提出的四象限加减法计算出太阳在方位角和高度角方向的偏移信号，进而控制跟踪机构进行太阳方位跟踪。图,四象限加减法的计算公式如式和所示，式中代表太阳入射光斑在探测器四个象限上分布面积的分别与太阳方位检测电路的输出电压的幅值成正比，故式和可分别等价为式和。为消除光线强度的影响，式中已进行了归化处理,其中和分别反映了太阳在方位角方向和高度角方向的偏移情况。单片机根据和的数值和符号，分别控制二维机械结构带动太阳能电池板在水平方向即太阳方位角方向和垂直方向即太阳高度角方向旋转，以闭环反馈控制的形式减小太阳运动轨迹跟踪的积累误差，使光线尽可能的垂直照射到太阳能电池板上。太阳光强检测模块本系统采用的硅光电池作为光强检测传感器，其实物如图所示。适用于工作在到光谱范围内的各种光学仪器，对紫蓝光有较高的灵敏度，可用于伪钞鉴别紫蓝光探测电器电子仪器光学仪表自控设备光纤通讯等方面。图光强检测电路将太阳光线的辐射强度信息转化为电压信号的形式输出，主要由型硅光电池和型集成运算放大器组成，电路连接如图所示。图在光强检测电路中，硅光电池的正端与前级运放的正向输入端相连后接地，负端与前级运放的反向输入端相连，硅光电池处于零偏状态。硅光电池在光照条件下产生的光电流经反馈电阻转换为电压信号，即前级运放实现了光电流的变换。后级运放主要进行电压的同向放大，输出电压与光电流存在如下关系由式可知，与呈正比例关系，且与光照强度成正比，故光强检测电路的输出信号也与光照强度成正比。后级放大器的输出直接与单片机的转换的输入端相连，计算机通过获取光强检测电路的输出信号。单片机控制模块单片机的选择控制方面选择的是单片机作为中心控制器。其抗干扰的性能突出，工作性受到环境的影响较小，即使在外界环境较差的情况下，单片机仍然能够稳定工作。而且，这款单片机的指令周期是属于单周期指令，这更加有利于提高控制器的控制性能。自身带有路位的方便信息的输入，减少外围电路的设计。其应用电路如图所示。图外部时钟电路是公司推出的涓流充电时钟芯片，内含有个实时时钟日历和字节静态，通过简单的串行接口与单片机进行实时时钟日历电路。提供秒分时日日期。月年的信息，每月的天数和闰年的天数可自动调整时钟操作可通过指示决定采用或小时格式。与单片机之间能简单的采用同步串行的方式进行通信，仅需要用到三个口线，复位，数据线，串行时钟。时钟的读写数据以个字节或多达字节的字符组方式通信。工作时功耗很低，保持数据和时钟信息时功率小于。是由改进而来,增加了以下的特性。双电源管脚用于主电源和备份电源供应，为可编程涓流充电电源附加七个字节存储器。它广泛应用于电话传真便携式仪器以及电池供电的仪器仪表等产品领域。的应用电路图如图。图步进电机驱动电路步进电机驱动的驱动采用的是步进电机驱动芯片。是款整合逻辑模块和功率模块于身的高性能两相混合式步进电机驱动芯片。配合简单的外围电路即可实现高性能多细分大电流的步进电机驱动。因其驱动噪音低震动小，性能可靠性价比高的特点，适用于各行业的自动化设备。图是典型的步进电机驱动电路。控制信号端加入光耦隔离，提高抗干扰能力。由于驱动芯片频率最高支持以上，为了保证脉冲信号耦合后的质量，选择用高速光耦。种细分和种衰减模式通过拔码开关选择。斩波频率由的电阻来设定，对应的斩波频率是。衰减模式和斩波频率的设定，以步进电机运行平稳噪音低震动小为佳。指示信号通过发光二极管显示芯片出现过流过温短路启动等，会输出低电平，并且强制关闭输出。正常工作时是高阻状态，方便用户实时了解驱动器的是否异常。当芯片检测输入频率低于时，脚输出低电平，连接在和两端，就是通过这个功能来实现自动降低芯片输出电流，减小电机锁相时发热。输出端的接入，定程度上限制了步参考了大量文献，其中包括博士硕士毕业设计论文和期刊文献等，初步完成了整体的设计方案。在后续的设计中不断修正设计方案使其更合理和完善。主要完成的设计任务如下二维机械结构的设计和工程图的绘制。太阳自动跟踪系统的设计和硬件电路图的绘制。蓄电池充电系统的设计和硬件电路图的绘制。太阳自动跟踪系统的理论设计基本完成但是由于时间问题没有及时的完成软件部分的的编程，不能进行实际操作的调试，所以本设计主要停留在理论层面的设计。但是基本要求的功能和指标基本完成。致谢非常感谢王标老师在我大学的最后学习阶段毕业设计阶段给自己的指导，从最初的定题，到资料收集，到写作修改，到论文定稿，王老师给了我耐心的指导和无私的帮助。为了指导我们的毕业论文，王老师放弃了自己的休息时间，他的这种无私奉献的敬业精神令人钦佩，在此我向她们表示我诚挚的谢意。同时，感谢所有任课老师和所有同学在这四年来给自己的指导和帮助，是他们教会了我专业知识，教会了我如何学习，教会了我如何做人。正是由于他们，我才能在各方面取得显著的进步，在此向他们表示我由衷的谢意，并祝所有的老师培养出越来越多的优秀人才，桃李满天下,在这四年的学期中结识的各位生活和学习上的挚友让我得到了人生最大的笔财富。在此，也对他们表示衷心感谢。谢谢我的父母，没有他们辛勤的付出也就没有我的今天，在这刻，将最崇高的敬意献给你们,本文参考了大量的文献资料，在此，向各学术界的前辈们致敬,参考文献朱家诚机械设计课程设计合肥工业大学出版社,关继文高精度太阳能跟踪控制器设计与实现自动化与仪器仪表刘巍太阳自动跟踪系统的研究与设计水电能源科学张兴磊种太阳自动跟踪系统的设计青岛农业大学学报汤世松双轴伺服太阳能跟踪系统的设计自动化仪表吴修权基于的独立光伏发电系统西南交通大学徐静自动跟踪式独立太阳能光伏发电系统研究杭州电子科技大学邬丽娜基于单片机的太阳能充电控制器设计实验室研究与探索孙艳玲种基于单片机实时显示太阳能充放电控制器设计电子器件李立伟独立光伏电站蓄电池优化管理研究电力自动化设备丁南菊种基于单片机的太阳能光伏控制器的设计探讨中国新技术新产品黄原蓄电池光伏充电控制器的设计武汉理工大学张毅独立光伏发电系统中充电控制芯片的研究与设计浙江大学电气工程学院附件附件电机工作中产生的尖峰电压，保护驱动芯片不被尖峰电压损坏阻值设定。输出电流通过公式计算，取值范围，为检测电阻图中的与，建议用无感电阻，推荐阻值为。图蓄电池充电模块基于变换的蓄电池充电原理图如图所示图主控芯片选用的是单片机，负责监控和管理整个充电过程。单片机根据反馈采样得到的充电电压电流的信息判断蓄电池的充电状态，以此作为依据，发送各种控制指令如给定的充电电压电流值等，保证系统按设计要求正常工作。光伏电池输出的直流电压通过功率回路中变换器按单片机控制给定的要求输出相应的直流电压电流，完成能量的变换传递。变换电路闭环变换电路有升压型降压升降压或型。因为光电池的输出电压大于蓄电池的电压所以采用降压电路，且电流较小，可以相应的降低开关管导通时的电流，减少开关管的导通损耗和因此产生的热量。其工作原理如图所示。图以定占空比信号控制开关管的通断。当接通时，电容通过互电感被充电，电感也吸收了能量。当断开时，电感特性决定其要保持电流不能跳变，从而导致电流流过二极管，电感，电容，负载尺，这是个变换器的工作周期。如果减少占空比，开通时间减少，断开时间增加，则输出电压也将下降。反之输出电压增加。在占空比为时，变换器的效率最高。变换器的缺点是电源的电流输出的断续的，为了克服这个不足，光伏电池两端并上电容，稳定光伏电池的工作点。变换器在电感电流连续时，输出表达式为式中，为开关控制周期，为开光管导通时间为开关管的通断的占空比为光伏电池送入到变换器电压为变换器输出电压。各主要元件参数的计算输出滤波电感电感的选择应保证输出到额定电流的时，电感电流仍然保持连续。，。输出滤波电容大的电容可以抑制输出的波纹，但选择过大会影响到系统的响应速度。本设计取。驱动电路变换电路要正常工作，对其中的驱动的好坏，直接关系到整个变换器的性能。本设计中变换器采用沟道的作为功率开关。驱动电路如图。图端低电平时，作为射级输出器导通关断。为高电平时，，由于之前栅极电压，则的发射结正偏，集电结也正偏，所以导通，栅极通过迅速放电直到，此时只需设计就可以使得迅速关断。由于采用了电平移位电路交替驱动构成的推免电路，对栅源级电容的放电电流都比较大，所以驱动的动作是很迅速的。电压采样电路电压采样电路通过电阻分压间接测量串联电阻上的电压得到，然后将放大器的输出接在单片机的转换接口进行信息传输。实际应用的电路如图。图电流采样电路对电流检测采用电流传感器来测量，该器件内置有精确的低偏置的线性霍尔传感器电路，能输出与检测的交流