模擬太陽(yáng)能板畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　模擬太陽(yáng)能板的跟蹤與設(shè)計(jì)</p><p><b>　　【摘要】</b></p><p>　　針對(duì)目前太陽(yáng)能接收器對(duì)太陽(yáng)能的利用率不充分的背景，各國(guó)都在開發(fā)改進(jìn)接收太陽(yáng)能的接收設(shè)備。本文討論了由智能優(yōu)化過(guò)程控制和過(guò)程管理三層組成的綜合自動(dòng)化追蹤太陽(yáng)方向的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。所提出的系統(tǒng)成功的實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)追蹤太陽(yáng)方向的目標(biāo)，具有一定的時(shí)效性。有人提出基于單片機(jī)和

2、實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片的太陽(yáng)能雙軸機(jī)械追蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì),能有效提高太陽(yáng)能的利用率，而本文的設(shè)計(jì)是基于可編程邏輯控制器PLC的單軸機(jī)械跟蹤定位系統(tǒng)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能 跟蹤系統(tǒng) 自動(dòng)控制 PLC</p><p>　　Abstract:The "Summary" view of the current solar receivers for solar ener

3、gy utilization of an adequate background, countries are developing improved receiving solar receivers. This article discusses the three layers of intelligent optimization process control and process management of integra

4、ted automation system of tracking the Sun direction structure. Proposed by the system succeeded in achieving the goal of automatically tracking the Sun direction, has a certain time. It has been suggested ba</p>&

5、lt;p>　　Keywords: solar energy tracking systems automatic control PLC</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 模擬太陽(yáng)能的發(fā)展前景1</p><p><b>　　2 工作原理2</b></p>&l

6、t;p>　　2.1 太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤控制器的分類3</p><p><b>　　3 硬件部分4</b></p><p>　　3.1 轉(zhuǎn)動(dòng)部分4</p><p>　　3.2傳感器部分6</p><p>　　3.2.1選材要求6</p><p>　　3.2.2篩 選7</p>

7、;<p>　　3.2.3確定方案8</p><p><b>　　4 軟件部分9</b></p><p>　　4.1 I/O端口分配9</p><p>　　4.2程序及流程9</p><p>　　5 步進(jìn)電機(jī)工作原理及工作方式12</p><p>　　5.1步進(jìn)電機(jī)的分類1

8、2</p><p>　　5.2反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)12</p><p>　　5.3反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理12</p><p>　　5.4反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作方式12</p><p><b>　　6調(diào)試與分析13</b></p><p>　　7模擬太陽(yáng)能的發(fā)展趨勢(shì)14</

9、p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ)15</b></p><p><b>　　謝 辭16</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)17</b></p><p>　　1 模擬太陽(yáng)能的發(fā)展前景</p><p>　　太陽(yáng)能作為一種清潔無(wú)污染的能源, 發(fā)展前景非

10、常廣，是一種綠色能源。但太陽(yáng)能存在著密度低、間歇性、光照方向和強(qiáng)度隨時(shí)間不斷變化的問(wèn)題,如果能始終保持太陽(yáng)板和光照的垂直, 使其最大化地接收太陽(yáng)能,則能充分利用豐富的太陽(yáng)能資源。因此,設(shè)計(jì)開發(fā)能自動(dòng)追蹤太陽(yáng)光照的電磁機(jī)械系統(tǒng),是非常有價(jià)值的研究課題。</p><p>　　太陽(yáng)能追蹤系統(tǒng)能增加太陽(yáng)集能器或光伏模塊接收的太陽(yáng)能,能提高日用功率和年輸出功率,比固定式系統(tǒng)成本高,且更復(fù)雜。然而,太陽(yáng)能追蹤系統(tǒng)能增加年輸出

11、功率而有效地降低成本,據(jù)國(guó)外研究,單軸太陽(yáng)能追蹤系統(tǒng)比固定式系統(tǒng)能增加25% 的功率輸出,而雙軸太陽(yáng)能追蹤系統(tǒng)比固定式系統(tǒng)能增加41% 的功率輸出。在商業(yè)領(lǐng)域,太陽(yáng)能追蹤系統(tǒng)(Sun Tracking System)有單軸系統(tǒng)和雙軸機(jī)械跟蹤定位系統(tǒng)。單軸系統(tǒng)只能自東向西追蹤太陽(yáng),而雙軸系統(tǒng)能在自東向西追蹤太陽(yáng)的同時(shí),使太陽(yáng)能板傾斜從而跟蹤太陽(yáng)的高度變化。</p><p><b>　　2 工作原理<

12、/b></p><p>　　首先讓我們先來(lái)認(rèn)識(shí)一下傳感器硬件部分。在太陽(yáng)能板中心位置布置四個(gè)對(duì)稱的感光傳感器。四個(gè)傳感器正上方有一個(gè)小這小正方形薄片。當(dāng)太陽(yáng)光垂直照射在太陽(yáng)能板上時(shí)，這個(gè)小正方形薄片在太陽(yáng)能板上的陰影也使一個(gè)小正方形，此時(shí)四個(gè)感光傳感器恰能在陰影正方形的四個(gè)邊緣的正中心位置。以順時(shí)針給這四個(gè)傳感器編號(hào)為１，２，３，４.則１，３號(hào)傳感器是對(duì)稱的，２，４號(hào)傳感器是對(duì)稱的。</p>

13、<p>　　當(dāng)太陽(yáng)光垂直于太陽(yáng)能板時(shí)，此時(shí)記１，２，３，４號(hào)傳感器所產(chǎn)生的電壓大小為Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４。此時(shí)</p><p>　　Ｕ１３＝Ｕ１－Ｕ３ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　?、?lt;/p><p><b>　?。眨玻矗剑眨玻眨?lt;/b></p><p>　　將Ｕ１３，Ｕ２４通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)化送入ＰＬＣ保存．當(dāng)光線偏斜的照射

14、在太陽(yáng)能板上時(shí)，假設(shè)此時(shí)１號(hào)傳感器暴露在太陽(yáng)光線之中，則與之對(duì)稱的３號(hào)傳感器在正方形薄片的陰影之中．記此時(shí)１，３號(hào)傳感器分別產(chǎn)生的電壓分別為Ｕ１＇，Ｕ３＇此時(shí)應(yīng)該有以下關(guān)系：</p><p>　?。眨保迹眨保А　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　、凇　?lt;/p><p>　?。眨常В迹眨场　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　、?lt;/p><p>　?。?，

15、３號(hào)傳感器所產(chǎn)生的電壓的差值Ｕ１３＇</p><p>　?。眨保常В剑眨保В眨常А　　　　　　　　　　　　　　　　、?lt;/p><p>　　此時(shí)１，３號(hào)傳感器所產(chǎn)生的電壓的差值Ｕ１３＇與太陽(yáng)光垂直于太陽(yáng)能板時(shí)１，３號(hào)傳感器所產(chǎn)生的電壓的差值Ｕ１３相減，得</p><p>　　ΔＵ１３＝Ｕ１３＇－Ｕ１３　　　　　　　　　　　　　　　?、?lt;/p><

16、p>　　將①④兩式代入⑤式得：</p><p>　　ΔＵ１３＝（Ｕ１－Ｕ１＇）＋（Ｕ３＇－Ｕ３）　</p><p><b>　　由②③得：</b></p><p><b>　　ΔＵ１３＜０.</b></p><p>　　將ΔＵ１３進(jìn)行魔術(shù)轉(zhuǎn)化后送入ＰＬＣ中，然后又程序?qū)λ瓦M(jìn)來(lái)的信號(hào)進(jìn)行處理，然

17、后再送出相應(yīng)的輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)電機(jī)動(dòng)作直至太陽(yáng)能板在這１，３號(hào)傳感器這個(gè)方向上垂直太陽(yáng)光線為止。</p><p>　　同理其它三種情況原理也是如此。最終達(dá)到使太陽(yáng)能板垂直太陽(yáng)光線的目的。</p><p>　　2.1 太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤控制器的分類</p><p>　　現(xiàn)有的太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤控制器無(wú)外乎兩種：一是使用一只光敏傳感器與施密特觸發(fā)器或單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，構(gòu)成光控施密特

18、觸發(fā)器或光控單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器來(lái)控制電機(jī)的停、轉(zhuǎn)；二是使用兩只光敏傳感器與兩只比較器分別構(gòu)成兩個(gè)光控比較器控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。由于一年四季、早晚和中午環(huán)境光和陽(yáng)光的強(qiáng)弱變化范圍都很大，所以上述兩種控制器很難使大陽(yáng)能接收裝置四季全天候跟蹤太陽(yáng)。這里所介紹的控制電路也包括兩個(gè)電壓比較器，但設(shè)在其輸人端的光敏傳感器則分別由兩只光敏電阻串聯(lián)交叉組合而成。每一組兩只光敏電阻中的一只為比較器的上偏置電阻，另一只為下偏置電阻；一只檢測(cè)太陽(yáng)光照，另一只則檢測(cè)環(huán)

19、境光照，送至比較器輸人端的比較電平始終為兩者光照之差。所以，本控制器能使太陽(yáng)能接收裝置四季全天候跟蹤太陽(yáng)，而且調(diào)試十分簡(jiǎn)單，成本也比較低。 </p><p><b>　　2.2 工作原理</b></p><p>　　太陽(yáng)能光伏發(fā)電設(shè)備自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的光敏探測(cè)頭（傳感器）是用來(lái)檢測(cè)太陽(yáng)光強(qiáng)的。當(dāng)有偏差發(fā)生時(shí)，偏差信號(hào)經(jīng)過(guò)跟蹤PLC主控單元（控制器），采用模擬差壓比較原理進(jìn)

20、行運(yùn)算、比較和發(fā)出指令，使電動(dòng)執(zhí)行器動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)機(jī)械部分轉(zhuǎn)動(dòng)推動(dòng)整個(gè)裝置旋轉(zhuǎn)，調(diào)整偏差，保證太陽(yáng)能電池方陣正對(duì)太陽(yáng)光，達(dá)到自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)的目的。太陽(yáng)能電池方陣在陽(yáng)光的照射下光伏發(fā)電，通過(guò)控制器向蓄電池充電。系統(tǒng)配有自動(dòng)保護(hù)線路，當(dāng)風(fēng)力達(dá)到8級(jí)時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)，切斷跟蹤太陽(yáng)系統(tǒng)，使電池方陣快速收平，在風(fēng)力降下來(lái)時(shí)延時(shí)10 min,解除防風(fēng)系統(tǒng)，恢復(fù)跟蹤過(guò)程。固定光強(qiáng)、跟蹤光強(qiáng)、電瓶溫度和自然風(fēng)速等由微機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并對(duì)蓄電池充電和放電進(jìn)行分級(jí)控制

21、。</p><p><b>　　3 硬件部分</b></p><p><b>　　圖1：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</b></p><p><b>　　3.1 轉(zhuǎn)動(dòng)部分</b></p><p>　　轉(zhuǎn)動(dòng)部分主要由兩臺(tái)24V交流步進(jìn)電機(jī)來(lái)調(diào)節(jié)太陽(yáng)能板水平方向和垂直方向。一臺(tái)電機(jī)控制太陽(yáng)能板水平方

22、向的左右轉(zhuǎn)向：當(dāng)PLC發(fā)出水平方向的信號(hào)時(shí)，使控制水平方向的繼電器線圈通電，從而使控制電機(jī)的觸電由常開變?yōu)殚]合，電機(jī)與齒輪相連，通過(guò)減速齒輪減速來(lái)調(diào)節(jié)方向，根據(jù)手動(dòng)控制或自動(dòng)控制來(lái)控制太陽(yáng)能板的左右轉(zhuǎn)向。這個(gè)方向上我們?cè)O(shè)計(jì)的太陽(yáng)能板的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度大約是9度/秒，設(shè)計(jì)該速度是為了在特殊情況下能夠自動(dòng)并且快速掃描太陽(yáng)的大概位置，從而再進(jìn)行精確控制的目的。下圖是整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的側(cè)面圖：</p><p>　　圖2：轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的

23、側(cè)面圖</p><p>　　由于各類信號(hào)線都是從底部引出，裝置的左右轉(zhuǎn)動(dòng)容易使這些線扭斷或壽命減小，為此我們?cè)谛D(zhuǎn)的部位設(shè)置了兩個(gè)限位開關(guān)，一個(gè)控制向右的方向，一個(gè)控制向左的方向。如下圖所示：</p><p><b>　　圖3：限位開關(guān)</b></p><p>　　另一臺(tái)電機(jī)控制太陽(yáng)能板垂直方向的上下轉(zhuǎn)動(dòng)：當(dāng)PLC發(fā)出垂直方向的信號(hào)時(shí)，使控制垂

24、直方向的繼電器線圈通電，進(jìn)而使控制電機(jī)的觸點(diǎn)由開變?yōu)殚]合，在這里不僅使用了減速齒輪，而且也使用了渦桿。</p><p><b>　　如下圖所示：</b></p><p>　　圖4：渦桿和齒輪咬合圖</p><p>　　渦桿的作用是電機(jī)斷電時(shí)，渦桿和齒輪可以互鎖，減小因齒輪的慣性所帶來(lái)的轉(zhuǎn)動(dòng)誤差。</p><p>　　在這

25、個(gè)方向上我們?cè)O(shè)計(jì)的太陽(yáng)能板轉(zhuǎn)動(dòng)角速度大約是1度/秒,以達(dá)到精確調(diào)節(jié)目的。但是在這個(gè)調(diào)節(jié)過(guò)程中我們遇到兩個(gè)問(wèn)題:一是垂直方向旋轉(zhuǎn)的角度有限；二是當(dāng)轉(zhuǎn)臂通過(guò)垂直位置時(shí)，檢測(cè)水平方位的兩個(gè)傳感器（在傳感器的介紹中將會(huì)具體說(shuō)明）的左右發(fā)生互換從而造成控制出錯(cuò)。解決第一個(gè)問(wèn)題方法是：我們?cè)谵D(zhuǎn)臂的0度方向和180度方向上分別安裝一個(gè)限位開關(guān)。</p><p>　　解決第二個(gè)問(wèn)題的方法是：我們采取的方法是：在轉(zhuǎn)臂的垂直下方安上

26、兩個(gè)光電開關(guān)，并且在轉(zhuǎn)臂的適當(dāng)位置安裝一個(gè)黑色的遮光片，利用兩個(gè)光電開關(guān)的斷開順序來(lái)識(shí)別兩個(gè)控制水平方位傳感器哪一個(gè)是左，哪一個(gè)是右。</p><p><b>　　3.2傳感器部分</b></p><p><b>　　3.2.1選材要求</b></p><p>　　傳感器是系統(tǒng)的核心部分之一，它的性能將直接影響系統(tǒng)的運(yùn)作狀

27、態(tài)。因此，對(duì)傳感器的選擇尤為重要，應(yīng)慎重！本系統(tǒng)中，傳感器用于感受光照強(qiáng)度，通過(guò)將光照強(qiáng)度轉(zhuǎn)化為電壓，作為輸入信號(hào)傳送給PLC,經(jīng)過(guò)程序運(yùn)算處理，輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)電機(jī)動(dòng)作。選用的元件應(yīng)既能滿足我們的要求，價(jià)格又便宜，性價(jià)比要合理</p><p><b>　　3.2.2篩 選</b></p><p>　　在最初的選材中，我們?cè)囉昧硕喾N傳感器，如光敏電阻，光敏二極管，光敏

28、三極管，光伏電池。</p><p>　　起初我們小組決定用開關(guān)量，即將傳感器的通斷信號(hào)送入PLC。對(duì)于光敏二極管，光敏三極管，經(jīng)驗(yàn)證，在外加5V電源的情況下，光照非常弱時(shí)亦能夠?qū)?，足見其有很高靈敏度，而對(duì)于我們則不適用。</p><p>　　光敏電阻在外接5V時(shí)，無(wú)光照條件下，電阻很大，電路中電流很小，在一定光強(qiáng)時(shí)電阻很小，電流迅速增大，這點(diǎn)正符合本系統(tǒng)的要求。因此，光敏電阻成為我們您決

29、定選用對(duì)象。起初我們的方案是在暗盒中布置傳感器陣列，但在后來(lái)實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)，陣列實(shí)施起來(lái)太麻煩，且存在一個(gè)關(guān)鍵因素，那就是光敏電阻受溫度以及環(huán)境影響很大，而且同種型號(hào)的也存在很大差異。</p><p>　　最后我們將選擇定位在了光伏電池上，其優(yōu)點(diǎn)如下：</p><p>　?、賹⒔邮艿墓鈴?qiáng)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，不需外接電源;</p><p>　?、谠谝欢ǚ秶鷥?nèi)，隨光強(qiáng)增大，產(chǎn)

30、生的電信號(hào)呈線性增加，穩(wěn)定性好；</p><p>　　③受溫度以及環(huán)境因素影響較小。</p><p>　　對(duì)光伏電池的性能的測(cè)試，我們采取不同光照時(shí)正對(duì)太陽(yáng)光和遮光兩種情形，所測(cè)參數(shù)如下（本裝置中采用4個(gè)光伏電池）：</p><p>　　由以上數(shù)據(jù)可以看出，在同一時(shí)間，背光與對(duì)光情形下，各光電池輸出電壓增加幅值基本相同，這說(shuō)明了該光伏電池穩(wěn)定性好；且在不同時(shí)間，如早

31、晨、中午、上午，輸出電壓值變化不是很大，可得出其受溫度的影響小，是理想的感光元件，符合本系統(tǒng)的要求。綜上所述，我們選定光伏電池作為感光器件。</p><p><b>　　3.2.3確定方案</b></p><p>　　最初選用暗盒的方案，但有一些不利因素，如光的衍射擴(kuò)散，光線偏轉(zhuǎn)過(guò)大時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)所有光電池都有光照的情形，沒(méi)有區(qū)別就不能識(shí)別太陽(yáng)的方向。</p>

32、;<p>　　如果光線是垂直照射在模擬光能板上，則四個(gè)光伏電池所產(chǎn)生的信號(hào)處于在預(yù)定的數(shù)值，整個(gè)裝置沒(méi)有動(dòng)作。若光線的入射方向不垂直于模擬板，則兩兩相對(duì)的光伏電池所產(chǎn)生的電信號(hào)會(huì)超出預(yù)定的的數(shù)值，通過(guò)FX2N-4AD模塊輸入該4路電信號(hào)給PLC，經(jīng)程序運(yùn)算處理輸出信號(hào)，使相應(yīng)電機(jī)動(dòng)作，直至4個(gè)光伏電池處于預(yù)定數(shù)值，則電機(jī)停止，此時(shí)模擬板就正對(duì)太陽(yáng)，</p><p><b>　　4 軟件部分

33、</b></p><p>　　軟件部分是我們的自動(dòng)朝陽(yáng)轉(zhuǎn)向器的核心部分，在這里我們采用的軟件設(shè)備是FX2N系列的PLC與FX2N系列4AD模塊。</p><p>　　4.1 I/O端口分配</p><p><b>　　輸入點(diǎn)：</b></p><p><b>　　X0: 左光電門；</b>

34、;</p><p><b>　　X1: 右光電門；</b></p><p>　　X2: UP限位開關(guān)；</p><p>　　X3: DOWD限位開關(guān)。</p><p><b>　　輸出點(diǎn)：</b></p><p>　　Y0:電機(jī)1 UP向轉(zhuǎn)動(dòng)；</p><

35、p>　　Y1:電機(jī)1 DOWN向轉(zhuǎn)動(dòng)；</p><p>　　Y2:電機(jī)2 順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；</p><p>　　Y3:電機(jī)2 逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。</p><p><b>　　4.2程序及流程</b></p><p>　　下面是們的程序流程圖</p><p><b>　　圖5 程序流程圖<

36、;/b></p><p>　　由程序流程圖可以看出：我們先通過(guò)4AD模塊將傳感器送過(guò)來(lái)的電壓模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓數(shù)字信號(hào)，這樣更加便于PLC識(shí)別。然后PLC根據(jù)輸入端接收的信號(hào)通過(guò)程序的處理</p><p>　　做出相應(yīng)的輸出信號(hào)，送給相應(yīng)的繼電器，相應(yīng)的繼電器再驅(qū)動(dòng)電機(jī)做出正確的轉(zhuǎn)動(dòng)。該系統(tǒng)通過(guò)軟件形成一閉環(huán)控制系統(tǒng)，從而能夠保證自動(dòng)朝陽(yáng)轉(zhuǎn)向器的精度。下面我們來(lái)具體分析下程序：<

37、;/p><p>　　在我們的程序中有一段這樣的程序:</p><p><b>　　圖6時(shí)鐘程序</b></p><p>　　圖6是段時(shí)鐘程序。我們定時(shí)每天早上在太陽(yáng)出來(lái)之前，自動(dòng)朝陽(yáng)轉(zhuǎn)向器的太陽(yáng)能板自動(dòng)的由西邊轉(zhuǎn)到東邊，這樣便與于自動(dòng)朝陽(yáng)轉(zhuǎn)向器追蹤太陽(yáng)的方向。</p><p><b>　　圖7：延時(shí)程序</b

38、></p><p>　　圖7是電機(jī)1順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的一段延時(shí)程序。在做跟蹤太陽(yáng)方向的試驗(yàn)中，我們發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)光線每時(shí)每刻都在發(fā)生微小的變化。這對(duì)于我們精度較高的傳感器影響是很大的。因?yàn)樘?yáng)光線及其微弱的變化或者干擾光都會(huì)被傳感器捕捉到，最終導(dǎo)致電機(jī)的急動(dòng)急停。這對(duì)電機(jī)的危害是極大的。為此我們加了一段可以延時(shí)3秒的程序，從而有效的保證了電機(jī)的正常工作，不會(huì)發(fā)生燒壞的危險(xiǎn)。</p><p>　　

39、這是一段4AD模塊采樣程序。在這個(gè)程序中我們采樣平均數(shù)設(shè)定為4。這是由實(shí)驗(yàn)得出來(lái)的。因?yàn)楫?dāng)采樣平均數(shù)過(guò)大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致4AD送入PLC信號(hào)的實(shí)踐周期長(zhǎng)，從而導(dǎo)致電機(jī)反映遲鈍，不能夠達(dá)到以時(shí)時(shí)跟蹤太陽(yáng)方向的效果。當(dāng)采樣平均數(shù)過(guò)小時(shí)，會(huì)導(dǎo)致4AD送入PLC信號(hào)的實(shí)踐周期過(guò)短，從而導(dǎo)致電機(jī)反映過(guò)于靈敏，雖然能夠達(dá)到以時(shí)時(shí)跟蹤太陽(yáng)方向的效果，但是電機(jī)運(yùn)動(dòng)過(guò)于頻繁，大大降低了電機(jī)壽命，同時(shí)也耗掉了過(guò)多的電量，不利于節(jié)能環(huán)保這一主題思想。經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)

40、，我們發(fā)現(xiàn)將采樣平均數(shù)設(shè)定為4是比較理想的。</p><p>　　5 步進(jìn)電機(jī)工作原理及工作方式</p><p>　　5.1步進(jìn)電機(jī)的分類</p><p>　　一類是反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)</p><p><b>　　二是永磁式步進(jìn)電動(dòng)</b></p><p>　　三是混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)</p>

41、;<p>　　考慮到反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)性價(jià)比較高，故本方案選用反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)設(shè)備。</p><p>　　5.2反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是由轉(zhuǎn)子和定子兩部分組成。定子由硅鋼片疊成，上有六個(gè)磁極，倆倆相對(duì)磁極(N、S)共3對(duì)；每對(duì)磁極纏同一繞組，形成一相，三對(duì)磁極三個(gè)繞組形成三相；每個(gè)磁極內(nèi)表面分布多個(gè)小齒，小齒大小相同，齒間相同

42、。轉(zhuǎn)子由軟磁材料制成，外表面均勻分布著小齒；轉(zhuǎn)子小齒與定子磁極小齒齒距相同，形狀相似。</p><p>　　5.3反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理</p><p>　　反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力來(lái)自于電磁力，在電磁力的作用下，轉(zhuǎn)子被推動(dòng)到最大磁導(dǎo)率的位置，某一相的定子小齒與轉(zhuǎn)子小齒對(duì)齊(稱為對(duì)齒)，另外兩相處于非最大磁導(dǎo)位置，定予小齒與轉(zhuǎn)子小齒處于不對(duì)齊位置(稱為錯(cuò)齒)。如果給錯(cuò)齒狀態(tài)的繞組通電

43、，轉(zhuǎn)子在電磁力作用下向磁導(dǎo)率最大的位置轉(zhuǎn)動(dòng)，或者說(shuō)向趨于對(duì)齒的狀態(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就是基于這一原理運(yùn)行。</p><p>　　5.4反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作方式</p><p>　　三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作方式有單三拍工作方式、雙三拍工作有單三拍工作方式、雙三拍工作能跟蹤器上采用單三拍工作方式就可實(shí)施，所以只介紹單三拍工作方式。</p><p>　　“單”是指每次對(duì)一相通

44、電，“三拍”是指磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一周需換相三次，同時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距角；步進(jìn)電動(dòng)機(jī)按A—B—c—A方式循環(huán)通電工作，這種工作方式稱為單三拍工作方式。</p><p><b>　　6調(diào)試與分析</b></p><p>　　調(diào)試是設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的重要部分，它是檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的正確性與優(yōu)化性的重要過(guò)程。也因此我們的設(shè)計(jì)在調(diào)試環(huán)節(jié)用了相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間。由于所選的傳感器材料精度的原因以及電路中若干

45、干擾因素，東西南北四個(gè)方向的誤差值K1K2K3K4和理論上的值是有一定的差距的。為了盡可能的減少誤差，使太陽(yáng)能板盡可能的垂直于太陽(yáng)光線，在調(diào)試過(guò)程中要不斷的修正比較四個(gè)方向的誤差值，已達(dá)到最好的性能。</p><p><b>　　系統(tǒng)性能指標(biāo)：</b></p><p><b>　　精度——±3°</b></p>

46、<p>　　橫向電機(jī)轉(zhuǎn)速——9°/s</p><p>　　縱向電機(jī)轉(zhuǎn)速——1°/s</p><p>　　最大負(fù)載——12kg</p><p>　　7模擬太陽(yáng)能的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　現(xiàn)在使用太陽(yáng)能將比原油更便宜</p><p>　　最近油價(jià)飆升,發(fā)展中國(guó)家不得不努力尋求其他能源供應(yīng)

47、,以減輕未來(lái)可能遭遇的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。環(huán)球能源網(wǎng)認(rèn)為,太陽(yáng)能可能成為發(fā)展中國(guó)家解決昂貴的能源供應(yīng)的最佳途徑,為可持續(xù)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)生機(jī)。太陽(yáng)能不僅是取之不竭的可再生能源, 并且隨著技術(shù)發(fā)展其應(yīng)用成本也會(huì)越來(lái)低。</p><p>　　每年地球所得到的太陽(yáng)能量相當(dāng)于25cm 厚的油層所蘊(yùn)含的能量。如果人類能夠充分收集灑落到地球上的太陽(yáng)能,大約6h的光照就足以供應(yīng)全球各個(gè)國(guó)家一年的能源使用。盡管看起來(lái)人類的能源需求很大,但是

48、相對(duì)于太陽(yáng)可以供給的能量只不過(guò)九牛一毛。與目前普遍使用的化石燃料相比,太陽(yáng)能不但不會(huì)造成任何環(huán)境污染,而且無(wú)需存在能源耗竭的擔(dān)憂。計(jì)算一下,全球化石燃料的全部?jī)?chǔ)能僅相當(dāng)于太陽(yáng)照射地球50d的能量。</p><p>　　按照目前的太陽(yáng)能技術(shù),相當(dāng)于一桶原油能量的太陽(yáng)能生產(chǎn)成本大約為50美元。與超過(guò)90美元的油價(jià)相比較,目前的太陽(yáng)能已經(jīng)有了市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。環(huán)球能源網(wǎng)認(rèn)為,隨著技術(shù)進(jìn)一步成熟,太陽(yáng)能供能的價(jià)格將進(jìn)一步減少,大

49、約會(huì)降到20美元以下。并且,使用清潔的太陽(yáng)能,就不必?fù)?dān)心日后在整治環(huán)境污染方面的投入,因此其綜合成本更加低廉。</p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　在調(diào)試中，我們發(fā)現(xiàn)理論與實(shí)際的值存在很大的誤差，這是由于所選的感光傳感器材料精度的問(wèn)題，以及電路中若干干擾因素和程序中采樣平均值的緣故。只要選擇精度較高的感光傳感器，就可以使我們?cè)O(shè)計(jì)的太陽(yáng)能板自

50、動(dòng)朝陽(yáng)轉(zhuǎn)向器達(dá)到很高的精度。</p><p>　　此外我們所設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能板自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)可以應(yīng)用于群控系統(tǒng)。我們所用的可編程控制器最多可用于同時(shí)控制四套自動(dòng)朝陽(yáng)轉(zhuǎn)向器，真正實(shí)現(xiàn)集成化，高效，節(jié)能。</p><p>　　此次項(xiàng)目創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)，雖達(dá)到了我們的預(yù)期目標(biāo)，但仍有提升的空間 。</p><p>　　經(jīng)過(guò)了一個(gè)多月的學(xué)習(xí)和工作，我終于完成了《模擬太陽(yáng)能板的跟蹤與設(shè)

51、計(jì)》的論文。從開始接到論文題目到系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，再到論文文章的完成，每走一步對(duì)我來(lái)說(shuō)都是新的嘗試與挑戰(zhàn)，這也是我在大學(xué)期間獨(dú)立完成的最大的項(xiàng)目。在這段時(shí)間里，我學(xué)到了很多知識(shí)也有很多感受。我開始了獨(dú)立的學(xué)習(xí)和試驗(yàn)，查看相關(guān)的資料和書籍，讓自己頭腦中模糊的概念逐漸清晰，使自己非常稚嫩作品一步步完善起來(lái)，每一次改進(jìn)都是我學(xué)習(xí)的收獲，每一次試驗(yàn)的成功都會(huì)讓我興奮好一段時(shí)間。從中我也充分認(rèn)識(shí)到了博客這一新興的出版方式給我們生活帶來(lái)的樂(lè)趣，在屬于自己

52、的網(wǎng)絡(luò)空間上，盡情宣泄自己的情感，表達(dá)自己的感受，并且把自己的想法與他人分享，我也有了一個(gè)屬于自己的博客空間。</p><p>　　雖然我的論文作品不是很成熟，還有很多不足之處，但我可以自豪的說(shuō)，這里面的每一段代碼，都有我的勞動(dòng)。當(dāng)看著自己的程序，自己成天相伴的系統(tǒng)能夠健康的運(yùn)行，真是莫大的幸福和欣慰。我相信其中的酸甜苦辣最終都會(huì)化為甜美的甘泉。</p><p>　　這次做論文的經(jīng)歷也會(huì)使

53、我終身受益，我感受到做論文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己學(xué)習(xí)的過(guò)程和研究的過(guò)程，沒(méi)有學(xué)習(xí)就不可能有研究的能力，沒(méi)有自己的研究，就不會(huì)有所突破，那也就不叫論文了。希望這次的經(jīng)歷能讓我在以后學(xué)習(xí)中激勵(lì)我繼續(xù)進(jìn)步。</p><p><b>　　謝 辭</b></p><p>　　從論文選題到搜集資料，從寫稿到反復(fù)修改，期間經(jīng)歷了喜悅、聒噪、痛苦和彷徨，在寫作論

54、文的過(guò)程中心情是如此復(fù)雜。如今，伴隨著這篇畢業(yè)論文的最終成稿，復(fù)雜的心情煙消云散，自己甚至還有一點(diǎn)成就感。那種感覺(jué)就宛如在一場(chǎng)盛大的頒獎(jiǎng)晚會(huì)上，我在晚會(huì)現(xiàn)場(chǎng)看著其他人一個(gè)接著一個(gè)上臺(tái)領(lǐng)獎(jiǎng)，自己卻始終未能被念到名字，經(jīng)過(guò)了很長(zhǎng)的時(shí)間后，終于有位嘉賓高喊我的大名，這時(shí)我忘記了先前漫長(zhǎng)的無(wú)聊的等待時(shí)間，欣喜萬(wàn)分地走向舞臺(tái)，然后迫不及待地開始抒發(fā)自己的心情，發(fā)表自己的感想。這篇畢業(yè)論文的就是我的舞臺(tái)，以下的言語(yǔ)便是有點(diǎn)成就感后在舞臺(tái)上發(fā)表的發(fā)自

55、肺腑的誠(chéng)摯謝意與感想：我要感謝，非常感謝我的導(dǎo)師xx老師。他為人隨和熱情，治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)心。在閑聊中他總是能像知心朋友一樣鼓勵(lì)你，在論文的寫作和措辭等方面她也總會(huì)以“專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”嚴(yán)格要求你，從選題、定題開始，一直到最后論文的反復(fù)修改、潤(rùn)色，于老師始終認(rèn)真負(fù)責(zé)地給予我深刻而細(xì)致地指導(dǎo)，幫助我開拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。正是x老師的無(wú)私幫助與熱忱鼓勵(lì)，我的畢業(yè)論文才能夠得以順利完成，謝謝x老師。</p><p>　　

56、感謝和我一起生活兩年半的室友，是你們讓我們的寢室充滿快樂(lè)與溫馨?！熬雍投煌保覀冋侨绱?！愿我們以后的人生都可以充實(shí)、多彩與快樂(lè)！</p><p>　　感謝我的同班同學(xué)們，謝謝你們給予我的幫助！</p><p>　　感謝我的朋友，感謝你們?cè)谖沂б鈺r(shí)給我鼓勵(lì)，在失落時(shí)給我支持，感謝你們和我一路走來(lái)，讓我在此過(guò)程中倍感溫暖！</p><p>　　感謝我的家人——我

57、的父母、姐姐。沒(méi)有你們，就不會(huì)有今天的我！我一直感恩，感恩于我可以擁有一個(gè)如此溫馨的家庭，讓我所有的一切都可以在你們這里得到理解與支持，得到諒解和分擔(dān)。我愛你們，愛我們的家！</p><p>　　一個(gè)人的成長(zhǎng)絕不是一件孤立的事，沒(méi)有別人的支持與幫助絕不可能辦到。我感謝可以有這樣一個(gè)空間，讓我對(duì)所有給予我關(guān)心、幫助的人說(shuō)聲“謝謝”！今后，我會(huì)繼續(xù)努力，好好工作！好好學(xué)習(xí)！好好生活！</p><p

58、><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] ：鐘肇新，范建東，馮太合編著.可編程控制器原理及其應(yīng)用.廣州：華南理工大學(xué)出版社，2008.</p><p>　　[2] ：洪志育編著.例說(shuō)PLC.北京：人民郵電出版社，2006</p><p>　　[3] ：陳蘇波，楊俊輝，陳偉欣，常春藤編著.三菱PLC快速入門與實(shí)力提高.北京

59、：人民郵電出版社，2008.</p><p>　　[4] ：郁友文，常建，程繼虹編著.傳感器原理及工程應(yīng)用.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2008.</p><p>　　[5] ：蘇紅兵.陳庭金.施兆順電化學(xué)沉積生長(zhǎng)GaAs薄膜的工藝研究[期刊論文]-電子元件與材料 2003(04)</p><p>　　[6] ：林鴻生.段開敏.馬雷a-SiC/c-Si異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能

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62、可再生能源 2008(3)</p><p>　　[13] ：戴訓(xùn)江.晁勤基于PLC的太陽(yáng)能跟蹤控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[期刊論文]-能源工程 2007(6)</p><p>　　[14] ：戴士杰.栗少云.周國(guó)香.岳宏移動(dòng)機(jī)器人能源自治研究與進(jìn)展[期刊論文]-河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 2007(1)</p><p>　　[15] ：楊金付.王建平全自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)光伏發(fā)電設(shè)備控制器的設(shè)計(jì)

63、[期刊論文]-國(guó)外電子元器件 2007(4)</p><p>　　[16] ：杜微.王平凱.白羽模糊控制太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤隨動(dòng)系統(tǒng)[期刊論文]-機(jī)械工程師 2006(5)</p><p>　　[17] ：張寶星太陽(yáng)能利用的跟蹤與聚集系統(tǒng)研究[學(xué)位論文]碩士 2006</p><p>　　[18] ：張海良光伏電站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究[學(xué)位論文]碩士 2006<