基于51單片機的太陽自動跟蹤系統(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，進行誤差校正。2塊作為判斷光照強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。當光軸對準太陽時，光斑的中心在光軸上。四個象限接收到相同的光功率，輸出相同的電壓信號。當光軸未對準太陽時即太陽光與光軸成一角度θ時，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進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后送入單片機。單片機通過驅(qū)動設(shè)備可控制俯仰角電機和方位角電機轉(zhuǎn)動，直到Vx=Vy=O，即x=O，y=O，則表明系統(tǒng)光軸已經(jīng)對準太陽，根據(jù)以上原理即可對太陽能板位置誤差進行校正。
判斷光強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度，在直射輻射較弱時不啟動跟蹤程序，從而避免多云天氣的盲目跟蹤。后一塊光電池的作用是當長時間陰天或多云轉(zhuǎn)晴后太陽重新出現(xiàn)時，判斷太陽直射輻射的強度，來決定是否啟動跟蹤程序。
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 時鐘芯片DSl302
DSl302與AT89C51單片機接口采用3線(RST，SCLK和I／O)連接，AT89C51為主芯片負責控制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都是單片機發(fā)出的控制信號，如圖6所示。
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