家用太阳自动跟踪系统设计

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1、分类号密级UDC编号硕士研究生学位论文论文题目：家用太阳自动跟踪系统设计学院物理与电子信息学院专业名称无线电物理研究方向电子信息技术研究生姓名卢希锦学号12070208003导师姓名蔡武德职称副教授2015年5月28日摘要摘要能源危机已经到来，资源问题已经成了制约人类发展的瓶颈，新能源逐步取代传统化石能源已是大势所趋。太阳能因其成本低廉、使用经济、清洁安全无污染、储量无限等诸多优点成为了替代传统化石能源的最佳选择之一。但太阳能设备能源转化效率不高的问题长期以来一直制约着其推广。提高太阳能能源转化效率的方法很多，其中最为廉价有效的方式之一便是在太阳能转

2、换设备上加装太阳跟踪系统。太阳跟踪技术已经出现多年，目前市场上有多种太阳跟踪装置，但传统的太阳跟踪器，结构复杂，造价高昂,因而一般只被应用于大型发电站，难以应用于普通家庭。随着太阳能技术的日趋进步，太阳能装置已经逐步走进了千家万户，但目前的太阳能能源转化效率并不高。其中单晶硅电池板的转化效率是最高的，一般在实验室中可达到20%以上，但在实际家用太阳能中只能到15-18%，且造价昂贵。为了提高家用太阳能的能源转化效率，本文设计了一套家用太阳自动跟踪系统。本文的主要研究内容如下：（1）通过对比分析，提出了适合家庭使用的太阳自动跟踪系统设计方案，方案选定采

3、用stc12c5a60s2作为系统主控芯片、28BYJ48步进电机作为系统驱动、光敏电阻作为光采集元件。（2）在综合考虑系统能耗、可靠性、成本等因素的基础上完成了跟踪系统的电源模块、光采集模块、复位电路模块、电机驱动模块的电路设计以及系统软件开发。（3）完成了系统软件、硬件联合仿真调试，为之后的实物制作打下了坚实的基础。（4）在完成装置的设计后制作了一套单轴跟踪系统实物、一套双轴跟踪系统实物，并进行了太阳能云台板固定式安装与采用单轴、双轴跟踪时发电功率的对比实验。本文致力于实现将太阳跟踪系统应用在家用太阳能上，该设计克服了传统太阳跟踪器制造运行成本高

4、的缺点，质量轻便、易于安装、造价低廉、性能稳定，在跟踪精度上也完全能够满足家用太阳能的需求。实验证明该系统能有效提高能源转化效率，十分适合应用在家用太阳能上。关键词：单片机；光电跟踪；光敏电阻；单轴跟踪；双轴跟踪；设计；IAbstractAbstractAstheapproachingoftheenergycrisis,theresourcesissuehasbecomeabottleneckofrestrictinghumandevelopment;it’sthegeneraltrendthatnewenergywillgraduallyrepla

5、cetraditionalfossilfuels.Solarenergyhasbecomeoneofthebestalternativeenergyinsteadoftraditionalfossilenergybecauseofitslowcost,economical,cleanandsafe,non-polluting,unlimitedreservesandmanyotheradvantages.However,theconversionefficiencyofsolarenergyisinefficientwhichrestrictitsp

6、romotionforalongtime.Therearemanychannelstoimprovetheconversionefficiencyofsolarenergyandoneofthemostinexpensiveandeffectivewayistoinstallsolartrackingsystemonsolarenergyconversiondevices.Thetechnologyofsolartrackinghascomeoutforyears,therearekindsofsolartrackingdevicesonthemar

7、ket,butthetraditionaltrackerhasthedisadvantageofstructure-complex,highcost,andgenerallyonlybeusedinlargepowerstation,soitstillcan’tbeusedinordinaryfamily.Asthetechnologyofthesolarenergyprogresseddaybyday,solarenergydeviceshavecomeintothousandsofhouseholdsgradually,butthecurrent

8、energyconversionefficiencyisinefficient.Themonocrystal