智能光伏逐日型運動控制系統設計

遼寧工業大學電子與信息工程學院　李思墨　李光林　王　宇

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智能光伏逐日型運動控制系統設計

遼寧工業大學電子與信息工程學院李思墨李光林王宇

【摘要】本文設計的智能光伏逐日型運動控制系統是利用步進電機雙軸驅動，采用光電跟蹤的方法，根據光電傳感器根據入射光線的強弱變化產生反饋信號到微機處理器進行處理的綜合系統。它是一種有效利用太陽能的自動裝置，具有廣泛的應用前景。

【關鍵詞】太陽能；微處理器；方位角；高精度追蹤

1　引言

太陽能技術是發展潛力最大的可再生能源技術，代表著世界能源工業的發展方向。在過去的25年間，太陽能發電成本下降了95%。基于光電傳感器的智能光伏逐日型運動控制系統能大大提高光伏發電的效率。該裝置將光電追蹤方式和視日追蹤方式相結合，能自動跟蹤太陽光線的運動，保證太陽能設備的能量轉換部分所在平面始終與太陽光線垂直，提高設備的能量利用率。

2　系統的總體結構

本文設計的智能光伏逐日型運動控制系統由電源模塊電路、光電測量電路、時鐘電路、步進電機控制電路、單片機、LCD顯示電路及轉換電路等部分組成。它通過傳感器采集太陽光并將其轉化成單片機能夠識別的電壓信號，通過單片機的處理，發出驅動步進電機的驅動信號，從而驅動步進電機進行轉動，并將光照強度實時顯示出來。

3　系統的硬件設計

3.1光電測量電路設計

本設計中的光電測量電路工作原理是：光強信號經過型號為2CU301的光敏二極管的采集后，經AD轉換電路送入在單片機中，經分析比較代表光照強度的電壓信號，發出驅動信號，從而實現對連接太陽能電池板的伺服電機進行控制，以達到太陽能電池板在X、Y軸方向上的調整，如圖1所示。3.2驅動電路設計

圖1　光敏電阻與單片機連接電路圖

本系統用到的四相步進電動機的型號為ULN2003，為了使步進電機工作在穩定狀態，采用6路型號為74HC14的施密特觸發反相器，可將緩慢變化的輸入信號轉換成清晰、無抖動的輸出信號。步進電機接口電路如圖2所示。

圖2　單片機驅動電機電路原理圖

3.3按鍵電路設計

按鍵電路部分的按鈕主要有起停按鍵，手自切換按鈕， X軸控制的兩個按鈕， Y軸控制的兩個按鈕。按鍵電路因按鍵數量不多，所以采用獨立式按鍵。

3.4顯示電路設計

考慮到本次設計需要顯示的字符長度和內容，顯示模塊選用了LCD1602液晶顯示器。

4　軟件設計

本文的微處理器采用AT89C51芯片。軟件的主程序流程為：開始時芯片進行初始化，然后進入自動跟蹤的模式，即根據光敏二極管采集的光強來驅動電機，判斷模式開關是否為自動模式，是選擇自動跟蹤子程序，否選擇手動跟蹤子程序，即根據X，Y控制按鍵來控制。

5　結論

本文設計的智能光伏逐日型運動控制系統是一種有效利用太陽能的自動裝置，具有廣泛的應用前景。

參考文獻

[1]張毅剛,等.單片機原理與應用設計[M].北京:電子工業出版社,2012.

[2]徐君毅,等.單片微型計算機原理及應用[M].上海:上海科學技術出版社,1988.

[3]陳粵初,等.單片機應用系統設計與實踐[M].北京:北京航空航天大學出版社,1991.

李思墨（1994-），女，遼寧工業大學本科生。

作者簡介：