基于单片机的自动追日控制系统设计＊

宋在勇

基于单片机的自动追日控制系统设计＊

宋在勇

（北华大学，吉林 吉林 132013）

设计了一种基于单片机的光电式太阳能双轴自动跟踪系统，光电式跟踪器可通过反馈消除误差，控制较精确，电路也比较容易实现。

单片机；太阳能；自动跟踪系统；跟踪器

目前，石油、煤炭等能源的大量使用，导致传统化石能源即将枯竭，科学家预言，到21世纪中叶，石油资源将会开采殆尽，而太阳能正是解决能源危机的最好选择。开发太阳能资源俨然已成为各国能源发展的主流趋势。

现有的太阳能跟踪装置存在着许多问题，例如跟踪精度不高、累积误差较大、容易受光线的干扰以及自身功耗大等问题。

因此本文研究了一种基于51单片机的自动追日系统，它有两个轴，一个轴在垂直方向，用来跟踪太阳方位角；另一个轴在水平方向，用来跟踪太阳高度角，两个轴互不影响，自动控制。

1 硬件设计

本自动追日控制系统硬件电路主要包括以下2个主要单元。

1.1 控制单元

控制单元芯片选用的是STC89C51，其最小系统主要由复位、振荡电路以及扩展部分等部分组成。最小系统电路如图1所示。

1.2 光源检测单元

光源检测电路接收太阳光，将光信号转换成电信号，单片机根据采集来的信号进行分析比较，得出结果最终控制步进电动机的转动与转向使太阳能电池面板始终垂直于入射光线，从而达到高效率地利用太阳能。

本设计的光敏器件为光敏电阻。利用光敏电阻在光照时阻值发生变化的原理，将5个完全相同的光敏电阻分别放置于1块电池板东南西北四个方向的边沿处和中间位置。如果太阳光垂直照射太阳能电池板时，2个光敏电阻接收到的光强度相同，所以它们的阻值相同，此时电机不转动。当太阳光方向与电池板垂直方向有夹角时，接收光强多的光敏电阻阻值减小，驱动电动机转动，直至2个光敏电阻上的光照强度相同。

光源检测电路如图2所示。

图1 最小系统电路图

2 软件设计

主程序的设计思想是先对程序进行初始化，之后选择进入自动模式追踪或串口输入追踪。当选定之后，分别进入各自的子程序完成操作。

主程序流程如图3所示。

3 结语

本文设计的自动追日控制系统采用了光电式跟踪方式，可通过反馈消除误差，控制较精确，电路也比较容易实现，受到普遍关注。这种装置更能有效地提高太阳能的利用率，有较好的推广应用价值。

图2 光源检测电路图

图3 主程序流程图

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TM914.4

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.24.026

2095－6835（2019）24－0065－02

宋在勇（1976—），男，朝鲜族，吉林吉林人，实验师，从事电气工程研究。

吉林省教育厅“十三五”科学技术项目（编号：JJKH20170033KJ）；吉林市科技发展计划项目（编号：20161202）

〔编辑：张思楠〕