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本科生毕业论文

题 目 太阳能自动跟踪装置控制系统设计

系 别 机械交通学院

班 级 机 制 122

姓 名 李鹏万

学 号 123731214

答辩时间 2016年5月

新疆农业大学机械交通学院

目 录

摘要................................................................ 1 1 设计研究背景及意义................................................ 3 2 主要研究内容...................................................... 3

2.1 系统的设计目标 .............................................. 3 2.2 设计的主要内容 .............................................. 3 3 系统的总体设计.................................................... 4

3.1 太阳自动跟踪方式的确定 ...................................... 4 3.2 本设计的设计思想 ............................................ 4 4 太阳能充电控制器的设计............................................ 5

4.1 太阳能电池的选型 ............................................ 5 4.2 蓄电池的选型 ................................................ 7

4.2.1 铅酸蓄电池基本概念..................................... 7 4.2.2 本系统蓄电池的选型..................................... 8 4.3 太阳能充电控制器的设计 ...................................... 8

4.3.1 UC3906芯片的介绍 ...................................... 9 4.3.2 BUCK电路的设计 ........................................ 9 4.4 充电控制器外围电路设计 ..................................... 11 5 跟踪系统传感器检测装置的设计..................................... 13

5.1 阴天检测装置的设计 ......................................... 13 5.2 白天黑夜检测装置 ........................................... 14 5.3 太阳位置传感器的介绍 ....................................... 15

5.3.1 传感器检测部分的设计.................................. 15 5.3.2 光敏二极管的介绍...................................... 17 5.3.3 LM324芯片的介绍 ...................................... 17

6 视日运动轨迹模块设计............................................. 18

6.1 太阳赤纬角的计算 ........................................... 18 6.2 太阳高度角的计算 ........................................... 18 6.3 太阳方位角的计算 ........................................... 18 6.4 日出日落时间计算 ........................................... 19 7 执行器件的选型................................................... 19

7.1 步进电机的选型 ............................................. 19 7.2 步进电机驱动器的选型 ....................................... 20 7.3 执行器件的连接方式 ......................................... 21 8 控制系统的设计................................................... 21

8.1 单片机电源模块的设计 ....................................... 22 8.2 驱动器电源模块的设计 ....................................... 23

8.2.1 GS3660芯片介绍 ....................................... 23 8.2.2 Boost电路基本拓扑设计 ................................ 25 8.2.3 驱动器电源模块的硬件设计.............................. 26 8.3 单片机硬件系统设计 ......................................... 27

8.3.1单片机简介 ............................................ 27

8.3.2 单片机的特点.......................................... 27 8.3.3 AT89C51单片机的特性 .................................. 28 8.4 单片机软件系统的设计 ....................................... 28

8.4.1 主程序的设计.......................................... 28 8.4.2 光电追踪模块.......................................... 30 8.4.3 视日跟踪模块.......................................... 30

9 结论............................................................. 31 参考文献：......................................................... 33 谢 辞............................................................. 34 附 录............................................................. 35

太阳能自动跟踪装置控制系统的设计

李鹏万 指导老师：杨宛章、张静

摘要：太阳能作为一种新型清洁能源，受到了世界各国的广泛重视。现阶段影响太阳能普及的主要原因是太阳能电池的成木较高而光电转化效率却较低。因此，如何提高太阳能利用效率是太阳能行业发展的关键问题。在国内，大多数太阳能电池阵列都是固定安装的，无法保证太阳光实时垂直照射，导致太阳能资源不能得到充分利用。自动太阳跟踪控制系统在跟踪太阳旋转的情况下可接收到更多的太阳辐射能量，从而提高太阳能电池板的输出功率，该技术在各种太阳跟踪装置中可以广泛应用。

整个系统不需要任何外部电源供电，完全依靠自身太阳能电池板发电供电。在光线充足的天气条件下，系统保证太阳能电池自动跟踪太阳旋转并始终保持太阳光垂直照射在太阳能电池的表面，以提高太阳能电池的发电效率。系统带有光电检测装置，在天气情况不佳的时候切换跟踪方式。以提高太阳的吸收效率。

关键字：太阳能电池；自动跟踪；太阳位置传感器；光电检测

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Design of control system for solar automatic tracking

devic

Li Pengwan Instructor: Yang Wanzhang、Zhang Jing

Abstract: Solar energy as a new type of clean energy, received wide attention of all over the world, the main reason for the stage of the popularization of solar energy is solar cells into wood higher and photoelectric conversion efficiency is low. Therefore, how to improve the utilization efficiency of solar energy is the key problem of the solar energy industry development. In China, most of the solar cell array is fixed, there is no guarantee that the sun light of real-time vertical irradiation, resulting in solar energy resources can not be fully utilized. Automatic sun tracking control system in tracking solar rotation can receive more solar radiation energy, so as to improve the output power of the solar battery board, the Technology can be widely used in various solar tracking devices.

The system does not require any external power sources, completely rely on their own solar panels for electricity power supply. In the sunny weather conditions, the system to ensure that the solar automatic tracking solar rotation and keep perpendicular irradiation of the sun light on the solar cell surface and to improve the efficiency of the solar cell power generation. System with photoelectric detection device, in poor weather conditions when switching tracking mode.In order to improve the absorption efficiency of the sun.

Keywords: solar cell; automatic tracking; solar position sensor;Photoelectric detection

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