输送到单片机内部，对实时采集的光线强度进行比较，通过比较算法判断出光强的核心位置，编写PWM程序，使得单片机输出PWM信号，控制舵机进行相应的角度转动，带动其上的传感器转动，从而达到对光强信号的跟踪，使得太阳光始终垂直照射到太阳能电池板上，有效地吸收光能。

本发明还包括：

太阳赤纬角计算公式为：

δ=23.45sin[360*(284+n)/365]

式中，δ—赤纬角，n—一年中的第几天。

在一天当中，赤纬角变化很小，太阳位置变化主要有地球自转引起。一天当中随时间变化引起的太阳位置变化可由时角ω表示，太阳在正午时为0°，每小时变化15°，上午为正，下午为负，则有：

ω=（12-T）*15

式中T为当地时间。

（2）本发明的跟踪方式是把两个性能参数相同的光敏电阻放在太阳能电池板边沿处下方，一个放在东面，一个放在西面，光敏电阻的一般漏在外面，另一半在电池板下面，当天阳光垂直照射电池板时，两个光敏电阻阻值相等，其分压也相同，经处理器处理后，电机不动作，电池板保持不动；当太阳光未垂直照射时，两个光敏电阻阻值不同，其分压也不同，根据比较算法输出信号控制电机转动向光强一侧，直至两电阻阻值相同，实现自动跟踪。

本发明的优点：

本发明采用低成本的单片机，具有结构简单、运行可靠的优点，可大幅降低跟踪系统的成本；

本发明使用的单片机其自带A/D转换器，功能强,晶振频率高,许多特殊引脚功能强大,并且具有较强的抗干扰性以及低功耗等特点,同时此单片有自带的PWM模块，可知直接驱动舵机转动，使得在电路设计中更具灵活性,使外围电路简单化。

附图说明

图1为本发明的系统框图；

图2为本发明的软件流程图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

一种基于单片机的太阳能跟踪器，其组成包括：51单片机，光敏电阻，单片机部，PWM信号输出模块，舵机，其特征在于太阳光能始终垂直照射到太阳能电池板上，有效地吸收光能。

其特征是：跟踪方式是把两个性能参数相同的光敏电阻放在太阳能电池板边沿处下方，一个放在东面，一个放在西面，光敏电阻的一般漏在外面，另一半在电池板下面，当天阳光垂直照射电池板时，两个光敏电阻阻值相等，其分压也相同，经处理器处理后，电机不动作，电池板保持不动；当太阳光未垂直照射时，两个光敏电阻阻值不同，其分压也不同，根据比较算法输出信号控制电机转动向光强一侧，直至两电阻阻值相同，实现自动跟踪。

结合图1，图1是本发明的系统原理结构图；其中硬件部分由三部分组成：位置检测器、控制组件、跟踪头。其相互之间配合完成跟踪。初始位置校验部分作用为系统上电工作时，使太阳能电池板处于中间位置，即模拟的“正午”位置，便于下一步检测光强后系统动作；单片机部分为整个系统的核心，负责系统的分析和运算，通过写好的比较程序处理输入的信号并输出信号；位置检测器主要由光敏电阻、信号处理电路和A/D转换电路组成，光敏电阻对光源的位置进行检测，通过信号处理将位置信号转换为电压信号并放大，再经A/D转换输入单片机；控制组件主要由D/A转换电路、放大电路和驱动电路组成，将单片机输出的信号转换为驱动电机转动的较大的电压信号；跟踪头主要由步进电机及支架、传动装置等构成，带动太阳能电池及其上的光敏电阻的转动，完成反馈。

结合图2，图2为系统软件流程图。整个程序设计包括模拟量的采集、舵机控制、串行通信等。开机之后，上电复位，进行系统的初始化，本设计使舵机位置停于“正午”位置。初始化完成以后，进入光电跟踪，进行光电检测。

Claims (2)

1.一种基于单片机的太阳能跟踪器，其组成包括：51单片机，光敏电阻，单片机部，PWM信号输出模块，舵机，其特征在于太阳光能始终垂直照射到太阳能电池板上，有效地吸收光能。

2.据权利要求1所述的一种基于单片机的太阳能跟踪器，其特征是：跟踪方式是把两个性能参数相同的光敏电阻放在太阳能电池板边沿处下方，一个放在东面，一个放在西面，光敏电阻的一般漏在外面，另一半在电池板下面，当天阳光垂直照射电池板时，两个光敏电阻阻值相等，其分压也相同，经处理器处理后，电机不动作，电池板保持不动；当太阳光未垂直照射时，两个光敏电阻阻值不同，其分压也不同，根据比较算法输出信号控制电机转动向光强一侧，直至两电阻阻值相同，实现自动跟踪。