基于51單片機(jī)的太陽自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的研究
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本控制系統(tǒng)中所采用光電傳感器為6塊相同的硅光電池，其中4塊用來制作四象限硅光電池，進(jìn)行誤差校正。2塊作為判斷光照強(qiáng)弱的信號輸出傳感器。
太陽跟蹤傳感器是本系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。為了保證太陽能板的受光面始終與太陽光線保持垂直而不發(fā)生偏離，采用特制的四象限硅光電池作為太陽跟蹤誤差校正用傳感器。
如圖3所示為四象限跟蹤太陽傳感器原理圖。當(dāng)光軸對準(zhǔn)太陽時(shí)，光斑的中心在光軸上。四個(gè)象限接收到相同的光功率，輸出相同的電壓信號。當(dāng)光軸未對準(zhǔn)太陽時(shí)即太陽光與光軸成一角度θ時(shí)，光線經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)照射到四象限光電池上形成的光斑必然發(fā)生偏移即(x≠O，y≠O)。由于各象限的光功率與各象限的光斑面積成正比，每個(gè)象限被光斑覆蓋的面積不同，因此各象限光電池產(chǎn)生的電壓不盡相同。根據(jù)上述將Vx，Vy進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后送入單片機(jī)。單片機(jī)通過驅(qū)動(dòng)設(shè)備可控制俯仰角電機(jī)和方位角電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，直到Vx=Vy=O，即x=O，y=O，則表明系統(tǒng)光軸已經(jīng)對準(zhǔn)太陽，根據(jù)以上原理即可對太陽能板位置誤差進(jìn)行校正。
判斷光強(qiáng)信號傳感器由兩塊光電池組成，一塊接受太陽輻射，另外一塊受光面背光。如圖4所示，前一塊光電池的作用是：判斷太陽直射輻射的強(qiáng)度，在直射輻射較弱時(shí)不啟動(dòng)跟蹤程序，從而避免多云天氣的盲目跟蹤。后一塊光電池的作用是當(dāng)長時(shí)間陰天或多云轉(zhuǎn)晴后太陽重新出現(xiàn)時(shí)，判斷太陽直射輻射的強(qiáng)度，來決定是否啟動(dòng)跟蹤程序。
1．3 采樣保持與A／D轉(zhuǎn)換電路
本系統(tǒng)選用的A／D轉(zhuǎn)換為MAXIM公司生產(chǎn)的MAXl86轉(zhuǎn)換器，是串行輸出CMOS芯片。其轉(zhuǎn)換速度快，精度高，耗電省，接線簡單，適用于各種儀器儀表和自動(dòng)控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集。MAXl86轉(zhuǎn)換器自帶有采樣保持器，因而系統(tǒng)不再設(shè)計(jì)采樣保持電路。而且與AT89C51為串行連接，接口電路如圖5所示。
1．4 時(shí)鐘芯片DSl302
DSl302與AT89C51單片機(jī)接口采用3線(RST，SCLK和I／O)連接，AT89C51為主芯片負(fù)責(zé)控制2芯片之間的數(shù)據(jù)通訊。RST為數(shù)據(jù)通訊的使能信號，為O則允許通訊；為1則禁止通訊。SCLK為數(shù)據(jù)通訊的位同步脈沖信號，I／O是雙向串行數(shù)據(jù)傳輸線。RST，SCLK都是單片機(jī)發(fā)出的控制信號，如圖6所示。
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