统设计系统总体结构本系统包括光电转换器步进电机单片机以及相应的外围电路等。太阳能电池板有两个自由度。控制机构将分别对水平方向与垂直方向进行调整。单片机加电复位后，垂直和水平方向都将处于旋转待命状态，单片机将对采样进来的信号进行判断，并调整系统做出相应的动作。系统结构如下传感器光电转换单片机驱动器步进电机电源图系统总体结构系统流程图系统主流程图风速测试子流程图光照强度测试子流程图系统控制图太阳角单片机偏差角度脉冲分配器控制脉冲功率放大器号步进电机减速器减速器太阳电池板传感器外围电路电源是电子设备的心脏部分，其质量的好坏直接影响着电子设备的可靠性，而且电子设备的故障来自电源，因此作为电子设备的基础元件，电源受到越来越多的重视。系统电源设计是单片机应用系统设计中的项极其重要的工作，它对整个单片机系统能否正常运行起着至关重要的作用。电源设计应该同时考虑功率电平及抗干扰等问题。电源功率必须能满足整个系统的需要。在系统电路中，除单片机系统需要直流电源外，步进电机和驱动器还需要定值的模拟电源。选用印刷线路板焊接式电源变压器将交流电压变换。这种变压器结构紧凑坚固抗震防潮阻燃，外型美观，使用方便，抗电强度高。它的初级是次级既可以是单路输出，也可以双路输出。由于这种变压器变出的电压仍是交流电压，且又不十分准确和稳定，所以再利用全桥整流，电容滤波电压稳定后，分别用三端稳压电源模块输出电压。电路在和的输入端分别接上的电容的电解电容和的电容的电解电容。电容可以滤掉高频干扰，电解电容组合可以滤掉低频干扰。在输出端接上瓷片电容，对输出的电源再次进行滤波，以得到干净的电源。图电源管理部分电路图步进电机接线示意图步进电机电源步进电机驱动器相关理论性能指标分析与计算分辨率步距角计算齿轮由经验可得般步进电机的精度为步进角的故精度为齿轮精度为发电效率地球单位面积上的太阳直射能量设每天工作小时，则总电机的功率电电机的功率电若假设驱动器的效率为系统总功率驱驱总系统日耗电量总总经查阅相关资料，太阳电池板的转换效率为则日发电量为总总系统运转角度经简单计算，太阳水平运行角度和垂直调整角度均满足系统要求电机负载启动频率由公式可得其中为空载启动频率为导轨摩擦折算至电机的转矩为切削力折算至电机力矩为起动频率下由矩频特性决定的电机输出力矩为电机自身惯量为与负载惯量但由于电机参数中没有给空载启动转矩，需要实验所测，故在此不进行计算，仅给出相应的算法。成本分析及收益计算电机驱动器电机元驱动器元光电传感器元风速传感器元太阳能板元其余杂费费用元总价元天发电收益约为元度度元预计此系统能工作年以上除去保养费用大约元，在此系统使用寿命范围内可收益结论设计过程的概述详细分析了国内外目前的太阳追踪方式，比较之后，选择了以闭环控制为辅，单片机控制为辅的自动控制系统，由于光电检测追踪模式和太阳轨迹追踪都有各自的优缺点，因此，经过比较，综合两者的优点，最选取控制芯片，分析系统的硬件需求，设计控制系统。设计控制方案，步进电动机以及驱动电路。太阳能自动跟踪系统总体设计太阳运行的规律由于跟踪。论文的主要工作包括分析太阳运行规律，比较国内外主要的几种跟踪方案，提出合理的跟踪策略。机械部分也是实现追踪目的的关键，主要是机械设计和计算，装配图及其零件图。分析传感器工作原理，但是不外乎采用如下两种方式种是光电追踪方式，另种是根据视日运动轨迹追踪前者是闭环的随机系统，后者是开环的程控系统。论文的研究内容本文所介绍的太阳跟踪装置采用了光电追踪方式，可实现大范围高精度集中阳光的透镜，使效率进步提高。年月美国亚利桑那大学推出了新型太阳能跟踪装置，该装置利用控制电机完成跟踪，采用铝型材框架结构，大大拓宽了跟踪器的应用领域。目前，太阳追踪系统中实现追踪太阳的方法很多，的国内外研究现状在太阳能跟踪方面，我国在年研制了单轴太阳跟踪器，完成了东西方向的自动跟踪，而南北方向则通过手动调节，接收器的接收效率提高了。年美国加州成功的研究了两轴跟踪器，并在太阳能面板上装有据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，多以很多国家对太阳能的利用加强了重视。太阳能也必然会成为利用最广泛的能源。太阳追踪系统资万元修建的西藏第三座太阳能电站安多光伏电站，总装机容量千瓦，于年月建成发电。这也是世界海拔最高中国装机容量最大的太阳能电站。总之，大力发展太阳能利用技术，使节约能源和保护环境的重要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。太阳能的光电转换方面，现阶段的太阳能电池板对太阳能的转换率普遍达到了。太阳能的光化学转换主要应用与谁的分解，其主要包括三个途径，即化学光电池，光助络合催化，半导体催化。太阳能的特点太阳能作为种新能源，它与常规能源相比有以下优点第，太阳能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，太阳能的应用范围广，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。第四，太阳能是种廉价且安全的能源，太阳都能的开发条件低，而且应用起来比较安全。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。第三，太阳能电池板的利用效率很低，这是由于现阶段的技术水平决定，随着科技的发展这个缺点会逐步解决。课题研究的目的本课题灵感来源于向日葵，主要目的是研究出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，提高设备对太阳能的利用率。研究课题的意义解决了当下大部分太阳能发电装置对太阳能应用率不高的问题，解决了空间分布不断变化的缺点。为太阳能的利用提出了更有效的方式方法，对于应对能源危机提供了定的帮助。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。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，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。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。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，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。