《太阳光入射角光电检测装置毕业论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《太阳光入射角光电检测装置毕业论文.doc（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、齐齐哈尔大学毕业设计（论文）摘要世界正面临着石油和煤炭等矿物燃料枯竭的严重威胁，太阳能作为一种新型能源具有储量无限、普遍存在、利用清洁、使用经济等优点，但是太阳能又存在着低密度、间歇性、空间分布不断变化、光照方向和强度随时间不断变化的问题，这就使太阳能设备对太阳能的利用率不高，对太阳能的收集和利用提出了更高的要求。太阳光入射角光电检测跟踪装置解决了太阳能利用率不高的问题，据实验在相同条件下, 采用光电检测跟踪发电设备要比固定发电设备的发电量提高35%，因此在太阳能利用中进行光电检测跟踪是十分必要的。本论文尝试设计一种能够自动跟踪太阳光照射角度的双轴自动跟踪系统以提高太阳能电池的光电转化率。在设
2、计中首先对用到的硬件部分进行比较和选取，其次利用仿真软件对整个系统进行仿真和调试。设计中采用四个光敏电阻对比所受光照强度，当该板未对准太阳时，因角度差会造成光敏电阻上所接受的光强不同，从而产生微弱的压差，该压差与标准压差送入电压比较器中进行比较输出，得出四路高低电平的信号变化，该变化信号就是太阳方位的实时反应，这四路信号送入H桥电机驱动芯片中，驱动两电直流电机按相应的方位进行位移，当位移过程中控制板对准太阳时，芯片无输出电机进入锁定状态，最终达到实时跟踪的目的。太阳光入射角光电检测装置不仅可以作为演示实验装置，而且结构简单、成本低、灵敏度高, 受外界环境影响较低，还可以扩展为实用的太阳能发电的
3、自动跟踪系统，有较好的推广应用价值。关键词：太阳入射角；光敏电阻；直流减速电机；光电检测跟踪AbstractThe world is facing a serious threat of depletion of fossil fuels such as oil and coal, and unlimited solar energy as a new energy reserves, the prevalence of use of cleaning, the use of economic advantages, but solar energy and the existence of
4、low-density and intermittent and spatial distribution and changes in illumination direction and intensity with the time changing, which makes the utilization of solar energy equipment for solar energy is not high, a higher demand on the collection and use of solar energy. Solve the problem of solar
5、energy utilization is not high for the sunlight incidence angle photoelectric detection and tracking devices to improve by 35 percent, according to the experiment under the same conditions, using optical detection and tracking in the generating capacity of power generation equipment than the fixed p
6、ower generation equipment, in the utilization of solar energy photoelectric detection and tracking is essential.This paper attempts to design a way to automatically track the sunlight angle of the dualaxis automatic tracking system to improve the solar cell conversion rate. First used in the hardwar
7、e section in the design and selection, followed by the use of simulation software, simulation and debugging of the entire system. The design uses four photosensitive resistance compared suffered light intensity, when the board at the sun, the angle difference will cause the photoresistor accepted in
8、tensity, resulting in a weak pressure difference, the pressure difference and the standard pressure difference into a voltage comparator to compare the output obtained four high-low signal changes, the change signal is real-time response of the sun position, this four-way signal into the H-bridge mo
9、tor driver chip, drive two electric DC motor corresponding position displacement when the displacement process in the control panel at the sun, chip-free output of the motor into the locked state, and ultimately achieve the goal of real-time tracking.Sunlight incidence angle optical detection device
10、 not only as a Demonstration Device, a simple structure and low cost and high sensitivity, by the outside world with low environmental impact can also be extended to practical automatic tracking solar power system, better promote the use of value.Key words：Solar incident angle；Photosensitive resista
11、nce；Dc gear motor；Photoelectric detection and trackingII目 录 摘要IAbstractII第1章 绪论51.1 课题背景51.1.1 能源短缺51.1.2 环境污染51.1.3 温室效应51.2 太阳能的特点61.3 国内外太阳能应用的现状61.4 太阳入射角光电检测跟踪技术现状81.4.1 单轴检测跟踪81.4.2 双轴检测跟踪81.4.3 高度角方位角式光电检测跟踪81.5 课题研究的目的和意义81.6 论文的结构9第2章 太阳光电检测系统的整体设计102.1 光电检测系统的设计要求102.2 太阳照射规律102.2.1 地球围绕太阳
12、的运行规律102.2.2 太阳高度角和方位角的确定112.3 太阳光检测跟踪装置的比较和选取122.3.1 视日运动轨迹跟踪132.3.2 天文观测和气象台的太阳光电检测跟踪装置152.3.3 光电压差式太阳检测跟踪装置152.3.4 系统跟踪方式的选择162.4 本章小结16第3章 光电检测跟踪系统的硬件部分设计173.1 系统结构的设计及原理173.2 直流电机的特性和选型183.2.1 直流电机的特性183.2.2 直流电机的选型183.3 直流减速电机驱动芯片的选取193.4 四通道电压比较器的选择213.5 三端稳压芯片的选取223.6 本章小结23第4章 光电检测跟踪系统的软件部分
13、设计244.1 仿真软件Proteus244.1.1 Proteus仿真软件的特点：244.1.2 ISIS智能原理图绘制系统244.2 Proteus仿真步骤254.3 光敏电阻的电路设计274.4 四通道电压比较器的电路设计284.5 LED显示电路设计294.6 三端稳压电路设计294.7直流电机驱动电路设计304.8 本章小结33第5章 系统仿真和调试345.1 系统整体仿真原理图345.2 仿真后的结果显示345.2 硬件和软件的调试375.3 本章小结38结论39参考文献40附录 1 电路图41附录 2 实物图42附录 3 元器件清单43致谢44IV第1章 绪论1.1 课题背景随着
14、时代的前进，人类社会和经济的发展速度日益增加，但是与此同时人类社会的负担和责任也随之增加。能源是国民经济和社会发展的基础，社会经济发展得越快，人类对能源的需求就越大，利用能源时可能对环境造成较大程度的破坏。目前世界的主要能源是由吸收太阳能的植物经亿万年的演化积累而形成的化石能源，如煤炭、石油、天然气等。其中能源短缺、环境污染、温室效应使得世界能源问题日益严峻，相对于日益枯竭的化石能源来说，太阳能似乎是未来社会可持续能源的希望所在。1.1.1 能源短缺世界上大部分国家能源供应不足，据统计近10年内化石燃料(煤、石油与天然气等)能量消耗增加了近20倍，预计今后十年化石燃料的用量将翻一番，但全球己探
15、明的石油储量只能用到2050年，天然气也只能延续到2040年左右，即使储量丰富的煤炭资源也只能维持200300年。1.1.2 环境污染由于燃烧煤、石油等化石燃料，每年有非常多的硫、氨等有害物质抛向天空，使大气环境遭到严重污染，直接影响居民的身体健康和生活质量，局部地区形成酸雨，严重污染水土。1.1.3 温室效应化石能源的利用产生大量的温室气体而导致温室效应，引起全球气候变化。这一问题己提到全球的议事日程，有关国际组织已经召开多次会议，限制各国二氧化碳等温室气体的排放量。能源问题关系到经济是否能够可持续发展，一次能源的日益枯竭，已引起全世界的极大关注。现在人们常用的一次能源有煤炭、石油、原子能等，占人们能源消费的大部分的煤炭和石油都是有限的、不可再生的。据有关资料显示：石油储量的综合估算，可支配的化学能源的极限大约为，以1995年世界石油的年开采量计算，石油储量大约在2050年左右宣告枯竭；天然气储备估计在，年开采量维持在，将在5765年内枯竭；煤的储量约为，1995年煤炭开采量为3亿吨，可以供应169年；铀的年开采量目前为每年，根据1993年世界能源委员会的估计可维持到21世
