如今人们对太阳能利用技术的研究已进入白热化阶段,传统的固定式太阳能电池板难以满足对太阳光的充分利用,转化效率较低,损耗较大。为了降低太阳能转化过程中的能量损失,提高能量利用率,本课题系统的进行了太阳能电池板自动追日充电系统的研究设计。提出了一种自动追踪方案,并进行了机械系统设计和电路部分模块化设计,使用Keil编程完成程序的设计,再根据设计的机械和电路部分,进行了实物制作,通过单片机控制,完成系统测试。针对目前太阳能发电领域存在的低利用效率,本课题着眼于高效率,低成本设计出了一种适用性强、转化效率高、可自动追踪太阳的自动化系统。该系统由STC89C52单片机进行控制,通过光敏电阻检测电路、A/D模数转换电路、时钟电路以及步进电机驱动电路的相互配合工作,构成了整个太阳追踪系统。
系统整体流程图概括:首先,是系统的初始化操作,使系统处于初始运行状态,避免上次运行结果对系统运行造成误差;然后,在系统上电开始运行后,单片机控制系统开始读取DS1302时钟芯片中的时间数据,判断当前时间是否处于6:00~18:00,若是,系统开始正常工作,反之,追踪系统不工作;之后,在6:00~18:00时间点内,由于光照的变化会引起4个光敏电阻G1、G2、G3、G4阻值的变化,从而会引起光敏电阻两端分压的变化,系统开始对4个光敏电阻G1、G2、G3、G4两端分压U1、U2、U3、U4(分别代表了上、右、左和下光敏电阻两端电压值)进行检测,然后将采样得到的电压值输出到PCF8951转换芯片中,并对4个电压值分别进行A/D转换,将模拟信号转换为单片机可识别的数据信号,进而输出到单片机最小系统中,经过单片机对4个数据电压值的分析处理,当4个电压值满足系统设定的电机运行条件时,单片机可控制步进电机进行上转、下转、左转和右转,从而使得太阳能电池板尽可能地保持与太阳光线的垂直,提高太阳能的接收效率;除此之外,单片机根据接收到的电压信号可推断出此时环境的光强信息,可以由显示屏显示出此时的时间和光强信息;当然,在接收到太阳能信号后,系统充电电路开始运行,单片机通过控制电源管理芯片实现对外部的充电,此过程可由指示灯进行显示;当执行完整个流程后,单片机会再次进行时间判断,重复以上过程。