智能光伏逐日型運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

遼寧工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院　李思墨　李光林　王　宇

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智能光伏逐日型運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

遼寧工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院李思墨李光林王宇

【摘要】本文設(shè)計(jì)的智能光伏逐日型運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是利用步進(jìn)電機(jī)雙軸驅(qū)動(dòng)，采用光電跟蹤的方法，根據(jù)光電傳感器根據(jù)入射光線的強(qiáng)弱變化產(chǎn)生反饋信號(hào)到微機(jī)處理器進(jìn)行處理的綜合系統(tǒng)。它是一種有效利用太陽能的自動(dòng)裝置，具有廣泛的應(yīng)用前景。

【關(guān)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(shù)是發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮目稍偕茉醇夹g(shù)，代表著世界能源工業(yè)的發(fā)展方向。在過去的25年間，太陽能發(fā)電成本下降了95%。基于光電傳感器的智能光伏逐日型運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)能大大提高光伏發(fā)電的效率。該裝置將光電追蹤方式和視日追蹤方式相結(jié)合，能自動(dòng)跟蹤太陽光線的運(yùn)動(dòng)，保證太陽能設(shè)備的能量轉(zhuǎn)換部分所在平面始終與太陽光線垂直，提高設(shè)備的能量利用率。

2　系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

本文設(shè)計(jì)的智能光伏逐日型運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)由電源模塊電路、光電測(cè)量電路、時(shí)鐘電路、步進(jìn)電機(jī)控制電路、單片機(jī)、LCD顯示電路及轉(zhuǎn)換電路等部分組成。它通過傳感器采集太陽光并將其轉(zhuǎn)化成單片機(jī)能夠識(shí)別的電壓信號(hào)，通過單片機(jī)的處理，發(fā)出驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從而驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，并將光照強(qiáng)度實(shí)時(shí)顯示出來。

3　系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

3.1光電測(cè)量電路設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)中的光電測(cè)量電路工作原理是：光強(qiáng)信號(hào)經(jīng)過型號(hào)為2CU301的光敏二極管的采集后，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換電路送入在單片機(jī)中，經(jīng)分析比較代表光照強(qiáng)度的電壓信號(hào)，發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)連接太陽能電池板的伺服電機(jī)進(jìn)行控制，以達(dá)到太陽能電池板在X、Y軸方向上的調(diào)整，如圖1所示。3.2驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

圖1　光敏電阻與單片機(jī)連接電路圖

本系統(tǒng)用到的四相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為ULN2003，為了使步進(jìn)電機(jī)工作在穩(wěn)定狀態(tài)，采用6路型號(hào)為74HC14的施密特觸發(fā)反相器，可將緩慢變化的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成清晰、無抖動(dòng)的輸出信號(hào)。步進(jìn)電機(jī)接口電路如圖2所示。

圖2　單片機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)電路原理圖

3.3按鍵電路設(shè)計(jì)

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(gè)按鈕， Y軸控制的兩個(gè)按鈕。按鍵電路因按鍵數(shù)量不多，所以采用獨(dú)立式按鍵。

3.4顯示電路設(shè)計(jì)

考慮到本次設(shè)計(jì)需要顯示的字符長(zhǎng)度和內(nèi)容，顯示模塊選用了LCD1602液晶顯示器。

4　軟件設(shè)計(jì)

本文的微處理器采用AT89C51芯片。軟件的主程序流程為：開始時(shí)芯片進(jìn)行初始化，然后進(jìn)入自動(dòng)跟蹤的模式，即根據(jù)光敏二極管采集的光強(qiáng)來驅(qū)動(dòng)電機(jī)，判斷模式開關(guān)是否為自動(dòng)模式，是選擇自動(dòng)跟蹤子程序，否選擇手動(dòng)跟蹤子程序，即根據(jù)X，Y控制按鍵來控制。

5　結(jié)論

本文設(shè)計(jì)的智能光伏逐日型運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是一種有效利用太陽能的自動(dòng)裝置，具有廣泛的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]張毅剛,等.單片機(jī)原理與應(yīng)用設(shè)計(jì)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2012.

[2]徐君毅,等.單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用[M].上海:上海科學(xué)技術(shù)出版社,1988.

[3]陳粵初,等.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1991.

李思墨（1994-），女，遼寧工業(yè)大學(xué)本科生。

作者簡(jiǎn)介：