摘要：在世界能源短缺和傳統(tǒng)動力轉(zhuǎn)型的大背景下，太陽能是一種重要的清潔能源，目前制約太陽能發(fā)電的最大瓶頸是太陽利用率低。傳統(tǒng)新型磁感STC太陽能跟蹤裝置雖在一定程度上提高了太陽能的利用率，但均存在著適用性和局限性。“新型磁感STC太陽能跟蹤裝置”，安裝了增強型51內(nèi)核芯片(STC12C5412AD)單片機控制電路，并以磁傳感器進行電路驅(qū)動，具有加密性好、超強抗干擾、高抗靜電、性能穩(wěn)定和超低功耗等優(yōu)點。因而，此裝置具有很大的應(yīng)用潛力，如果成功進軍市場，將大大提高新型磁感STC太陽能跟蹤裝置的供給質(zhì)量，更好的滿足廣大人民群眾的需要，有效促進供給側(cè)改革。

　　關(guān)鍵詞：太陽能;跟蹤;磁感;能源

　　一、國內(nèi)外概況

　　近年來,在國民經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的帶動下,隨著人們對電力需求的快速增長,能源短缺成為了各國面臨的重大問題, 由于火力發(fā)電、核能發(fā)電等發(fā)電方式均消耗自然不可再生資源，這些資源用完了就不復(fù)存在了或者還需等待上億年時間再生，人類等不起，人類更用不起。

　　據(jù)統(tǒng)計，20世紀(jì)90年代，全球煤炭和石油的發(fā)電量每年增長1%，而太陽能發(fā)電每年增長達20%，風(fēng)力發(fā)電的年增長率更是高達26%。太陽能作為一種清潔的可再生能源,受到廣泛關(guān)注。提高太陽能利用率一直是太陽能利用關(guān)注的焦點,保持太陽能電池板被太陽光垂直照射能夠有效提高太陽能利用率,因此進行太陽能自動跟蹤系統(tǒng)的研究具有重要的意義。

　　太陽能論文范例：太陽能吸附式空氣取水研究現(xiàn)狀

　　科學(xué)家們研究了太陽光照角度與太陽能接受率 關(guān)系，理論分析表明：太陽的跟蹤與非跟蹤，能量的接受率相差37.7%，精確的跟蹤太陽可使接收器的熱接收率大大提高，進而提高了太陽能裝置的太陽能利用率，拓寬了太陽能的利用領(lǐng)域。在太陽能跟蹤方面，國外的發(fā)展早于我們，技術(shù)上也更加的成熟。美國Biackace，在1997年研制了單軸太陽跟蹤器;1998年美國加州成功的研究了ATM兩軸跟蹤器，并在太陽能面板上裝有集中陽光的涅耳透鏡;

　　2002年2月美國亞利桑那大學(xué)推出了新型新型磁感STC太陽能跟蹤裝置，該裝置利用控制電機完成跟蹤，大大拓寬了跟蹤器的應(yīng)用領(lǐng)域……盡管外國的太陽能跟蹤技術(shù)起步早，發(fā)展迅速，但是其也僅能提高15%左右的 利用率，無法到達他們理論上所說的37.7%，再加上國外的發(fā)達國家更加注重能源的清潔問題，因此，太陽能跟蹤技術(shù)的市場在國外也是十分廣闊的。

　　二、發(fā)展趨勢

　　國內(nèi)相關(guān)企業(yè)通過引進囯外先進技術(shù)產(chǎn)品及合作伙伴，加上自主研發(fā)，太陽能跟蹤技術(shù)和產(chǎn)品得到了一定的發(fā)展，并通過與高效組件、逆變器等產(chǎn)品的科學(xué)結(jié)合，太陽能發(fā)電跟蹤系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)已趨向智能化發(fā)展，也使得跟蹤系統(tǒng)的應(yīng)用普及成為可能。隨著國家不斷下調(diào)光伏補貼，并逐步退出補貼機制，加快了實現(xiàn)平價上網(wǎng)的步伐，企業(yè)都在努力通過不斷優(yōu)化發(fā)電系統(tǒng)成本，來降低發(fā)電成本，提高有限的土地資源的利用率，而跟蹤系統(tǒng)的應(yīng)用則能明顯提高發(fā)電量，并快速降低發(fā)電度電成本，是電力行業(yè)的首選。但我國普遍采用的太陽能跟蹤技術(shù)有光電跟蹤和根據(jù)視日運動軌跡跟蹤兩種，這兩種技術(shù)都不夠完善，存在著無法避免的缺點，因此，此時推出我們的產(chǎn)品，很有可能引爆市場。三、項目方案

　　本項目自2017年便開始準(zhǔn)備、設(shè)計、籌劃，現(xiàn)已具有初步的成果。在前期準(zhǔn)備中，主要包括技術(shù)準(zhǔn)備、人員準(zhǔn)備、市場準(zhǔn)備和資金準(zhǔn)備。

　　3.1技術(shù)準(zhǔn)備

　　目前團隊的技術(shù)已經(jīng)趨向成熟，僅有一些后續(xù)細節(jié)需要繼續(xù)處理，主要裝置已經(jīng)可以逐漸向市場過度，大約需要半年的時間就可以全部完成。軟硬件準(zhǔn)備如下詳述。(核心資料不便披露敬請見諒。)

　　3.1.1硬件設(shè)計

　　整個硬件電路分成三塊：1、電機驅(qū)動電路;2、接近開關(guān)電路;3、單片機控制電路(包含時鐘顯示部分)。

　　(一)電機驅(qū)動電路

　　電機驅(qū)動電路采用L298N直流電機\步進電機兩用驅(qū)動器

　　驅(qū)動器尺寸：寬42mm、長78mm、最大高度23mm

　　主要元件：恒壓恒流橋式2A驅(qū)動芯片L298N、光電耦合器TLP521-1

　　工作電壓方式：直流

　　工作電壓：信號端 4~6V、控制端 5~36V

　　調(diào)速方式：直流電動機采用PWM信號平滑調(diào)速。

　　特點：

　　1、可實現(xiàn)電機正反轉(zhuǎn)及調(diào)速。

　　2、啟動性能好，啟動轉(zhuǎn)矩大。

　　3、工作電壓可達到36V，4A。

　　4、可同時驅(qū)動兩臺直流電機。

　　5、適合應(yīng)用于機器人設(shè)計及智能小車的設(shè)計中。

　　(二、)接近開關(guān)電路

　　接近開關(guān)采用車載裝置中使用的傳感器，可以在條件惡劣的環(huán)境下進行穩(wěn)定的工作控制。

　　(三、)單片機控制電路

　　單片機選擇增強型51內(nèi)核芯片(STC12C5412AD)，內(nèi)部集成10路AD轉(zhuǎn)換，共28腳。體積小，性價比高、可靠性好。時間顯示采用數(shù)碼管顯示方式，配用芯片74LS595。電路主要實現(xiàn)對電機驅(qū)動電路的控制和對接近開關(guān)電路采集信號的處理

　　特點：

　　1、 加密性好。

　　2、 超強抗干擾：

　　①高抗靜電(ESD保護);

　　②4KV快速脈沖干擾;

　　③寬電壓不怕電源抖動;

　　④寬溫度范圍負40攝氏度到85度。

　　3、一個時鐘機器周期，可用低頻晶振，大幅度降低EMI。

　　4、超低功耗：

　　①掉電模式典型功耗小于0.1uA.;

　　②空閑模式典型功耗1.8mA;

　　③正常工作模式典型功耗2.7——7mA。

　　④掉電模式可由外部中斷喚醒，適用于電池供電系統(tǒng)，如水表、氣表、便攜設(shè)備等。

　　3.1.2軟件設(shè)計

　　軟件方面主要是對三個信號的控制處理：1、對驅(qū)動電路中橋芯片L298N的控制;2、對接近開關(guān)感應(yīng)信號的處理;3對時鐘顯示的控制。三信號的緊密配合是此裝置無礙運行的基礎(chǔ)。

　　轉(zhuǎn)軸上對每個控制的感應(yīng)信號通過接近開關(guān)傳輸給單片機，結(jié)合時間信號來判斷是否轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)軸。這是一個單獨模塊，是使用車載裝置傳感器，性能穩(wěn)定。

　　整體邏輯：追蹤器一個工作周期分成18個時間段即：起點 7：00—8：00AM、8：00—8：30AM、8:30—9：00AM、9：00—9：30AM，9：30—10：00AM、3：30—5：00PM 、回到起點。每個點有相應(yīng)的信號監(jiān)控(接近開關(guān))。轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動是要得到兩個信號的確定(時鐘信號和傳感器器每點的接收信號)必須兩個條件同時滿足才能轉(zhuǎn)動。反之停止。

　　(一)對驅(qū)動電路中橋芯片L298N的控制

　　一個電機控制分為4個端口，輸出電壓控制端口(VSS)、電機轉(zhuǎn)向控制端口(IN1/IN2/IN3/IN4)、電機調(diào)速端口(PWM1/PWM2)、電機使能端口控制(ENA/ENB)。電機的驅(qū)動電壓為24V所以輸出電壓段的控制電壓也應(yīng)為24V。

　　(二)對接近開關(guān)感應(yīng)信號的處理

　　轉(zhuǎn)軸上對每個控制的感應(yīng)信號通過接近開關(guān)傳輸給單片機，結(jié)合時間信號來判斷是否轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)軸。這是一個單獨模塊，是使用車載裝置傳感器，性能穩(wěn)定。

　　(三)對時鐘顯示的控制

　　時鐘顯示是提供正常的時間計時和對傳感器信號的配合使用。有時分秒的鍵控操作功能。按鍵采用防抖程序，時間采用定時/計數(shù)器操作。

　　作者：毛紅凱 寧尚卿 韋明欽 李偉嘉 吳冬麗 李曉曉