基本信息
- 项目名称：
- 基于AVR的太阳跟踪控制系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 整个装置分为软硬件模块，光电跟踪、视日跟踪模块和电机模块，成本较低，设计明了，各模块起到相应作用利用率高。本项目利用光电跟踪是因为光电跟踪灵敏度高，能时时回馈信息，结构设计较为方便，容易实现掌握太阳位置的功能。光电管或者光电池作为感光元件安装在收集器或其它相应装置上，当太阳偏转时，感光元件产生信号，微控芯片通过该信号控制步进电机，转动跟踪装置使其对准太阳。
- 详细介绍：
- 本系统采用AVR单片机控制利用视日运动轨迹技术和光电跟踪技术，其中视日轨迹设计利用数学公式根据当地经纬度计算出一天中太阳的高度角和方向角并得出一天中光照的时间，其中光电跟踪设计利用四个光敏电阻的接收到太阳辐射产生的偏差信号通过模数转换变为数字信号，根据偏差信号的正负和大小决定步进电机的转向和转动角度。机械结构设计采用两个步进电机来控制，当天气为晴天时系统则采用光电跟踪设计，当天气为阴天时则采用的视日运动轨迹设计，综合两种设计来达到完美的效果，使得本系统实现跟踪太阳光的功能，提高效率。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的： 面对日益严重的能源危机，太阳能逐步走入我们的视野。太阳能具有不断再生性，能源分布范围广泛，安全，无污染，可谓取之不尽，用之不竭。因此研究出一种能充分利用资源，提高效率的太阳跟踪系统是非常必要的 基本思路： 太阳跟踪分为手动跟踪和自动跟踪两种。手动跟踪的精度差，而且只能间歇运行。自动跟踪可用重锤或者发条作为动力，也可以用步进电机作为动力，来驱动跟踪系统。当太阳偏转时，感光元件产生信号，微控芯片通过该信号控制步进电机，转动跟踪装置使其对准太阳；另一类是采用程序控制，用电机驱动跟踪系统，按照一定的程序跟踪太阳。前一类属于光电跟踪，其跟踪灵敏度高，结构设计较为方便，比较容易实现；但受天气的影响很大，如果在稍长时间段里出现乌云遮住太阳的情况，太阳光线往往不能照到感光元件，导致跟踪装置无法对准太阳，甚至会出现误动作。 创新点：结合以上两种设计思路，消除因为天气原因的影响而导致的电机无法正常工作的情况，提高了本跟踪系统的工作时间和工作效率。本系统设计工作的电机系统方便简易功耗低能时时对太阳运动做出动作，大大提高了对太阳的跟踪效率。 技术关键： 视日运动轨迹跟踪设计 主要技术指标： 该装置能时时对天气情况，太阳运动情况做出反应，使得太阳能板更好得吸收太阳能，机电装置小巧灵便功耗低且能对单片机给予的信号做出及时响应。整个装置分为软硬件模块、光电跟踪、视日跟踪模块和电机模块，成本较低，设计明了，各模块起到相应作用利用率高。结构设计较为方便，容易实现掌握太阳位置的功能。
科学性、先进性
- 本项目利用光电管或者光电池作为感光元件安装在收集器或其它相应装置上，当太阳偏转时，感光元件产生信号，微控芯片通过该信号控制步进电机，转动跟踪装置使其对准太阳，属于光电跟踪，其跟踪灵敏度高，结构设计较为方便，比较容易实现。电机驱动板是本系统的的核心，精确度是本系统的亮点，精确的跟踪太阳光是我们做此系统的最终目的，通过四个光敏电阻的接收到太阳光的辐射解决了太阳光的高度角和方向角这一难以计算问题。 同类型跟踪太阳能技术，为了实现东西和南北两个方向上的转动跟踪，同时又能够满足抵抗风力的袭击，结构必须设计得非常庞大，并且要给设备做水泥基础，这类技术对于期望将跟踪设备应用于房顶几乎是不可能的。在本跟踪技术中，非常巧妙的解决了这个问题。使得整套系统结构矮小、紧凑、合理，抗风性能明显提高，从根本上解决了实际应用中的难题。此外，本跟踪技术灵敏度特高，只要肉眼能分辨出太阳的轮廓，系统照样能够准确实现跟踪。
获奖情况及鉴定结果
- 2010年浙江省新苗人才计划
作品所处阶段
- 成功成品
技术转让方式
- 归学校所有
作品可展示的形式
- 模型
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 从国内现阶段的能源利用来看，本系统的研发有效的解决了能源的利用率问题同时目前市场上所使用的太阳跟踪系统价格很贵，不利于在日常生活中的推广，本统对价格便宜，较能被人们所使用，市场潜力很大。本项目的按理论上已适应一般工业需求，对于实验用的客户来说也很实在和低廉，另外本项目本身具有的特色更加为产品的推广注入了源动力，另外产品还有很强的升级能力，所以无论是在成本价位，还是在功能实现上本项目都是有很大的优势 本系统一旦研发成功将大大提高太阳能的利用率，能方便人们的生活，该装置可用于太阳能热水器、太阳能光伏发电装置、太阳能干燥器等装置，将会大大提高太阳能的利用率。
同类课题研究水平概述
- 中国兵器装备集团公司11月24日消息，由中国兵器装备集团公司自主研制的太阳能自动跟踪器通过了技术鉴定，技术性能达到国内领先水平，拥有自主知识产权，为我国太阳能产业的自主可持续发展提供了新的保证。 高精度跟踪太阳是太阳能应用领域中的一项关键性技术，兵器装备集团通过广泛吸收世界太阳能产业的最新研究成果，创造性的采用光电自动控制原理与技术，形成了独有的核心技术和产品。该跟踪器的成功研制，标志着兵器装备集团已具备了独自开发太阳能能源的实力，同时也完善了兵器装备集团新能源产业链。 目前，兵器装备集团自主研发的首批12台40kW光伏、风电并网发电系统已成功投入并网运行，自主研制的太阳能自动跟踪器也成功实现了首次运用。 本项目的太阳跟踪仪最大限度的提高太阳跟踪精度，完美实现适时跟踪，最大限度提高太阳光能利用率。该太阳能跟踪器可以广泛的使用于各类设备的需要使用太阳跟踪的地方，该太阳能跟踪器价格实惠、性能稳定、结构合理、跟踪准确、方便易用。把加装了太阳能跟踪器的太阳能发电系统用于太阳能热水器、太阳能光伏发电装置、太阳能干燥器等装置，将会大大提高太阳能的利用率。
