宋在勇

基于單片機的自動追日控制系統(tǒng)設(shè)計＊

宋在勇

（北華大學，吉林 吉林 132013）

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

單片機；太陽能；自動跟蹤系統(tǒng)；跟蹤器

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

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單片機的自動追日系統(tǒng)，它有兩個軸，一個軸在垂直方向，用來跟蹤太陽方位角；另一個軸在水平方向，用來跟蹤太陽高度角，兩個軸互不影響，自動控制。

1 硬件設(shè)計

本自動追日控制系統(tǒng)硬件電路主要包括以下2個主要單元。

1.1 控制單元

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

1.2 光源檢測單元

光源檢測電路接收太陽光，將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，單片機根據(jù)采集來的信號進行分析比較，得出結(jié)果最終控制步進電動機的轉(zhuǎn)動與轉(zhuǎn)向使太陽能電池面板始終垂直于入射光線，從而達到高效率地利用太陽能。

本設(shè)計的光敏器件為光敏電阻。利用光敏電阻在光照時阻值發(fā)生變化的原理，將5個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，2個光敏電阻接收到的光強度相同，所以它們的阻值相同，此時電機不轉(zhuǎn)動。當太陽光方向與電池板垂直方向有夾角時，接收光強多的光敏電阻阻值減小，驅(qū)動電動機轉(zhuǎn)動，直至2個光敏電阻上的光照強度相同。

光源檢測電路如圖2所示。

圖1 最小系統(tǒng)電路圖

2 軟件設(shè)計

主程序的設(shè)計思想是先對程序進行初始化，之后選擇進入自動模式追蹤或串口輸入追蹤。當選定之后，分別進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)計的自動追日控制系統(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)用價值。

圖2 光源檢測電路圖

圖3 主程序流程圖

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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，實驗師，從事電氣工程研究。

吉林省教育廳“十三五”科學技術(shù)項目（編號：JJKH20170033KJ）；吉林市科技發(fā)展計劃項目（編號：20161202）

〔編輯：張思楠〕