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基于AT89C52单片机控制的双轴太阳自动跟踪系统设

所属分类:和记h88娱乐 发表日期:2019-10-02 文章来源:和记娱乐

  太阳能是已知的最原始的能源,它整洁、可再生、富厚,并且分散鸿沟广,拥有卓殊广宽的行使远景。但太阳能行使结果低,这一题目继续影响和障碍着太阳能技能的普及,怎么抬高太阳能行使装配的结果,永远是人们重视的话题,太阳能主动跟踪体系的打算为治理这一题目供给了新途径,从而大大抬高了太阳能的行使结果。

  跟踪太阳的本领可具体为两种体例:光电跟踪和遵照视日运动轨迹跟踪。光电跟踪是由光电传感器件遵照入射光芒的强弱变动发作反应信号到打算机,打算机运转圭表调动采光板的角度完毕对太阳的跟踪。光电跟踪的长处是圆活度高,布局打算较为利便;舛误是受气象的影响很大,假若正在稍长光阴段里产生乌云遮住太阳的情形,会导致跟踪装配无法跟踪太阳,以至惹起推广机构的误行为。

  而视日运动轨迹跟踪的长处是不妨全天候及时跟踪,因此本打算采用视日运动轨迹跟踪本领和双轴跟踪的要领,行使步进电机双轴驱动,通过对跟踪机构实行程度、俯仰两个自正在度的担任,完毕对太阳的全天候跟踪。该体系合用于各样需求跟踪太阳的装配。该文要紧从硬件和软件方面解析太阳主动跟踪体系的打算与完毕。

  本文先容的是一种基于单片机担任的双轴太阳主动跟踪体系,体系要紧由平面镜反光装配、调动推广机构、担任电途、方位限位电途等局部构成。跟踪体系电途担任布局框图如图1所示,体系板滞布局示图谋如图2所示。

  苟且岁月太阳的名望能够用太阳视名望切确吐露。太阳视名望用太阳高度角和太阳方位角两个角度行为坐标吐露。太阳高度角指从太阳中央直射到本地的光芒与本地程度面的夹角。太阳方位角即太阳所正在的方位,指太阳光芒正在地平面上的投影与本地子午线的夹角,可近似地看作是竖立正在地面上的直线正在阳光下的暗影与正南方的夹角。体系采用程度方位步进电机和俯仰宗旨步进电机来追踪太阳的方位角和高度角,从而能够及时切确追踪太阳的名望。上位机负仔肩意岁月太阳高度角和方位角的打算,并利用软件打算出今朝情状下俯仰与程度宗旨的步进电动机运转的步数,将数据送给跟踪体系驱动器,单片机罗致上位机送来的数据,驱动步进电机的运转。体系拥有完毕复位、程度方位的调动,俯仰宗旨的调动,太阳的跟踪及手动校准等效用。

  跟踪体系中微打点器选用89系列性价比高和功耗低的89C52。74HC14芯片是6非门施密特触发器,与P1.1和P1.2口相连,担任方位限位信号。74HC240芯片,八反相三态缓冲器/线驱动器,用于数据缓冲及总线HC240的16个输出引脚行为步进电机驱动电途的输入担任信号,差异担任步进电机俯仰宗旨和程度方位的正反转。体系与上位机的通讯选用MAX485接口芯片,由P1.0口担任其收发形态。驱动器接口电途如图3所示。

  步进电动机是一种用电脉冲信号实行担任,并将电脉冲信号转换成相应角位移的推广器。正在跟踪体系中,以74HC240的16个输出信号行为步进电机驱动器的输入担任信号,用以担任步进电机俯仰宗旨和程度方位的正反转。图4所示的是步进电机一齐驱动电途图,体系共有四途驱动电途,差异驱动步进电机俯仰宗旨和程度方位的正反转。

  此中,程度方位电机由D7,D6,D5,D4驱动;俯仰宗旨电机由D3,D2,D1,D0驱动。跟踪装配中步进电机选用42BYG250C型,步矩角1.8°。程度俯仰宗旨步进电机运转的最大角度是360°,共需运转20000步。减速器的传动比为1:100,即电机动弹100°时程度转台相应动弹1°。以步进电机1.8°的步距角打算,当镜面装配的程度转台动弹1°时,步进电机发出100/1.8个脉冲,由此能够打算平面镜法向量的方位角为a时步进电机发出的脉冲数为100α/1.8个。步进电机行为频率可手动成立,默认情形下,步进电机每隔15s行为一次。

  采用光电耦合器与电压对比器电途构成的微机步进电机限位电途,其电途图如图5所示。

  限位电途中行使双三态门来担任步进电机的脉冲通途。职责道理是:正在抵达限位名望之前,光耦导通,电压对比器LM393的反向输入端有信号,许可步进电机担任脉冲从此通过。当限位杆抵达限位名望时,遮住了光耦的光通途,使LM393的反向输入端无信号,步进电机就终止。

  太阳主动跟踪体系的软件分为两局部,一是步进电机担任局部,要紧由单片机竣工。单片机的软件打算采用模块化打算的本领,要紧分为如下几个软件模块:主圭表模块、串行口停止打点模块、平常跟踪打点模块、串行口停止复位打点模块等。单片机主圭表流程图如图6所示。

  软件的另一局部为PC机局部,PC机软件局部要紧是负仔肩意岁月太阳名望的打算并利用软件打算出今朝情状下俯仰与程度宗旨步进电机运转的步数,并将数据送给跟踪体系驱动器。与单片机通讯的局部应用VC++中的MSComm控件来编译串口通信的运用圭表,采用MSComm32.OCX控件。应用控件的属性实行串口成立,应用控件的事变驱动实行串口相应,应用控件的本领竣工串行口罗致和发送数据。PC机通讯流程图如图7所示。

  上位机担任体系拥有完毕复位、程度方位的调动,俯仰宗旨的调动,太阳名望的跟踪、手动校准及打算当日数据等效用。此中“成立”按钮,可实行地方经纬度、波特率、步进电机行为频率等的成立。上位机可推广圭表担任界面如图8所示,图9所示的是担任主界面下“成立”按钮的对话框。

  因为影响跟踪精度的身分良多,不只跟本地纬度、太阳赤纬角、太阳时角的取值相合,还跟步进电机的精度以及跟踪转台的板滞布局相合,因此需求对跟踪轨迹的圭表实行校正。校正采用手动操作,通过担任程度俯仰方位步进电机,使两个轴启发平面镜反光装配动弹,同时一向察看平面镜反射太阳光的影子,当影子中央恰好聚正在指定点时为最佳,纪录下从原点到该点两轴的步进电机各自走过的步数,遵照现实运转步数与表面运转步数之差,可打算取得角度之差,即是高度角和方位角的改正值。校正能够拔取任一天中几个分别岁月实行。体系正在现实运转时,察看到太阳正在正午至下昼3点时刻,高度角方位角变动弧线存正在分明拐点,变动对比明显,正在此时刻内体系对太阳名望的跟踪存正在偏差。

  表1中列出了2009年1月12日午时至下昼三时支配的表面数据,并用体系的手动校准效用,纪录下分别岁月的步进电机现实运转步数。

  为了更切确地取得太阳现实名望的参数改正值,应正在春夏秋冬四序中分别岁月差异观测纪录数据,将取得的一组高度角和方位角的校正值,拟合其弧线。用校正系数校正表面值存入担任圭表,能够抬高跟踪精度。

  本文先容的太阳主动跟踪装配能够有用地抬高太阳能行使率,合用于各样需求跟踪太阳的装配。源委试验、测试和现实应用,各项目标均抵达了打算央浼。本文打算的太阳主动跟踪装配是基于视日运动次序,为使体系拥有更高的跟踪精度,可采用光电传感器跟踪校正,组成由视日运动次序跟踪和传感器跟踪的夹杂跟踪体系。跟着太阳能主动跟踪装配的通常运用,它定会有帮于抬高绿色能源行使的历程,为境遇掩护和抬高群多的生存质地做出更大的功绩。

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