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1太阳追踪器设计Designofsolartracker姚阿庆1牛宗超2YAOAqing1NIUZong-chao2.(南京化工职业技术学院)摘要:本设计是基于STC89C52单片机的步进电机控制太阳追踪器。它通过两个光敏电阻采集到的将光照强度再转化成电压信号,其中用到LM358放大模块和TLC1543A/D转换芯片,通过控制步进电机的正反转来控制电池板保持与阳光垂直。光电信号采集电路带有两个变阻器可以进行微调节,保持与太阳准确对准。关键词:STC89C52、步进电机、光敏传感器、自动对准[中图分类号]TP273.52[文献标识码]B1、引言太阳能是一种清洁而且无污染的能源,有着巨大的开发前景。同时我国是一个太阳能资源比较丰富的国家,提高太阳能利用效率可极大缓解能源短缺的问题。利用太阳能的关键不仅需要改进太阳能电池板,如何能让电池板发挥最大的作用也是必要的,这样才能让电池板得到太阳最大光照强度,从而最大限度的采集太阳能。因此太阳自动追踪器设计就应运而生。2、系统方案设计原理本设计主要由单片机最小系统、光电采集电路、信号放大模块、A/D转换模块、步进电机执行部分组成,采用8位的STC89C52单片机做控制器,程序采用C语言编程。利用步进电机的正反转,实现对太阳的追踪提高太阳能的利用。采集电路主要由光敏电阻组成,由惠斯通电桥转化成电压信号,再经过放大和A/D转换送至单片机进行分析输出控制信号,实现对太阳的追踪。系统框图如下图(1):图(1)系统框图3、硬件电路设计1、光电转换模块在可见光范围内,该器件的输出电流与外界光照强度有良好的线性关系,这样我们就可以方便地通过惠斯通电桥将其转换成电压信号,该电桥具有良好的灵敏度,可使该系统更加灵敏。(仿真中的光敏电阻用变阻器代替)图(2)信号采集电路2、放大电路设计单片机驱动器步进电机跟踪器传感器信号处理A/D转换器2LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器,适合于电源电压范围很宽的单电源使用,也适用于双电源工作模式,在推荐的工作条件下,电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场。在本设计中用来放大采集到的电压信号,方便后期的继续处理。3、步进电机驱动设计本设计使用单片机的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3的端口输出脉冲信号送给ULN2003A的IN1、IN2、IN3、IN4端口。输入的脉冲信号经ULN2003A放大及倒相之后来驱动步进电机作相应动作。如图中所示ULN2003A的COM口和电机的COM1、COM2连接在一起并共直流5v电。由ULN2003A和步进电机组成的驱动模块原理图如下图所示图(3)执行部分与单片机的接线图4、系统总原理图图(4)系统原理图33、软件设计首先是初始化定时器,将光敏传感器采集到的光电信号经过LM358放大,再送到TLC1543进行模数转换,最后的结果送至单片机由软件进行分析,给出相应的步进电驱动信号,电机作出应答,开始自动校准实现对太阳的追踪。本设计采用光敏传感器采集光信号,经过放大电路与A/D转换电路,转换成合适单片机处理的数字信号,经过单片机处理,输出相应的控制信号给步进电机驱动模块,让步进电机进行相应的旋转,实现自动对准阳光的目的。当两边的光照强度不同时,步进电机将自动调整角度使两边的光照强度相同;当两边的光照强度相同时,步进电机将会停止旋转。如此循环起到追踪太阳的目的。参考文献【1】余发山、王福忠.单片机原理及应用技术[M]中国矿业大学出版社.2008年6月第1版【2】康华光.电子技术基础(数字部分)[M]高等教育出版社.第五版【3】胡寿松.自动控制原理.国防工业出版社1994【4】马忠梅.单片机的C语言应用程序设计[M].2004。【5.大众科技报【6】李光飞、楼然苗、胡佳文等.单片机课程设计实例指导[M]北京航空航天大学出版社.2004.图(5)系统程序流程图Y开始定时器初始化两路A/D采集ADC1〉ADC2步进电机反转ADC1〈ADC2步进电机正转步进电机停止返回YN
本文标题:太阳追踪器设计
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