一种自动追踪太阳能小车设计-论文.pdf

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1、2014年第3期物理通报物理实验教学一种自动追踪太阳能小车设计尹学爱(滨州学院物理与电子科学系山东滨州256603)邱光辉(中化地质矿山总局山东地质勘查院山东济南250013)(收稿日期：2O13—08—26)摘要：设计了一种以AVR单片机为核心的自动追踪小车，充分利用单片机的高速运行处理能力，对信号处理更加迅速，使小车智能化、人性化．利用AVR单片机控制系统对小车的运动系统、太阳能追踪系统和避障系统三部分进行控制．通过程序控制和传感器配合，实现自动追踪阳光最强方向和自动避障功能．关键词：单片机追踪避障太阳能组成．电池板连接

2、在一个支撑它的主轴上，连接部分可自由转动．电池板在水平面内的旋转由一个步进随着世界对能源短缺和环境保护的呼声不断高电机来实现．步进电机与支撑电池板的主轴相接，电涨，太阳能的应用受到广泛关注并已取得一定的成机工作即可带动电池板旋转；电池板在竖直平面内就l1．太阳能的作用和发展正走进更多人的视野，的旋转由一个舵机来实现：将舵机固定到支撑电池太阳能汽车将对解决面临的能源危机和环境污染具板的主轴上，金属杆与舵机连接且金属杆与电池板有重要意义J．现阶段的太阳能小车大部分都是先接触，舵机工作即可调节金属杆与电池板之间的接将太阳能转化成电

3、能，再将电能储存到电池中，最后触点位置，以此来调节电池板与太阳光之间的夹角．再利用电池对小车进行供电．即使在太阳光充足的情通过以上两个平面(水平平面和竖直平面)内的自况下仍然只能利用电池供能，而不能将太阳能直接转由旋转即可保证电池板与阳光垂直．化成电能来供能．完善的太阳能追踪系统是充分利用太阳能电池板自动追踪太阳能有两种追踪模太阳能和环境保护必不可少的重要组成部分_6]．式：光电检测追踪模式和太阳角度追踪模式I．本小如此看来，以太阳能为能源设计出的小车，在目车以AVR单片机作为控制电路的核心，利用由光电前情况下去掉电池还不能

4、实现．那么，就从如何完善二极管组成的比较电路来判断太阳光强弱，从而决太阳能追踪系统，充分利用太阳能来考虑设计方案．定小车是通过电池板运行还是锂电池运行．其主要工作原理如图1所示．2设计方案及原理本作品设计的太阳能小车的追踪系统能够实现太阳能电池板随太阳光高精度旋转，自动寻找太阳光最强方向．这样太阳能小车就能够在太阳能充足的时候一边充电一边运行，提高太阳能的利用率．作品分为两个部分：机械设计部分和控制部分．2．1机械设计部分车体部分：小车底座由一圆木板加工而成．太阳图1系统工作原理图能追踪部分主要由步进电机、舵机、电池板和金属

5、杆*滨州学院教学基金：大学生素质拓展教育的研究与实践，编号：BYJYWZ2012l1作者简介：尹学爱(1979一)，女，实验师，主要从事大学物理实验和教学研究．一862014年第3期物理通报物理实验教学2．2控制部分下电池板为锂电池充电又能保证在阳光不足的条件2．2．1运动系统控制及原理下小车能够正常的运行．当电池板产生的电压高于车整体动力系统．由直流减速电机提供小车整12．6V时，如果继续给锂电池充电将影响其寿命，体运动的动力，小车采用的电机扭矩为6kg／cm，转因此特别为锂电池另装了1OQ的电阻(约为锂电池速为110r／

6、rain．在运动时主要是通过程序来分别内阻)．同时为确保电压稳定，小车在供电点位处接控制小车两个后轮的前进、静止和后退，实现小车前有稳压模块，为系统的功能稳定又增加了一份保障．进后退和转弯．小车的前端安装3个光电开关，分别3结论朝向左前、正前方、右前3个方向．能感测到各自的正前方是否存在障碍物，并输回电信号，分别以高低太阳能小车根据光强追踪太阳能，在阳光充足电平来表示，再通过程序判断决定小车的运动方向．的地方小车可以不用蓄电池就能运行，同时也可对小车也安装了无线遥控装置，可模拟无人驾驶．蓄电池进行储电，提高太阳能的利用率．采

7、用AVR太阳能追踪系统．由步进电机(42BYGH)和舵单片机控制系统对小车进行控制，提高了小车自动机($3OO1)两部分组成．步进电机为电池板的旋转避障的反应速度．经过实验测试，系统可靠，运行稳提供动力，其优点是精准定位，且不易受外界影响噪定，定位准确，达到设计要求．音小；舵机为电池板的垂直调整提供动力，其优点是参考文献动力强大，定位精准．在电池板前面装有3个光敏电1徐文灿，袁俊，严伟，等．太阳能自动跟踪系统的探索与阻，背面装有一个光敏电阻．感光系统工作时光敏电实验．物理实验，2003(9)：45～482王长贵，崔容强，周簧

8、．新能源发电技术．北京：中国电阻将采集的光强传给AVR单片机，由单片机进行力出版社，2003A／D转换并将该值输送到Nokia5110显示屏上进行3马健，向平，赵卫凤，等．基于步进电机的太阳跟踪系统显示．设计．电力电子技术，2008，42(9)：34～36通过对系统程序的精心设计，节省了小