基于單片機的自動追日控制系統設計＊

宋在勇

基于單片機的自動追日控制系統設計＊

宋在勇

（北華大學，吉林 吉林 132013）

設計了一種基于單片機的光電式太陽能雙軸自動跟蹤系統，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。

單片機；太陽能；自動跟蹤系統；跟蹤器

目前，石油、煤炭等能源的大量使用，導致傳統化石能源即將枯竭，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。開發太陽能資源儼然已成為各國能源發展的主流趨勢。

現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，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 硬件設計

本自動追日控制系統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，其最小系統主要由復位、振蕩電路以及擴展部分等部分組成。最小系統電路如圖1所示。

1.2 光源檢測單元

光源檢測電路接收太陽光，將光信號轉換成電信號，單片機根據采集來的信號進行分析比較，得出結果最終控制步進電動機的轉動與轉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。

本設計的光敏器件為光敏電阻。利用光敏電阻在光照時阻值發生變化的原理，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，驅動電動機轉動，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 最小系統電路圖

2 軟件設計

主程序的設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 結語

本文設計的自動追日控制系統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，受到普遍關注。這種裝置更能有效地提高太陽能的利用率，有較好的推廣應用價值。

圖2 光源檢測電路圖

圖3 主程序流程圖

［1］李志明，王文蘭，齊詠生.太陽方位自動跟蹤系統研究［J］.華北電力技術，2016（2）：39-46.

［2］程華，楊偉，劉新宇.無人值守變電站異常目標自動跟蹤系統設計［J］.鄭州輕工業學院學報（自然科學版），2011（6）：99-102.

［3］杜云峰.基于單片機的太陽自動跟蹤系統的研究［J］.現代電子技術，2010（15）：157-159.

［4］劉劍，李彤，陳兆華.太陽能電池板自動跟蹤系統［J］.現代建筑電氣，2016（2）：58-61.

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”科學技術項目（編號：JJKH20170033KJ）；吉林市科技發展計劃項目（編號：20161202）

〔編輯：張思楠〕