齿圈啮合，且转动架安装在主轴上。 机构实现自动跟踪的原理当太阳光线偏离发生时，控制部分所发出的控制信号驱动马达，进而带动小齿轮Ⅰ转动，小齿轮会带动齿圈和主轴转动在同时间，控制信号会驱动马达带动小齿轮Ⅱ转动，进而小齿轮Ⅱ带动齿圈和转动架转动，通过马达马达的共同努力实现对太阳方位角和高度角的跟踪。 系统的优势该跟踪机构结构简单，成本低。 在两个方向的跟踪，都利用齿轮副传递动力，在同时间，使用功率较小的马达，不仅传递足够大的动力，而且降低了其能源成本和制造成本尽管使用了半个齿圈，然而能在紧凑的结构下获得了较大的传动比。 本系统结构紧凑，运动空间是很大的。 三立柱转动式跟踪器该跟踪器所具有的结构将在底座上固定好的大齿轮与小齿轮啮合，且小齿轮与马达的输出轴连接，主轴与它的支撑轴承分别安装在底座的上面。 在转动架上将马达固定好，在主轴上将转动架与支架都固定好，将接收器马达相继安装在支架的上面，马达的输出轴与接收器相互连接。 跟踪器所实现的自动追循原理当太阳的光线发生偏离时，控制部分将控制信号发出，来驱动马达带动小齿轮的转动，因为大齿轮是固定的，那么小齿轮不仅自转，而ⅠⅡ二〇三年五月十九日星期日且绕大齿轮旋转，带动转动架的转动，同时将固定在转动架上的主轴支架与接收器也发生相应的转动在同时间，通过控制信号来驱动马达，并且带动接收器转动，通过马达和马达的共同努力来实现对太阳方位角和高度角的跟踪。 马达马达接收器主轴支架转动架大齿轮小齿轮底座图立柱转动式跟踪器系统的优势该跟踪机构结构简单，成本低。 对于方位角的跟踪，利用齿轮副传递动力，在同时间，使用功率较小的马达，不仅传递足够大的动力，而且降低了其能源成本和制造成本。 它的结构紧凑，刚度较高,传动装置安装在转动架下，受到了良好的保护，有利于提高它的寿命。 本课题的机械设计方案图为机械设计方案，该机构结构在支架上马达固定好，马达的输出轴与小齿轮连接，小齿轮与大齿轮啮合。 把齿轮连接到主轴上，将主轴固定安装在支架上，在主轴前端的板上将马达安装，马达的输出轴与小齿轮相啮合，小齿轮与齿圈是啮合的。 在论文完成之际，谨向侯老师说声谢谢您。 在感谢侯老师的同时，我还要感谢田秀梅老师，谢谢她对我论文上的指导，在田老师的指点下，我的论文才最终顺利完成。 我还要感谢我的同学们，他们不仅对本文的撰写提出了很多宝贵意见，使我解决了所遇到的很多问题，顺利完成了论文。 同时还在思想生活上给我以无微不至的关怀。 最后，感谢各位专家老师在百忙之中抽出时间来评审我的论文。 二〇三年五月十九日星期日目录摘要关键词引言太阳能自动追光系统总体设计方案太阳运行的规律跟踪器机械执行部分比较选择本课题的机械设计方案跟踪方案的比较选择本设计的跟踪方案太阳能自动追光系统机械设计方案齿轮的选择底座的设计中心轴的选择轴承的选择抗风性分析控制系统设计系统总体结构光电转换器步进电动机单片机及其外围电路系统的流程图系统软件流程及调试主控制模块的软件设计光电跟踪模块程序设计视日运动轨迹跟踪模块程序设计实验观察数据分析结论参考文献致谢二〇三年五月十九日星期日太阳能自动追光系统的设计机械电子工程专业学生韦忠爽指导老师侯建华摘要目前，太阳能利用装置的放置位置大多是固定不变的，而天当中太阳与太阳能利用装置的相对位置是时刻变化的，这也就无法保证太阳能利用装置时刻受到阳光直射，从而使太阳光能的利用率大大降低。 为了提高太阳能的利用率，设计种循日追光系统，使太阳能利用装置最大限度的利用太阳光能。 本文对太阳能跟踪系统进行了机械设计和自动跟踪系统控制部分设计，机械部分分设计主要是通过步进电机步进电机的共同工作实现对太阳的跟踪控制部分设计是基于单片机的自动控制系统，采用光电检测追踪模式，配合机械装置使系统更加稳定，提高了系统的追踪精度。 关键词太阳能循日追光步进电动机单片机能够精确追踪太阳，使太阳光在天当中始终直射到太阳利用装置上，最大限度的提高太阳能利用率。 此装置利用广泛，可在太阳能发电站太阳能电池太阳能路灯太阳能热水器等方面使用。 二〇三年五月十九日星期日太阳能自动追光系统总体设计方案太阳运行的规律太阳在天中的位置变化是周期性的，是可以被预测的。 因为地球自转和地球绕太阳公转，使太阳相对于地面物体是运动的。 因为地球极轴与黄道天球极轴存在度夹角，使得太阳的赤尾角在年当中发生变化。 夏至时赤纬角最大为度分，并开始减小到秋分时赤纬角又变为，并继续减小冬至时这个角为度分，然后逐渐增大，到春分时变为并继续增大，直到夏至，另个变化周期开始。 跟踪器机械执行部分比较选择分析考虑成本跟踪器机械执行部分等各方面问题，有以下几种跟踪器。 陀螺仪式跟踪器马达马达Ⅰ传动箱Ⅱ传动箱接收器环形支架支架图陀螺仪式跟踪器跟踪器所具有的结构传动箱Ⅰ安装在支架上,并将其固定马达安装在传动箱Ⅰ上，传动箱Ⅰ的内部是由蜗杆蜗轮组成的运动副，马达输出轴连接蜗杆，环形支架安装在支架上面环形支架相对于支架可以转动，传动箱Ⅰ的输出轴连接环形支架，传动箱Ⅱ固定安装在环形支架上，马达安装在传动箱Ⅱ上，传动箱Ⅱ内也是由蜗杆蜗轮组成的运动副。 马达的输出轴连接蜗杆，接收器安装在环形支架上面接收器相对于环形支架可以转动，传动箱Ⅱ的输出轴连接接收器。 跟踪器朝向安装有很多种选择，根据图中所示的安装，跟踪器执行的原则如下当太阳的光线偏离发生时，所述控制部分会发出的信号，此信号会驱动马达带动传动箱Ⅱ中的蜗轮蜗杆旋转，驱动接收器输出相对于支撑环旋转，跟踪太阳从东到西的运动，在同时间，控制部分发出的信号驱动马达带动传动箱Ⅰ中的蜗杆和蜗轮的旋转，第二次输出带动环支撑架和接收器旋转，跟踪太阳北部和南部方向的运动，从而最终实现两个方向的太阳跟踪。 系统的优势跟踪机构结构简单。 追踪在两个方向上，使用蜗杆和蜗轮副传动，传东北北南ⅠⅡ动比大，结构紧凑，可以使用小功率电动机，且同时间，使用小功率电动机，不仅降低能源成本和制造成本，而且提供足够的电力蜗杆蜗轮对自锁性能好，可防风防雨。 结构紧凑，运动空间是很大的。 传动装置安装在传动箱，受到了良好的保护，提高了设备的使用寿命。 二齿圈转动式跟踪器马达马达Ⅰ小齿轮Ⅱ小齿轮接收器主轴齿圈齿圈转动架图齿圈转引言随着经济发展和社会进步，自然资源被人为的任意开发和利用，面临枯竭的境地，人类的生活环境在大量自然资源使用过程中面临巨大的威胁，由于人类对自然资源的需求越来越高，因此，寻找可替代的新能源成为当务之急。 太阳能是种干净环保而且取之不尽用之不竭的可再生新能源，随着社会经济可持续发展的这种趋势，太阳能在人类生活中起到越来越重要的作用。 于是，合理开发并提高太阳能的利用率具有非常重要的意义。 众所周知，太阳在天中的位置由东向西发生着变化，而目前太阳能利用装置的摆放位置大多是固定不变的，这也就无法使太阳能利用装置时刻正对着太阳，太阳光也就无法时刻直射到其上面。 因此，本文设计了种自动循日的智能型太阳能追光系统，使太阳能利用装置最大程度的提高太阳能的利用率。 自动追光系统以单片机为基础，工作可靠稳定池可知如果光照强度越高，那么电池板两端电压就会越大。 如果测出的电压超出了阈值,则太阳辐照的光强强度达到了光电跟踪的条件。 如果经过光照强度达到没有规定，那么系统就会自动的变为视日运动轨迹跟踪的程序。 不管哪种跟踪的方式,电机驱动所发出的脉冲数都将会被单片机记录下来。 为了使系统更加的科学化精确化，本系统采用了间隔性的跟踪方法系统采用间隔式跟踪方式，这样在既节省了发电成本又不会影响跟踪的准确度。 当黄昏时，光线变弱，为避免系统装置发生判断，在方位角跟踪装置上安装两个位置开关。 当跟踪接近于尾声，如果位置开关被碰触到,步进电机采用反转的方式，直到与开关碰触,结束这天的跟踪。 返回开始是否小于电机正转电机正转电机反转电机反转是否小于二〇三年五月十九日星期日主流程图如图所示图主程序流程图光电跟踪模块程序设计光电跟踪是本跟踪系统的主要跟踪方式。 太阳光照到光敏传感器上后将会产生电压信号。 不同光照强度在不同的传感器上，产生不同的电压值。 水平方向上，和会产生不相同的电压值，如果将两电压的值起始位置程序初始化天气条件符合电压大于阀值光电跟踪电动机转动并记录转动角度规定间隔时间分钟到待机等待下次跟踪碰触位置开关结束开始视日跟踪采用差分放大的方式，将其产生的差值和预设值对比，并多次求值。 如果比大,那么水平方向上的光强检测电路的输出端为低电平，此时单片机传出控制脉冲驱动步进电机发生正转。 太阳在水平方向上自东向西运动，因此电机不需要反转就可完成方位角的跟踪。 电机产生转动直到跟踪装置在水平方向与太阳相对。 调整完方位角，再对俯角进行调整，调整方法基本相同。 其程序流程图如图所示。 图光电跟踪模块的程序流程图通过单片机的端口和可对电机进行控制，当为低电平，则电机正转，当为低电平时，则电机反转。 随着太阳方位角与高度角相继跟踪之后，跟踪结果的验证阶段随即展开，跟踪结果的检验由光敏传感器及周围的元件组成的验证电路完成，如果跟踪的结果符合所需要求，程序随后进入待机的状态，等候下次跟踪。 如果跟踪的结果超出规定的范围，单片机端口的电平将被验证电路拉低，这样程序就自动进入跟踪状态，重新对方位角与高度角进行跟踪，直结果完全符合要求为止。 在光电跟踪的时侯，程序完成次跟踪之后，就会等待进入下次跟踪。 当光线的条件不选择单片机，通过比较选择了光敏电阻作为光电传感器，用个光敏电阻连接成组比较电路，实现判断太阳所在位置的功能，这样可以大大简化电路。 机械部分零件图，装配图的绘制，按照各部分电路的设计将电路元件焊接到电路板上。 联合硬件软件机械