【精编完整版】太阳能自动跟踪装置的设计_毕业论文设计(设计)任

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烟台大学文经学院

毕业设计

太阳能自动跟踪装置的设计

The design of solar automatic tracking device

申请学位：工学学位

院系：机电工程系

专业：机械设计制造及其自动化

2011年5 月26 日

烟台大学文经学院毕业论文（设计）任务书院（系）：机电工程系

姓名李显学号

毕业

届别2011专业

机械设计制造及其

自动化

毕业论文（设计）题

目

太阳能自动跟踪装置的设计指导教师李春植学历职称教授

所学专

业

指导教师张芹英学历职称助教

所学专

业

主要内容：本设计是基于单片机控制的自动跟踪系统，它利用光电跟踪原理，通过比较太阳能板中心垂线与太阳光线的角度大小来控制信号的输入。采用四个光敏电阻做传感器，把光能转换为电阻的变化，进而通过光电转换电路给单片机输入信号，并由驱动电路来控制步进电机，从而实现机械装置的方位角、高度角的调整。该机械装置主要采用机械传动原理实现，用一对直齿轮传动机构来实现方位角的旋转。同时，采用平面四杆机构原理，用一对滚珠丝杠副来实现高度角的调整。

基本要求：满足该装置能精确自动跟踪太阳光的运动，以达到最大效率利用太阳能。

进度安排：1-2周完成设计任务书和绪论;3-5周提出自己的设计方案并论证（理论） 6-9周部件零件的设计;10-11周初稿完成;12-13周根据格式，完成论文

指导教师（签字）：

年月日

院（系）意见：

教学院长（主任）（签字）：

年月日

备注：

［摘要］：

太阳能是自然界的一种天然资源，它具有分布范围广、丰富可再生、无污染的优良特点，它的开发和利用已成为当代研究领域的热点。解决如何提高太阳能利用效率就成为了所有问题的关键。太阳能效率的提高将直接影响我国能源利用结构的变化，对我国

的可持续发展以及建设资源节约型和环境友好型社会有着重大影响。

基于太阳能利用效率的考虑，本设计选择太阳能自动跟踪装置，以达到时刻跟踪太阳光线位置，使太阳光最大限度的照射到该跟踪装置，满足太阳能的充分利用。

该装置是基于单片机控制的自动跟踪系统，通过考虑某地的位置、光照等因素，由单片机输出控制数据，从而来控制步进电机，并通过机械传动机构来实现太阳能电池板自动跟踪光线的目的。并且对该系统采用二维跟踪方式，以实现太阳能电池板东西方向和南北方向共同调整跟踪，达到进一步提高利用效率、跟踪精度的要求。

[关键词]：太阳能；自动跟踪；单片机；步进电机；二维运动。

[Abstract]：

Solar energy is nature's natural resource and it has spread widly, richly ,renewablly and has pollution-free high characteristics.Its development and use has become hot spots in the field. The solution of the efficient use of solar energy become the key to all problem. The increase of solar energy efficiency will directly affect our energy structure and it will have major effects on national sustainable development , construction resource saving and environmental friendly type of society .

Based on solar energy utilization efficiency considerations , this design choices solar automatic tracking device in order to achieve to track the sun light position at any time and make the sun exposure to the tracking device to the max to meet the full use of solar energy.

The device is a control automatic tracking system which based on microcontroller . By considering the position, illumination somewhere, and other factors ,microcontroller outputs control data to control the stepping motor. This system realizes automatic tracking for the light to the solar panels through the

mechanical transmission and it is used to track of two-dimensional way in order to realize common adjusting tracking for the solar panels east-west direction and north-south direction.This system further improves the utilization efficiency and the requirements of tracking precision.

[Key words]：solar energy；automatic track ；microcontroller ；stepping motor ；two-dimensional movement.

目录

第1章绪论 (1)

1.1 能源现状及发展 (1)

1.2 目前太阳能的开发和利用 (1)

1.3 课题研究的目的和意义 (2)

1.4 太阳能利用的国内外发展现状 (2)

1.5 太阳追踪系统的国内外研究现状 (3)

1.6 本论文的研究内容 (3)

第2章太阳能自动跟踪系统总体设计 (4)

2.1 太阳运行的规律 (4)

2.2 总体设计原理 (4)

2.2.1 平面四杆机构原理 (4)

2.3 跟踪方案的设计 (5)

2.4 总体结构 (7)

第3章机械部分的设计 (8)

3.1 齿轮的选择 (8)

3.1.1 材料选择 (8)

3.1.2 尺寸计算 (8)

3.2 滚珠丝杠副的选择 (10)

3.2.1 材料选择 (11)

3.2.2 滚珠丝杠副结构的选择 (11)

3.2.3 滚珠丝杠副尺寸的选择 (12)

3.2.4 滚珠丝杠副支承方式的选择 (12)

3.3 太阳能电池板 (14)

3.4 底座的设计 (16)

3.5 中心轴的选择 (16)

3.5.1 尺寸设计 (16)

3.5.2 轴的校核 (16)

3.6 轴承的选择 (17)

3.6.1 轴承1的选择 (17)

3.6.2 轴承2的选择 (17)

3.7 联轴器的选择 (18)

第4章控制部分的设计 (21)

4.1 光电转换器 (21)

4.1.1 光敏电阻传感器 (21)

4.1.2 光电转换电路 (23)

4.2 步进电动机及其驱动电路 (24)

4.2.1 步进电动机介绍 (24)

4.2.2 步进电机的选择 (26)

4.2.3 驱动电路 (26)

4.3 单片机及其输入电路 (29)

4.3.1 8031单片机 (29)

4.3.2 单片机的输入电路 (30)

4.4 控制的实现过程 (32)

4.4.1 系统的整体电路图 (32)

4.4.2 系统的流程图 (33)

总结及展望 (35)

致谢 (36)

参考文献 (37)

第1章绪论

1.1 能源现状及发展

能源是人类社会赖以生存和发展的物质基础[1]。当前，包括我国在内的绝大多数国家都以石油、天然气和煤炭等矿物燃料为主要能源。随着矿物燃料的日渐枯竭和全球环境的不断恶化，很多国家都在认真探索能源多样化的途径，积极开展新能源和可再生能源的研究开发工作。虽然在可预见的将来，煤炭、石油、天然气等矿物燃料仍将在世界能源结构中占有相当的比重，但人们对核能以及太阳能、风能、地热能、水力能、生物能等可持续能源资源的利用日益重视，在整个能源消耗中所占的比例正在显著地提高。据统计，20世纪90年代，全球煤炭和石油的发电量每年增长l%，而太阳能发电每年增长达20%，风力发电的年增长率更是高达26%。预计在未来5至10年内，可持续能源将能够与矿物燃料相抗衡，从而结束矿物燃料一统天下的 …… 此处隐藏：9931字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……