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
C++ 老炮儿的技术栈1 分钟前
机器人的坐标,像 XYZ 的坐标值,是用单精度浮点还是用双精度浮点?
c语言·c++·人工智能·单片机·c
深圳老胡25 分钟前
STM32C562RET6 外部中断详解:从 EXTI 原理到 GPIO 外部中断实战
笔记·stm32·单片机·代码规范·1024程序员节
威嵌神州25 分钟前
一台加固平板,能替掉几台现场设备?
嵌入式硬件·fpga开发·电脑·平板
编码追梦人36 分钟前
ESP-IDF 实战:用 ESP32-C3 打造超低功耗 LoRa 无线传感器节点(深度睡眠 + OTA 全解析)
嵌入式硬件·lora·设计规范·esp-idf·esp32-c3·低功耗设计
编码追梦人38 分钟前
基于 ESP32-S3 的便携式多参数环境监护仪设计:从硬件选型到 FreeRTOS 多任务落地
数据库·单片机·嵌入式硬件·mongodb·esp32·freertos·低功耗设计
wuyk55512 小时前
防逆向基础:在量产固件中关闭调试接口并设置读保护(RDP)的正确姿势
stm32·单片机·嵌入式硬件·性能优化·重构
梅雅达编程笔记14 小时前
Flask登录注册完整实现|密码加密+表单校验+Session管理(附源码)
毕设·电商系统·登录注册·密码加密·表单校验·myd电商·flask-login
zhangrelay15 小时前
单片机原理与接口技术-2026融合版-从MEGA2560-ESP32与Wokwi到ROS2-Lyrical与具身智能栈
单片机·嵌入式硬件
lhbweilai16 小时前
分析FreeRTOS内核对象API的源码实现(八)
c语言·开发语言·stm32·单片机
艾络迅Acceleronix17 小时前
环境监测终端:STM32+EG800Z AT+ 艾络迅平台实战|多传感器采集联动全流程
c语言·stm32·单片机·嵌入式硬件·物联网·1024程序员节