太阳能电池板自动追光装置设计

2022-03-22 10:56:56| 浏览次数：

摘要：此装置的采光面能始终根据光源照度调整方位,使得采光面始终保持朝向最强的光源方向，因此，首先，在采光板上安装了五个光敏电阻，通过AD采集其两端电压来记录光强值。同时，采用电机来提供动力，使装置能够通过控制转动，从而面向光强方向。

关键词：太阳能；单片机；自动追光

中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)13-3212-02

1功能方案

我们的整套装置集成了多项功能，其中包括初始寻光功能。在采光板上，五个光敏电阻成十字状。

我们首先采用调用电机旋转一圈，旋转的同时不断采及中心光敏电阻的AD数值，记录最强点，然后翻转回最强点，此种方案将能很好的判断多个光源时的光强最强点判断。此时水平方向已经对准，然后进入竖直方向修正，我们不断采集竖直方向两个光敏电阻的AD数值，进行比较，然后转动以减小二者的数值差。循环此过程直至上下两个光敏的数值相等，初始追光结束，进入时时追光功能。逻辑控制单片机不断调用底层驱动单片机采回位于边缘的四个光敏电阻的AD数值，比较水平向是否有差值，若有则根据差值大小调整相应角度，同理调整竖直向，以使竖直向两光敏数值趋于相等，不断循环进行采数，比较，调整过程，以保证采光板一直对准光强最强点。对于根据时间预设追光功能，首先我们需要一个万年历，我们通过外部信号给逻辑控制单片机每秒发送一个脉冲，然后单片机定时通过计数，模拟出时钟，然后我们通过对逻辑单片机的编成，实现了年月日时分秒的存储以及时时显示。有了万年历后，我们根据日照规律计算出采光板位置关于日期时间的函数，然后通过用程序在逻辑控制单片机端实现此函数，根据函数的到相应的追光动作，控制电机转至相应位置，从而实现预设追光。

2设计原理

2.1光强采集

光敏电阻通电时会两端电压因所接受的光强不同而改变，光强越强，电压越大，光强减弱，电压值减小。在整个装置的设计当中这是我们的最根本原理根据，我们不断的通过AD将光敏电阻值取回，通过逻辑判断进行相应操作。

2.2追光判断

为了追光，我们必须确定临界条件，我们在采光的板水平以及竖直方向放置了四个电阻，这样一旦水平方向的两个光敏电阻反映的光强值相等，则表示水平方向采光板以对准光强最强点。同理，当竖直两光敏电阻反应的光强值相等时，则竖直方向已对准光强最强方向。从而实现了二维追光。

2.3日照规律

为了更好的完成预设追光功能，我们研究了日照规律，并据此得到了相应的采光板位置关于时间的函数，并用此函数得到相应的追光动作。

2.4 AD芯片采数

为了更好的进行逻辑控制，我们需要精确的数值来反映光强大小，所以我们采用AD芯片采回光敏电阻两端的电压值，供计算使用。

2.5单片机控制

为了实现更多的追光策略，我们引入单片机，利用其可计算，可编成，可完成复杂控制逻辑的功能，更好的为装置提供控制策略，调用硬件运转完成我们所需的功能。

3程序说明

功能控制策略实现如图1所示。

4制作调试

为了使此设备能很好的运行，我们对其进行了多次测试。我们的原则是：迭代型开发过程。即首先设计出总体思路以及原理图、电路图，然后按照这些材料，针对每个部件进行开发测试，首先让每个部件设计制作完成，测试调通后进行组装测试。同时，由于我们的作品当中既有软件部分又有硬件部分，因此我们采用并行开发过程，然后将单片机电路制作完成后，用仿真器进行模拟逻辑正确性测试。由于有串行通讯，所以我们两块单片机分开制作，分别先和电脑相连通，借助串口精灵软件进行单独测试，完成后进行连通测试。软件模拟测试后，等待硬件开发结束后，用仿真器进行实际测试。基本功能实现后将程序烧入芯片进行最终测试。