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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

本设计主要就是对太阳能自动跟踪的理论和方法进行研究，并利用来自书本，互联网等媒介中已经有的成果作为借鉴，设计一个系统，由此实现对太阳的自动跟踪和阴晴天判断。太阳能自动跟踪技术的主要作用是保持太阳能电池板始终正对太阳，并且在每天日落后回到初始的位置。太阳能自动跟踪系统是太阳能发电系统重要的一部分，而且必不可少。太阳照射的光线穿过大气层时会受到削弱，并且斜射的阳光穿过的大气层厚度更厚，受到的削弱作用更强，具有的能量较低。因此要想提高发电效率，必须采集到垂直入射的光线，也就是要保持电池板正对太阳。而太阳能自动跟踪系统可以很好地实现这一点，并且可以每天自动回到初始位置节省人力。太阳能自动跟踪系统很大程度上提高了太阳能发电的效率，缓和了太阳能发电的高成本，有利于推动光伏产业的发展，解决人们对能源的需求，对研究和利用光伏能源有重要意义。

国内外研究现状

我国在1997年研制了单轴太阳能跟踪器，完成了东西方向的自动跟踪，而南北方向则需要shoudong调节，接收器接收效率提高了。在国内近年来有不少专家学者也相继开展了这方面的研究，1992年推出了太阳灶自动跟踪系统，1994年太阳能杂志介绍的单轴液压自动跟踪器，完成了单向跟踪。

美国blackace，在1997年研制了单轴太阳跟踪器，完成了东西方向的白动跟踪，而南北方向则通过手动调节，接收器的热接收率提高了15%。1998年美国加州成功的研究了atm两轴跟踪器，并在太阳能面板上装有集中阳光的涅耳透镜，这样可以使小块的太阳能面板硅收集更多的能晕，使热接收率进一步提高。joel.h.goodman研制了活动太阳能方位跟踪装置，该装置通过人一南径回转台使人阳能接收器可从东到西跟踪太阳，这个方位跟踪器具有人直径的轨迹，通风窗体是自昼光照鼓膜ii’i构窗体，窗体上面是圆顶结构，成排的太阳能收集器可以从为、到西跟踪太阳，以提高夏人季’l\’里能举的获取率。2002年2月美国亚利桑那人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，结构紧凑，重量轻，人人拓宽了跟踪器的应用领域。1994年在德国北部，太阳能厨房投入使用，该厨房也采用了单轴太阳能跟踪装置121。捷克科学院物理研究所则以形状记忆合金调节器为基础，通过日照温度的变化实现了单轴被动式太阳跟踪。

2. 研究的基本内容

1.本设计实现的功能：对太阳自动跟踪，判断阴晴天并通过lcd屏反馈实时光强。

2.设计该系统的结构及算法：本系统利用四个光敏传感器检测太阳光照射角度的变化，并将信号传输给主控stm32f103，经过a/d转换后，比较四个信号的大小，控制电池向光强大的方向偏转。为了实现电池板的偏转功能，本设计采用了28byj48型步进电机，配合uln2003驱动芯片工作。

3.调试太阳能自动跟踪系统：选用led光源模拟太阳光，在暗室中调试，依次检测lcd屏显示实时光强，四个光敏传感器灵敏度，根据光强变化电机偏转方向，系统在太阳光中是否正常。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实施方案：通过自身学习的知识结合导师理论研究及国内外资料的查阅，在已有研究成果基础上，设计并完成太阳能自动跟踪系统。

系统由光电检测模块，控制模块，驱动模块和显示模块组成。光电检测模块由分布在电池板四边中点的光敏传感器组成，将实时光强转化为电压信号传入stm32单片机。控制模块由stm32单片机组成，接收光强电压信号，通过自带的a/d转换通道转换成数字信号，范围为0~100。比较得到的四个数字信号，通过算法得出电机正确的偏转方向。由于单片机引脚电压低，无法驱动步进电机因此需要驱动模块。驱动模块由uln2003模块组成，接收单片机的控制信号，控制步进电机的方向和速度，步进电机会根据单片机的控制信号，向光强更大的方向旋转，于是电池板整体就会逐渐正对太阳。显示模块由1.441tft屏组成，可以显示实时光强以及阴晴天等信息。

4. 参考文献

[1]胡瑞玲,胡瑞明.太阳能电池板自动跟踪研究现状及发展[j].黑龙江科技信息,2015(23):2.

[2]李积虎.光电传感器在自动控制中的应用[j].现代工业经济和现代化,2018,8(10):68-69.

[3]尹亚楠,胡香玲.单片机在自动控制系统设计中的应用[j].数字技术与应用,2017(11):11-13.