太阳能板自动追光系统设计与实现

【摘要】：传统的矿物能源濒临枯竭,且使用过程中容易造成环境污染,在这种情况下,可再生的清洁能源的利用显得日益紧迫。太阳能具有可再生、分布地域广、使用清洁、经济效益高等优势,是理想的新能源,其开发使用是解决能源短缺、温室效应和环境污染等问题的有效途径。 在传统的太阳能采集装置中,以固定接收的居多。而采用自动接收装置,可以大大提高太阳能的采集效率。本文开发了一套太阳自动追踪系统,该系统能够使得太阳能电池板始终垂直于太阳光线,最大限度的采集太阳能。在保证成本低廉、结构简单的前提下,实现了较高的跟踪精度。 本文所研究的太阳能板自动追光系统以单片机PIC16F877为控制核心,通过RS485总线与上位机相连,实现了集中控制。系统采用的追踪策略是以视日运动轨迹追踪为基础,采用倾角传感器进行误差校正,保证了系统的精确性和稳定性。单片机控制电机转动,使得太阳能电池板跟踪太阳,并同时检测充电电路和供电电路的工作状态,当出现异常时及时断开电路。倾角传感器提供太阳能电池板的方位角和倾仰角,反馈给系统进行位置校正。上位机事先计算出太阳在预定时刻的方位,通过RS485总线传送给单片机,负责在上下位机之间的通讯控制,并显示出各个太阳能控制节点的工作状态。软件部分采用模块化设计思想,利用C语言编程实现。 最后的软硬件联合调试表明,系统能够实现自动、精确的跟踪太阳,满足了集中控制的要求,达到了设计的目的。 【关键词】：倾角传感器 视日运动轨迹追踪 太阳追踪 单片机
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-6
• 目录6-9
• 第一章 绪论9-20
• 1.1 课题背景9-13
• 1.1.1 能源短缺与环境污染9-10
• 1.1.2 太阳能的优势10-11
• 1.1.3 我国的太阳能资源分布11-13
• 1.2 研究目的及意义13-14
• 1.3 国内外发展现状及趋势分析14-19
• 1.3.1 太阳能利用现状14-16
• 1.3.2 太阳能追踪现状16-19
• 1.4 论文的主要工作及总体结构19
• 1.5 本章小结19-20
• 第二章 系统总体设计20-30
• 2.1 太阳能光电转换原理及设备构成20-22
• 2.1.1 太阳能电池原理及分类20-21
• 2.1.2 蓄电池原理及使用21-22
• 2.2 太阳追踪方案22-24
• 2.2.1 追踪方案的确定22
• 2.2.2 视日运动轨迹中太阳位置的计算22-24
• 2.3 组网方案24-26
• 2.3.1 组网方案设计与选择25-26
• 2.3.2 485简介26
• 2.4 系统总体设计26-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第三章 硬件系统设计30-43
• 3.1 硬件系统总体方案30-31
• 3.2 单片机介绍31-32
• 3.3 倾角传感器介绍32-33
• 3.4 电机驱动电路设计33-34
• 3.5 时钟电路设计34-36
• 3.6 存储电路设计36-39
• 3.7 485电路模块39-40
• 3.8 电流检测模块40-41
• 3.9 电压检测模块41-42
• 3.10 本章小结42-43
• 第四章 软件系统设计43-53
• 4.1 软件开发环境介绍43-45
• 4.1.1 上位机软件开发环境介绍43
• 4.1.2 单片机软件开发环境介绍43-45
• 4.2 系统程序总体介绍45
• 4.3 上位机程序介绍45-48
• 4.3.1 上位机程序流程45-46
• 4.3.2 通信协议的建立46-47
• 4.3.3 主要通信过程分析47-48
• 4.4 下位机程序介绍48-52
• 4.4.1 控制板程序介绍48-50
• 4.4.2 采集板程序介绍50-52
• 4.5 本章小结52-53
• 第五章 系统调试与实现53-56
• 5.1 调试工作53-54
• 5.2 系统测试54-55
• 5.3 本章小结55-56
• 第六章 总结展望56-58
• 6.1 总结56
• 6.2 展望56-58
• 参考文献58-62
• 致谢62

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