智能光伏逐日型运动控制系统设计

辽宁工业大学电子与信息工程学院　李思墨　李光林　王　宇



智能光伏逐日型运动控制系统设计

辽宁工业大学电子与信息工程学院李思墨李光林王宇

【摘要】本文设计的智能光伏逐日型运动控制系统是利用步进电机双轴驱动，采用光电跟踪的方法，根据光电传感器根据入射光线的强弱变化产生反馈信号到微机处理器进行处理的综合系统。它是一种有效利用太阳能的自动装置，具有广泛的应用前景。

【关键词】太阳能；微处理器；方位角；高精度追踪

1　引言

太阳能技术是发展潜力最大的可再生能源技术，代表着世界能源工业的发展方向。在过去的25年间，太阳能发电成本下降了95%。基于光电传感器的智能光伏逐日型运动控制系统能大大提高光伏发电的效率。该装置将光电追踪方式和视日追踪方式相结合，能自动跟踪太阳光线的运动，保证太阳能设备的能量转换部分所在平面始终与太阳光线垂直，提高设备的能量利用率。

2　系统的总体结构

本文设计的智能光伏逐日型运动控制系统由电源模块电路、光电测量电路、时钟电路、步进电机控制电路、单片机、LCD显示电路及转换电路等部分组成。它通过传感器采集太阳光并将其转化成单片机能够识别的电压信号，通过单片机的处理，发出驱动步进电机的驱动信号，从而驱动步进电机进行转动，并将光照强度实时显示出来。

3　系统的硬件设计

3.1光电测量电路设计

本设计中的光电测量电路工作原理是：光强信号经过型号为2CU301的光敏二极管的采集后，经AD转换电路送入在单片机中，经分析比较代表光照强度的电压信号，发出驱动信号，从而实现对连接太阳能电池板的伺服电机进行控制，以达到太阳能电池板在X、Y轴方向上的调整，如图1所示。3.2驱动电路设计

图1　光敏电阻与单片机连接电路图

本系统用到的四相步进电动机的型号为ULN2003，为了使步进电机工作在稳定状态，采用6路型号为74HC14的施密特触发反相器，可将缓慢变化的输入信号转换成清晰、无抖动的输出信号。步进电机接口电路如图2所示。

图2　单片机驱动电机电路原理图

3.3按键电路设计

按键电路部分的按钮主要有起停按键，手自切换按钮， X轴控制的两个按钮， Y轴控制的两个按钮。按键电路因按键数量不多，所以采用独立式按键。

3.4显示电路设计

考虑到本次设计需要显示的字符长度和内容，显示模块选用了LCD1602液晶显示器。

4　软件设计

本文的微处理器采用AT89C51芯片。软件的主程序流程为：开始时芯片进行初始化，然后进入自动跟踪的模式，即根据光敏二极管采集的光强来驱动电机，判断模式开关是否为自动模式，是选择自动跟踪子程序，否选择手动跟踪子程序，即根据X，Y控制按键来控制。

5　结论

本文设计的智能光伏逐日型运动控制系统是一种有效利用太阳能的自动装置，具有广泛的应用前景。

参考文献

[1]张毅刚,等.单片机原理与应用设计[M].北京:电子工业出版社,2012.

[2]徐君毅,等.单片微型计算机原理及应用[M].上海:上海科学技术出版社,1988.

[3]陈粤初,等.单片机应用系统设计与实践[M].北京:北京航空航天大学出版社,1991.

李思墨（1994-），女，辽宁工业大学本科生。

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