基于单片机的自动追日控制系统设计

摘 要: 设计了一种基于单片机的光电式太阳能双轴自动跟踪系统,光电式跟踪器可通过反馈消除误差,控制较精确,电路也比较容易实现。
关键词: 单片机;太阳能;自动跟踪系统;跟踪器
目前,石油、煤炭等能源的大量使用,导致传统化石能源即将枯竭,科学家预言,到 21 世纪中叶,石油资源将会开采殆尽,而太阳能正是解决能源危机的最好选择。开发太阳能资源俨然已成为各国能源发展的主流趋势。现有的太阳能跟踪装置存在着许多问题,例如跟踪精度不高、累积误差较大、容易受光线的干扰以及自身功耗大等问题。
因此本文研究了一种基于 51 单片机的自动追日系统,它有两个轴,一个轴在垂直方向,用来跟踪太阳方位角;另一个轴在水平方向,用来跟踪太阳高度角,两个轴互不影响,自动控制。

1 硬件设计

本自动追日控制系统硬件电路主要包括以下 2 个主要单元。

1.1 控制单元

控制单元芯片选用的是 STC89C51 ,其最小系统主要由复位、振荡电路以及扩展部分等部分组成。最小系统电路如图 1 所示。

1.2 光源检测单元

光源检测电路接收太阳光,将光信号转换成电信号,单片机根据采集来的信号进行分析比较,得出结果最终控制步进电动机的转动与转向使太阳能电池面板始终垂直于入射光线,从而达到高效率地利用太阳能。
本设计的光敏器件为光敏电阻。利用光敏电阻在光照时阻值发生变化的原理,将 5 个完全相同的光敏电阻分别放置于 1 块电池板东南西北四个方向的边沿处和中间位置。如果太阳光垂直照射太阳能电池板时,2 个光敏电阻接收到的光强度相同,所以它们的阻值相同,此时电机不转动。当太阳光方向与电池板垂直方向有夹角时,接收光强多的光敏电阻阻值减小,驱动电动机转动,直至 2 个光敏电阻上的光照强度相同。
光源检测电路如图 2 所示。

2 软件设计

主程序的设计思想是先对程序进行初始化,之后选择进入自动模式追踪或串口输入追踪。当选定之后,分别进入各自的子程序完成操作。主程序流程如图 3 所示。

3 结语

本文设计的自动追日控制系统采用了光电式跟踪方式,可通过反馈消除误差,控制较精确,电路也比较容易实现,受到普遍关注。这种装置更能有效地提高太阳能的利用率,有较好的推广应用价值。

相关推荐
橘色的喵3 分钟前
USB MCU的固件烧写工具:从 vendor 命令到逐字节校验
单片机·嵌入式硬件·嵌入式
软件开发JR9 分钟前
基于Web的足球青训俱乐部管理后台系统的设计与开发
java·前端·spring boot·毕业设计
意法半导体STM3220 分钟前
【官方原创】STM32CubeMX 6.18.0新版本发布
stm32·单片机·嵌入式硬件·stm32cubemx·cube开发工具
恒锐丰小瑞25 分钟前
率能SS8833T 15V/1A/双通道H桥驱动芯片,低静态电流与过温报警输出(FAULT),用于POS打印机/机器人/电池玩具
stm32·单片机·机器人
振南的单片机世界1 小时前
IDLE中断:串口收完一帧数据,硬件自动“吹哨”
arm开发·stm32·单片机·嵌入式硬件
天空'之城1 小时前
单片机基础核心知识点汇总(四)
单片机·嵌入式硬件
zcmodeltech1 小时前
新能源教学实训沙盘模型多系统协同控制系统设计:基于STM32与Modbus RTU的光伏-储能-智慧能源全场景联动方案
stm32·嵌入式硬件·能源·嵌入式实时数据库·多分类
优信电子2 小时前
STM32F103C8T6连接ESP-01S实现WiFi通信:TCP客户端开发实战(二)
stm32·嵌入式硬件·物联网·tcp/ip·esp8266·stm32f103c8t6·esp01/01s
智闲电子设计3 小时前
STM32 外扩 QSPI Flash 实战:字库和开机图存不下,就把 W25Q64 映射成内存直接读
网络·stm32·嵌入式硬件
嵌入式阿蔡3 小时前
逻辑分析仪实战:从波形一眼看出 UART/SPI/I2C 通信错在哪
网络·stm32·单片机·嵌入式硬件·嵌入式实时数据库