·自动化技术·
太阳跟踪自动化控制系统设计
王东江
刘亚军
（天津市电视技术研究所
天津
300191)
数字技术与应用
要随着太阳能不断被人类发现利用，如何应用自动控制系统有效捕提太阳能更是当前自动化业界所面临的最新课题，本次设
[摘
计就是利用自动控制技术实现对太附能的最大化合理应用。本系统闲述了自动化控制系统的设计过程以及软硬件部分的设计，系统采用AT89S52单片机作为繁个系统的控制核心，系统采用了两种追踪模式：光电检测追踪模式和太阳角度追踪模式。晴天时系统采用光电检测追踪模式，面阴大时系统进入太阳角度追踪模式。在光电检测追踪模式下，光电检测部分采用光电二极管作为光电传感器，利用硬件装置通过光电二极管的比较电路米判断太阳的方位，从面达到了追踪太阳的目的。在太阳角度追踪模式下，要是通过软件计算当时当地太阳高度角和太阳方价角，再配合硬件来实现对太阳的追踪。系统的软件和硬件采用模块化设计思想，完成了系统的制作，
[关键谢]太阳能
自动化控制
[中图分类号]TN304
追踪系统
光电检测
[文献标识码]A
太阳角度
单片机
[文章编号]10079416（2010）07001908
Design of Autocontrol System on SolarPower Energy
[Key wordjSolar EnergyAutomatic Control,Tracking System,Photoelectric Detection,Angle of The Solar,Micro Controller Unit
1本设计的背景 1.1低碳环保节能
我国幅员辽阀，且多处于中低纬度，太阳能资源十分丰富，研究和重视太阳能开发利用，对于我国低碳、环保、节能及环境持续发展乃至全球环境保护有着深远的意义。
1.2太阳能在能源发展中的优势
随着20世纪70年代的能源危机，全球环境污染日趋严重，加上各个领城新型技术对低碳，环保、节能的追切雷要，形成了一轮太阳能利用的新高潮，太阳能在能源发展中占有相当凸出的优势：(1)无污染性：人类比以往更强烈地认识到，实现可持续发展，环境保护是发展进程的一个整体组成部分，环境与发展不能相互脱离。利用太阳能作能源，真正意义上实现低碳、环保、节能达在环境污染日趋严重的今天显得尤为可费。(2)经济性：随着太阳能利用技术的一发展，太阳能利用的成本已经大大下降。专家们的预测和研究一致认为：21世纪人类最清洁，最廉价的能源就是太阳能。鉴于以上的原固，开发太阳能的利用有着重大的意义。面为提高太阳能利用效率，有必要完善太阳追踪系统，
1.3本设计的目的及意义
太阳追踪自动控制系统是利用太阳能不可缺少的重要组成部分，而完善太阳追踪装置是充分利用太阳能和环境保护必不可少的重要组成部分。另外，计算机在自动化技术中发挥着板其重要的作用。本设计是一套以单片机为控制核心的太阳自动追踪控制系统，能够随着太阳光照射方向的变化面使太阳能板始终与太阳光线垂直。具体要求为结构简单，成本低，不但能在晴天时正常追踪太阳，当突然出现阴天时也能自动追踪，这样就提高了追踪的精度，本
万方数据
设计的目的是为了更充分的利用太阳能、提高太阳能的利用率。
1.4本设计的主要内客
达里所设计的太阳自动追踪系统是以单片机为控制核心的自动控制系统，整个系统是通过硬件，软件共同作用的结果，固此设计内容可以分为两个部分：
1、硬件部分通过三步来实现：选择芯片以及电路元件，连接电路图，电路主要包括下面几部分：
(1)光电检测电路的设计：这部分电路要实现的功能是通过光敏元件来判断太阳的朝向，将光信号转换为电信号，传送给单片机。
(2)单片机控制电路的设计：本系统需要控制两个电动机的正反转，当单片机接收到由光电检测电路发出的信号之后作出判断，后控制电动机的转动。
(3)时钟电路的设计：由于系统中要进行时间的控制，因此需要使用时钟电路，电路中选择串行时钟芯片DS1302。
（4)显示电路的设计：采用MAX7219芯片来驱动8位LED显承器，用来显示时间。(5)辅助电路：复位电路及振荡电路(固
定接法）、按键电路。
2、软件部分程序的编写：在硬件电路连接的基础上利用51单片机语言编写配套软件，对软硬件联合调试，直到系统稳定运行。
2太阳自动追踪控制系统的总体设计
2.1太阳自动追踪方式的选择
目前，太阳追踪方式很多，基于单片机系统的追踪方式比较实用，因为单片机系统具有体积小，造价低、控制灵敏等优点，比较常见的有光电检测追踪方式和视日运
动轨连追踪方式.这里设计的太阳自动追踪系统在借鉴前人研究成果的基础上，综合了两种追踪方式的优点，巧妙的将两种追踪方式结合在一起，使得系统史加稳定，下面对两种追踪方式分别作一下介绍。
光电检测追路方式处首先通过光敏传感器将光信号转换为电信号，单片机接收到电信号，进面控制电动机转动。这单案用光数二板管作为光电传感器，利用光敏二极管遇到光照产生光电流导通的特性，从面对电路得到了控制。通过特练的装置使4 个光敏一极管分别控制4个方向，通过判断 4个光敏二极管中任意一个是否受到光照面判断太阳的方向。配合机械装置，达到追踪的目的。
视H运动轨迹追踪（在下文中称视日运动轨逐追踪为太阳角度追踪，因为它是基于对太阳高度角和太阳方位角的计算而进行追踪的），在太阳角度追踪模式下，系统从外部时钟芯片中读取时间，利用这个时间来计算当时的太阳高度角和太阳方位角，每需一段时间读取→次，计算一次太阳角度值，同时计算出两次之间的角度差，利用这个角度差米控制电机的转动时间。
大体的工作流程是这样的，开机之后，系统检测当时是白天还是黑夜，这是由一个光电检测电路来检测的，当系统检测到是黑夜时，那么系统停止运行；如果系统检测到的是白天，那么系统首先按照光电检测追踪方式进行追踪，当遇到阴天时，系统会白动转到太阳角度追踪模式下，继续进行追踪，固为太阳角度追踪模式在没有太阳的情况下也能进行追踪，当阴天过后出现靖天时，系统义会自动转到光电追踪模式下进行追踪。这样采用两种追踪方式结合，两种追踪方式互相补充，使系统运行更加稳定，提高了系统追踪的精度。
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