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（全套CAD）自动跟踪太阳智能型太阳能系统设计（图纸论文整套）

齿圈等。当太阳光线发生偏离时，控制部分发出控制信号驱动步进电机带动小齿轮转动，小齿轮带动大齿轮和主轴转动，实现水平方向跟踪同时控制信号驱动步进电机带动小齿轮，小齿轮带动齿圈和太阳能板实现垂直方向转动，通过步进电机步进电机的共同工作实现对太阳的跟踪。第二，控制部分设计主要包括传感器部分信号转换电路单片机系统和电机驱动电路等。系统采用光电检测追踪模式实现对太阳的跟踪。传感器采用光敏电阻，将两个完全相同的光敏电阻分别放置于块电池板东西方向边沿处下方。当两个光敏电阻接收到的光强度不相同时，通过运放比较电路将信号送给单片机，驱动步进电机正反转，实现电池板对太阳的跟踪。关键词太阳能跟踪光敏电阻单片机步进电机绪论.课题来源.课题背景能源现状及发展我国太阳能资源目前太阳能的开发和利用太阳能的特点.课题研究的目的.研究课题的意义新环保能源提高太阳能的利用率.太阳能利用的国内外发展现状.太阳追踪系统的国内外研究现状.论文的研究内容.论文结构太阳能自动跟踪系统总体设计.太阳运行的规律.跟踪器机械执行部分比较选择立柱转动式跟踪器陀螺仪式跟踪器齿圈转动式跟踪器本课题的机械设计方案.跟踪方案的比较选择视日运动轨迹跟踪光电跟踪视日运动轨迹跟踪和光电跟踪相结合本设计的跟踪方案机械设计部分.太阳能自动跟踪系统机械设计方案.第齿轮转动计算材料选择尺寸计算校核计算齿根弯曲疲劳强度验算.第二齿轮转动计算材料选择尺寸计算校核计算齿根弯曲疲劳强度验算.轴瓦校核计算大轴瓦校核计算小轴瓦校核计算.键联接计算主轴与大齿轮的键联接小轴与齿圈的键联接步进电机输出轴与小齿轮的联接步进电机输出轴与小齿轮的联接.抗风性分析底座上螺钉校核轴校核自动跟踪系统设计.系统总体结构.光电转换器光电转换电路.单片机及其外围电路单片机外围电路.步进电动机及驱动电路步进电动机介绍步进电机的主要特性步进电机的选择驱动电路.系统的实现光敏电阻光强比较法光敏电阻光强比较法的工作过程系统的流程图结论.结论.展望致谢参考文献附录附录绪论.课题来源模拟生产实际课题太阳能自动跟踪系统设计。.课题背景能源现状及发展能源是人类社会赖以生存和发展的物质基础。当前，包括我国在内的绝大多数国家都以石油天然气和煤炭等矿物燃料为主要能源。随着矿物燃料的日渐枯竭和全球环境的不断恶化，很多国家都在认真探索能源多样化的途径，积极开展新能源和可再生能源的研究开发工作。虽然在可预见的将来，煤炭石油天然气等矿物燃料仍将在世界能源结构中占有相当的比重，但人们对核能以及太阳能风能地热能水力能生物能等可持续能源资源的利用日益重视，在整个能源消耗中所占的比例正在显著地提高。据统计，世纪年代，全球煤炭和石油的发电量每年增长，而太阳能发电每年增长达，风力发电的年增长率更是高达。预计在未来至年内，可持续能源将能够与矿物燃料相抗衡，从而结束矿物燃料统天下的局面。相对于日益枯竭的化石能源来说，太阳能似乎是未来社会能源的希望所在。我国太阳能资源我国幅员广大，有着十分丰富的太阳能资源。我国地处北半球欧亚大陆的东部，土地辽阔，幅员广大。我国的国土跨度从南到北自西至东，距离都在以上，总面积达，占世界总面积的，居世界第三位。据估算，我国陆地表面每年接收的太阳辐射能约为，全国各地太阳年辐射总量达•，中值为•。从全国太阳年辐射总量的分布来看，西藏青海新疆内蒙古南部山西陕西北部河北山东辽宁吉林西部云南中部和西南部广东东南部福建东南部海南岛东部和西部以及台湾省的西南部等广大地区的太阳辐射总量很大。尤其是青藏高原地区最大，那里平均海拔高度在以上，大气层薄而清洁，透明度好，纬度低，日照时间长。例如被人们称为“日光城”的拉萨市，年至年的平均值，年平均日照时间为.，相对日照为，年平均晴天为.天，阴天为.天，年平均云量为.，太阳总辐射为•，比全国其它省区和同纬度的地区都高。全国以四川和贵州两省的太阳年辐射总量最小，其中尤以四川盆地为最，那里雨多雾多，晴天较少。例如素有“雾都”之称的成都市，年平均日照时数仅为.，相对日照为，年平均晴天为.天，阴天达.天，年平均云量高达.。其它地区的太阳年辐射总量居中。目前太阳能的开发和利用人类直接利用太阳能有三大技术领域，即光热转换光电转换和光化学转换，此外，还有储能技术。太阳光热转换技术的产品很多，如热水器开水器干燥器采暖和制冷，温室与太阳房，太阳灶和高温炉，海水淡化装置水泵热力发电装置及太阳能医疗器具。太阳能的特点太阳能作为种新能源，它与常规能源相比有三大优点第，它是人类可以利用的最丰富的能源，据估计，在过去漫长的亿年中，太阳消耗了它本身能量的，可以说是取之不尽，用之不竭。第二，地球上，无论何处都有太阳能，可以就地开发利用，不存在运输问题，尤其对交通不发达的农村海岛和边远地区更具有利用的价值。第三，太阳能是种洁净的能源，在开发和利用时，不会产生废渣废水废气，也没有噪音，更不会影响生态平衡。太阳能的利用有它的缺点第，能流密度较低，日照较好的，地面上平方米的面积所接受的能量只有千瓦左右。往往需要相当大的采光集热面才能满足使用要求，从而使装置地面积大，用料多，成本增加。第二，大气影响较大，给使用带来不少困难。.课题研究的目的本课题研究种基于光电传感器的太阳光线自动跟踪装置，该装置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。.研究课题的意义新环保能源长期以来，世界能源主要依靠石油和煤炭等矿物燃料，而这些矿物作为次性不可再生资源，储量有限，而且燃烧时产生大量的二氧化碳，造成地球气温升高，生态环境恶化。据国际能源机构预测，人类正面临矿物燃料枯竭的严重威胁。这种全球性的能源危机，迫使各国政府投入大量的人力和财力，研究和开发新能源，如太阳能等。能源危机，环境保护成为当今世界关注的热点问题。据联合国环境规划署资料，目前矿物燃料提供了世界商业能源的，且其使用在世界范围内以每年的速度增长。这些燃料的燃烧构成改变气候的温室气体的最大排放源，按照可持续发展的目标模式，决不能单靠消耗矿物原料来维持日益增长的能源需求。因此越来越多的国家都在致力于对可再生能源的深度开发和广泛利用。其中具有独特优势的太阳能开发前景广阔。日本经济企划厅和三泽公司合作研究认为，到年，世界电力生产的半将依靠太阳能。基于当今世界能源问题和环境保护问题已成为全球的个“人类面临的最大威胁”的严重问题，本课题的目的是为了更充分的利用太阳能提高太阳能的利用率，而进行太阳追踪系统的开发研究，这对我们面临的能源问题有重大的意义。同时太阳能又是种无污染的清洁能源，加强太阳能的开发，对节约能源保护环境也有重大的意义。提高太阳能的利用率太阳能是种低密度间歇性空间分布不断变化的能源，这就对太阳能的收集和利用提出了更高的要求。尽管相继研究出系列的太阳能装置如太阳能热水器太阳能干燥器太阳能电池等等，但太阳能的利用还远远不够，究其原因，主要是利用率不高。就目前的太阳能装置而言，如何最大限度的提高太阳能的利用率，仍为国内外学者的研究热点。解决这问题应从两个方面入手，是提高太阳能装置的能量转换率，二是提高太阳能的接收效率，前者属于能量转换领域，还有待研究，而后者利用现有的技术则可解决。太阳跟踪系统为解决这问题提供了可能。不管哪种太阳能利用设备，如果它的集热装置能始终保持与太阳光垂直，并且收集更多方向上的太阳光，那么，它就可以在有限的使用面积内收集更多的太阳能。但是太阳每时每刻都是在运动着，集热装置若想收集更多方向上的太阳光，那就必须要跟踪太阳。香港大学建筑系的教授研究了太阳光照角度与太阳能接收率的关系，理论分析表明太阳的跟踪与非跟踪，能量的接收率相差.，精确的跟踪太阳可使接收器的接收效率大大提高，进而提高了太阳能装置的太阳能利用率，拓宽了太阳能的利用领域。.太阳能利用的国内外发展现状日本是世界上太阳能开发利用第大国，也是太阳能应用技术强国。日本太阳热能的利用，从年第二次石油危机后开始，年进入普及高峰。太阳能技术日益创新，能量转换率不断提高，成本也是新能源中最低的。日本将太阳能的利用分为太阳光能和热能两种。太阳光能发电，是利用半导体硅等将光转化为电能。从年起，日本太阳能发电量直居世界首位，年太阳能发电装机容量约为万千瓦，占世界太阳能发电装机容量的.，并计划到年达到万千瓦，增加约倍。德国对太阳能资源的利用可追溯到世纪年代，现在德国已经在太阳能系统的开发生产规划和安装等方面积累了大量经验，发明了系列高效的太阳能系统。年德国政府推出了“千屋顶计划”，至年已完成近万套屋顶系统，每套容量千瓦，累计安装量已达.万千瓦。根据德国联邦太阳能经济协会的数字，在过去的几年中，德国太阳能相关产品的产量增加了倍，增速比其他国家平均水平高出倍。另据德新社报道，全球最大的太阳能发电厂已在德国南部巴伐利亚州正式投入运营。这家太阳能发电厂投资万欧元，占地万平方米，发电总容量达兆瓦，能为多个家庭供电。截至年年底，德国共有万平方米的屋顶铺设了太阳能集热器，每年可生产兆瓦的热量。已用的德国家庭利用了清洁环保用之不竭的太阳能，估计每年可节约.亿升取暖用油。目前，美国太阳能光伏发电已经形成了从多晶硅材料提纯光伏电池生产到发电系统制造比较完备的生产体系。年，美国光伏发电总容量达到万千瓦，排在日本和德国之后，居世界第位。为了降低太阳能光伏发电系统的生产成本，美国政府最近制定了阳光计划，大幅度增加了光伏发电的财政投入，加快多晶硅和薄膜半导体材料的研发，提高太阳能光伏电池的光电转化效率。目前，美国正在新建几座新的太阳能电站。预计到年，美国光伏发电成本将从现在的美分千瓦时降到美分千瓦时，届时，太阳能光伏发电技术的竞争力将会大大增强。太阳能在能源发展中占有相当的优势，据美国博士对世界次能源替代趋势的研究结果表明，到年后，核能将占第位，太阳能占第二位，世纪末，太阳能将取代核能占第位，很多国家对太阳能的利用加强了重视。意大利年开始实行“全国太阳能屋顶计划”，将于年完成，总投入亿里拉，总容量达万千瓦。印度也于年月宣布，将在年前推广万套太阳能屋顶系统。法国已经批准了代号为“太阳神”的太阳能利用计划，按照该计划，每年将投入万法郎资金，到年，法国每年安装太阳能热水器的用户达万家。我国由建设部制定的建筑节能“九五”计划和年规则中已将太阳能热水系统列入成果推广项目。目前我国太阳能热水器的推广普及十分迅速，年销售面积近万平方米，数量居世界首位。全国从事太阳能热水器研制生产销售