太阳能自动跟踪系统的设计与实现

摘要

能源和环境是人类生存的条件，能源短缺和环境污染是世界难题。因此寻找绿色可再生能源是可持续发展的必经之路。太阳能发电是一种新兴的可再生能源，绿色环保，成本低廉，符合可持续发展。太阳能自动跟踪系统是根据光照角度和高度的变化，自动调节太阳能电池板，使太阳能电池板垂直光线，提高利用率，减少发电成本。
　　本文设计一种太阳能自动跟踪系统。硬件包括光伏组件、光电传感器、云台、解码器，以及主控电路板。主控电路板设计包括原理图设计和PCB设计，设计好之后进行布局布线，并进行PCB制作和焊接。主控芯片采用STC12C5A60S2，外围电路设计主要有稳压电路、晶振电路、通信电路等。软件设计主要包括主程序设计、跟踪子程序设计、数据传输程序设计和电机控制程序设计。软件编程语言采用C语言，编程工具选择Keil uVision5，根据实际需要编写程序后通过下载器下载到PCB中。软硬件设计完成后，进行系统联合调试和分析。利用台灯模拟太阳光源，手动让40W和200W台灯转动，40W台灯未达到启动电压，系统不运行。200W台灯达到启动电压，系统正常运行，电路板驱动云台带动光伏组件转动，使光伏组件垂直光照。
　　本系统可以在两个自由度上转动，包括水平方向转动和垂直方向转动。通过光电传感器检测到光照强度变化，输出电压信号，传输到电路板中。经过电路板的比较分析，电路板发送控制信号到解码器，解码器驱动云台带动光伏组件向光照强度大的方向转动，使光伏组件垂直光线，实现自动跟踪的效果。

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