太阳跟踪控制系统该如何设计？

太阳跟踪控制系统该如何设计？

设计方法１、硬件部分通过三步来实现：选择芯片以及电路元件、连接电路图。电路主要包括下面几部分：（１）光电检测电路的设计：这部分电路要实现的功能是通过光敏元件来判断太阳的朝向，将光信号转换为电信号，传送给单片机。（２）单片机控制电路的设计：本系统需要控制两个电动机的正反转，当单片机接收到由光电检测电路发出的信号之后作出判断，然后控制电动机的转动。（３）时钟电路的设计：由于系统中要进行时间的控制，因此需要使用时钟电路，电路中选择串行时钟芯片ＤＳ１３０２。（４）显示电路的设计：采用ＭＡＸ７２１９芯片来驱动８位ＬＥＤ显示器，用来显示时间。（５）辅助电路：复位电路及振荡电路（固定接法）、按键电路。
２、软件部分程序的编写：在硬件电路连接的基础上利用５１单片机语言编写配套软件，对软硬件联合调试，直到系统稳定运行。
２　太阳自动追踪控制系统的总体设计
２．１　太阳自动追踪方式的选择目前，太阳追踪方式很多，基于单片机系统的追踪方式比较实用，因为单片机系统具有体积小、造价低、控制灵敏等优点，比较常见的有光电检测追踪方式和视日运
动轨迹追踪方式，这里设计的太阳自动追踪系统在借鉴前人研究成果的基础上，综合了两种追踪方式的优点，巧妙的将两种追踪方式结合在一起，使得系统更加稳定，下面对两种追踪方式分别作一下介绍。
光电检测追踪方式是首先通过光敏传感器将光信号转换为电信号，单片机接收到电信号，进而控制电动机转动。这里采用光敏二极管作为光电传感器，利用光敏二极管遇到光照产生光电流导通的特性，从而对电路得到了控制。通过特殊的装置使４个光敏二极管分别控制４个方向，通过判断４个光敏二极管中任意一个是否受到光照而判断太阳的方向。配合机械装置，达到追踪的目的。
视日运动轨迹追踪（在下文中称视日运动轨迹追踪为太阳角度追踪，因为它是基于对太阳高度角和太阳方位角的计算而进行追踪的），在太阳角度追踪模式下，系统从外部时钟芯片中读取时间，利用这个时间来计算当时的太阳高度角和太阳方位角，每隔一段时间读取一次，计算一次太阳角度值，同时计算出两次之间的角度差，利用这个角度差来控制电机的转动时间。
大体的工作流程是这样的，开机之后，系统检测当时是白天还是黑夜，这是由一个光电检测电路来检测的，当系统检测到是黑夜时，那么系统停止运行；如果系统检测到的是白天，那么系统首先按照光电检测追踪方式进行追踪，当遇到阴天时，系统会自动转到太阳角度追踪模式下，继续进行追踪，因为太阳角度追踪模式在没有太阳的情况下也能进行追踪，当阴天过后出现晴天时，系统又会自动转到光电追踪模式下进行追踪。这样采用两种追踪方式结合，两种追踪方式互相补充，使系统运行更加稳定，提高了系统追踪的精度。

在一个球体上分布上下左右前后六块感光器，有太阳的时候，根据各个感光片的电压或者电流的不同，通过数学建模便可以得出太阳的具体方位。例如，根据东、西、上三个传感器的数据的不同可以知道太阳在东、西、上这个平面上的角度，并驱动该方向动力装置；然后再根据南、上、北三个传感器的数据的不同可以知道太阳在南、上、北这个平面上的角度，并驱动该方向动力装置。利用灯泡模拟一下得出数据，可以进行数学推导也可以直接进行数据的分析以模拟出一个公式并修正。

◆要设计和制作太阳能跟踪控制器，应该有这样的设计考虑： ①因为要跟踪太阳的全天候位置变化，所以必须有两个互相垂直的光敏跟踪器，一个反应太阳的垂直变化，一个反应其水平变化； ②光敏装置应该是差动的，这样才能检测出太阳移动后产生的光量差，使产生输出信号，经功率放大后推动电动机的正反转来移动跟踪设备； ③跟踪信号的输出大小应该是正比于光强差的，这样才能使跟踪设备的调整过程来得稳定，不摇摆。 ◆制造上应该选用能满足动作精度的电动机就行，没必要使用价格昂贵的高精尖器件和器械，因为太阳能跟踪不需要太高的精度的。