單片機太陽光跟隨系統

❶ 單片機根據環境光照強度自動控制調節LED燈亮度

補充871的回答，其實是這么回事，使用AD轉換晶元檢測光敏電阻的阻值，使用單片機將電壓轉換為阻值，而阻值對應於光照強度。這樣，最終就可以獲得光照強度，利用光照強度去控制LED燈的亮度即可。當然，這種方法精度不高。AD轉換晶元最常用的是ADC0809。

❷ 太陽能跟蹤控制器的原理

由於地球的自轉，相對於某一個固定地點的太陽能光伏發電系統，一年春夏秋冬四季、每天日升日落，太陽的光照角度時時刻刻都在變化，有效的保證太陽能電池板能夠時刻正對太陽，發電效率才會達到最佳狀態。目前世界上通用的太陽能跟蹤控制器都需要根據安放點的經緯度等信息計算一年中的每一天的不同時刻太陽所在的角度，將一年中每個時刻的太陽位置存儲到PLC、單片機或電腦軟體中，都要靠計算該固定地點每一時刻的太陽位置以實現跟蹤。採用的是電腦數據理論，需要地球經緯度地區的的數據和設定，一旦安裝，就不便移動或裝拆，每次移動完就必須重新計算參數、設定數據和調整各個參數；原理、電路、技術、設備都很復雜，非專業人士不能夠隨便操作。河北某光伏發電設備公司獨家研發出了具有世界領先水平、不用計算各地太陽位置數據、無軟體、不怕陰天、雷雨、多雲等各種惡劣天氣、已經預設系統設備保護程序、防塵效果好、抗風能力強、簡單易用、成本低廉、可在移動設備上隨時隨地准確跟蹤太陽的智能太陽能跟蹤控制器。該太陽能跟蹤控制器在該公司第一代跟蹤儀的技術基礎上，綜合各地各種環境下的使用情況，對太陽能跟蹤控制器進行了全面的升級和改進，使該太陽能跟蹤控制器成為全天候、全功能、超節能、智能型太陽能跟蹤控制器。該太陽能跟蹤控制器具有常態（好天氣情況）下的對日跟蹤狀態和惡劣氣候條件下的系統自我保護裝態以及從自我保護狀態自動快速轉為常態對日跟蹤三種情形。
該太陽能跟蹤控制器是國內首家完全不用電腦軟體的太陽空間定位跟蹤儀，增加了GPS定位系統，具有國際領先水平，能夠不受地域、天氣狀況和外部條件的限制，可以在-50℃至70℃環境溫度范圍內正常使用；跟蹤精度可以達到±0.001°，最大限度的提高太陽跟蹤精度，完美實現適時跟蹤，最大限度提高太陽光能利用率。該太陽能跟蹤控制器可以廣泛的使用於各類設備的需要使用太陽跟蹤的地方，該太陽能跟蹤控制器價格實惠、性能穩定、結構合理、跟蹤准確、方便易用。把加裝了太陽能跟蹤控制器的太陽能發電系統安裝在高速行駛的汽車、火車，以及通訊應急車、特種軍用汽車、軍艦或輪船上，不論系統向何方行駛、如何調頭、拐彎，該太陽能跟蹤控制器都能保證設備的要求跟蹤部位正對太陽！該太陽能跟蹤控制技術屬於具有我國自主知識產權的國家發明專利產品，發明專利申請號：200610146201.8 ，現已大批量投產。

❸ 太陽能板如何接入單片機要加蓄電池嗎

要蓄電池，太陽能板給蓄電池充電，蓄電池經過電源轉換板給單片機供電。
有蓄電池才能保證單片機持續工作，直接把太陽能板輸出電壓轉換後供單片機使用，沒有光或光弱時，單片機無法工作。
原理可以到淘寶搜一下太陽能控制器，通常有6個介面，2個是太陽能的正負端，有2個是接蓄電池正負端，還有兩個是供電輸出端，在供電輸出端要自己再做個電壓轉換接單片機。

❹ 跪求...基於51單片機自動跟蹤陽光太陽能熱水器控制系統的設計

對綠色能源的開發和利用是響應我國節能減排，環保政策的舉措，太陽能作為可持續，零污染，具有很高的環保價值和經濟效益，高效利用太陽能還可以有效替代部分化石能源，從而降低因石化能源燃燒導致的污染，減輕霧霾。然而農村太陽能豐富，卻沒能得到很好的利用，即便現有的發電產品對太陽能電池板也大多採用固定支架。課題對此提出了能夠跟蹤太陽方向的雲台支架，可實現太陽能電池板自動調節而始終面向光線最強的一面，提高太陽能發電的利用率。課題從雲台，電機驅動，控制器，光線感測器，液晶顯示等構成，課題成果不僅可以用到太陽能發電，還可以用到其它的向光場所，如天文觀測等具有較高的實用價值。

隨著時代的進步與科技的飛速發展，使得對能源的需求隨之增加，對不可再生能源的過度依賴[1]，從而使得不可再生能源的存儲量急劇減少，一些不可再生能源（石油）被視為戰略資源，據目前統計，煤炭、石油、天然氣也會在歲月的實踐中而日趨枯竭，消耗殆盡。這些不可再生能源的產生顯然跟不上人類對其的需求，為更好的實現可持續發展，本課題提出了一種太陽追蹤的可行方案，可以大大提升對太陽能的利用，減少對不可再生資源的過度依賴。

為了解決人們對不可再生資源的過度依賴和對清潔能源的高利用率。提出設計一款零污染高效率的裝置——太陽追蹤器。通過電機，控制器，採光板光線感測器等元器件之間的相互配合，實現對太陽光照射最強的方位，實現全方位無死角跟蹤，恰巧正好急需這樣一款具有安全、環保、高效率、以及取之不盡用之不竭的特點，也很方便就可以獲取，如風能和潮汐能一樣是絕對的無污染清潔能源，這也就很好的闡述了光能的可行性[2]。——對此提出太陽跟蹤裝置設計與製作。

優點：太陽作為一個取之不盡用之不竭的能源。在《太陽能利用技術》[3]就有相關的提到，所到達地球表面能量等同於每秒向地球源源不斷的投放了500萬噸煤炭。陽光所到之處，皆為財富，免費使用的同時也不需要考慮任何的運輸費用以及零污染等特性。

缺點：即便如此的看似完美無缺，也存在著兩個致命性缺點[4]：一是能流密度很小；二是太陽的光照強度也會因為（天氣、白夜等）因素的不同而有著很大的差距，很難長時間維持在恆定值，這也在一定程度上大大的影響了使用效率[5]。

國外太陽追蹤器：對太陽能的使用在兩千零四年到兩千零六年太陽能的發電量都是驚人的4961MW[6]，在一九九七年，美國的Blackace研製了單軸追蹤器，熱接收率提高了百分之十五......,後期圍繞高效率，輕質量展開。在太陽能遊艇、太陽能飛機、太陽能瓦片等方面得到運用，也見證了太陽能利用的高效率性[7]。

國內太陽追蹤器：在應用市場上面得到了不斷擴張，對於太陽能追蹤器的利用那也是一個相當熱門的談話主題，途徑多年的經驗，將其用在了太陽能熱水器、太陽能路燈以及西部計劃、利用太陽能發電、太陽能供暖等等[8]。

更多的往往是採用單軸跟蹤的方式，相比之下更需要多軸，實現全方位無死角跟蹤。

針對不同條件下，提出了自動控制和手動調節的兩種工作方式：

其中以「自動模式」概述：在自動追尋的過程中，會自動判斷光的強度的大小，若下面光照強度大於上面光照強度，STM32單片機就會直接驅動上端電機向下翻轉；以便於在下午太陽西落的時候，獲得更多的光照，若上面光照強度大於下面光照強度，STM32單片機就會直接驅動上端步進電機向上運動；若上下兩個方位的光照強度均等，上端步進電機不進行動作。在上下光照均勻，左右方向運動的情況，右方位的光照強度大於左方位，STM32單片機就直接驅動下方位第一個步進電機向左方位一定角度轉動；若左方位的光照強度大於右方位的光照強度，STM32單片機就直接驅動下方位第一個步進電機向左方位進行運動；當左右方位採光度也保持幾乎均應的時候光照，那麼下方位的第一個電機也將保持不動。
「手動模式」狀態進行使用按鍵手動來完成設備狀態的切換。四個按鍵對應控制電機完成：上、下、左、右的翻轉動作。通過點動的方式來控制驅動步進電機的實際運動。
在給設備系統進行上電後，系統最初為「自動模式」，這樣可以更好的在不受人為干預的情況下實現對太陽能的最大接收。
編譯語言的選取

方案一：C語言

簡潔緊湊、靈活方便;運算符的豐富性;數據結構的豐富性;結構式語言;語法局限性小,程序編寫自由度大;通過對物理地址的直接訪問，使得完全可以對硬體實現直接控制;程序執行效率高。

C語言面向過程，最主要的在於演算法和數據結構。通過一個過程，對輸入進行運算處理得到輸出。

方案二：C++

C++語言是面向對象的語言，在C的基礎上添加了面向對象、模板等現在程序設計語言的特性。拓展了面向對象設計的內容，使之更加符合現代程序設計的需要。

看似C++比C多了很多優點和特性，但C++並不是所有場合都適用，很多嵌入式開發系統，都只提供了C語言的開發環境，而沒有提供C++的開發環境。很多C++語言不願意乾的臟活累活，C語言干起來快活得很。而C++因為過於復雜，在這方面就稍遜一籌了。

方案三：java

Java是一種解釋性語言，Java人氣極高，但其代碼由於需要在運行前進行解釋因此性能表現更差。C++會被編譯為二進制形式，因此其能夠立即運行且速度更快。兩個程序都足夠大、而且C++的代碼經過優化，兩者的速度差就會變得很顯著甚至很驚人，C++會比java快很多。

從系統的復雜性出發來考慮，同時整個過程的計算量比較大，因此我選用了浮點數的計算方式，選用方案一作為整個系統編譯方式。

2.2 控制系統總體方案選取

方案一：視日尋跡追蹤模式

這樣的一種模式，是基於天文學公式來得出太陽在不同時候的理論性的方位角和俯仰角，在後根據太陽每天在當地實際的運行軌跡位置編寫控制演算法程序，通過使用控制演算法的方式來實現對太陽所在位置的計算，最後通過驅動太陽能板的兩個步進電機來達到俯仰和方位上的轉動。有點是對外界環境的依賴小，同是也存在弊端，那就是不管外界環境是何種天氣，它都會以同樣的工作方式運動，增加了不必要的能耗和元器件的壽命磨損。

太陽的俯仰角h和方位角A的兩個位置參數，可表達如下所示:

δ為赤緯角，Φ是本地緯度，Ω表示太陽時角。

方案二：光電追蹤模式

該模式的核心演算法是利用光敏感測器對太陽位置進行檢測。具體方法:在遮陽板兩側完全對稱地安裝光敏感測器，當太陽光垂直照射在太陽能光伏電池板上時，安裝在兩側上的光敏感測器所產生的電信號相等，將這兩路信號經過放大後送入比較器進行比較，此時不驅動步進電機進行轉動。當太陽位置移動後，遮陽板對陽光進行遮擋，此時兩側的光敏感測器產生的電信號不相等，從而經過放大比較後產生差信號，電機開始運動，完成太陽跟蹤過程。

通過兩者的比較，選擇方案二，簡單易操作性，更適合被普及廣泛使用，在同等使用條件下，最簡方案，則是最優方案。

2.3主控系統選擇

方案一:51單片機作為控制晶元。主要是表現在:主要控制參數是使用設置寄存器變數得以實現，在程序的修改方面，也是相當的方便快捷，成本也是相對低廉，性能與相對簡單的太陽能跟蹤裝置系統匹配;數字化的控制系統，可以達到較高的精度。

方案二:採用FPGA這樣的大規模可編程邏輯器件，但本題屬於控制類，即現場可編程門陣列[WJ1] ，它是在PAL、EPLD等可編程器件的基礎上進-一步發展的產物。

方案三:ARM作為一種高性能嵌入式系統。考慮到方案的可實行性，STM32可以很好的解決數據處理和控制功能，十分適用於太陽能跟蹤，雖是ARM價格昂貴，但是在後期的可拓展空間更大。[WJ2]

結合本次設計的任務要求，以及上訴三種方案的相對比較，最後選用方案三更適合本課題的設計標准，具體採用STM32F103C8T6。

2.4電機選擇

方案一:選擇步進電機，然而步進電機的最大優點就是可以精確地控制電機步數和角度，缺點是價格昂貴。

方案二:選擇直流電機。價格便宜是它的一大亮點，通過減速齒可以提高扭力，具有更大的負載，但是對電機的高精度控制直流電機達不到設計要求。

步進電機作為一種將電脈沖轉換成相應角位移或線位移的電磁機械裝置。通過直接控制輸入的脈沖數量，直接控制其啟停，啟動是速度快，步距角和轉速只取決於脈沖頻率，受外界影響因素小。因此，對於本設計任務要求，為更精確地完成對角度值的精度把控，更好地利用太陽能，因此我選用方案一作為本次課程設計的驅動電機。

2.5步進電機驅動系統選擇

方案一:L298專業電機驅動模塊的選擇，這類驅動模塊的操作方便以及介面簡單同時他們既可以驅動步進電機，也可驅動直流電機。

方案二:三極體等分立元件搭H橋。亮點在於實惠型，控制方式簡單以及結構簡單。優點的同時也伴隨著弊端的存在，電流的承載能力比較小，相同的驅動能力受到限制，分立元件則體積較大同時穩定性也得不到保證。

方案三:採用集成晶元，ULN2003。 .

達林頓管ULN2003,該晶元最多可一次驅動八塊步進電機,本設計作用於兩個步進電機，在實際的使用中，往往起著放點輸出的作用用於驅動大負載的步進電機等。

本次設計綜合考慮，依據實際設計需求，選擇方案三作為步進電機的驅動系統。

2.6實體結構框架選擇

方案一：兩電機互相處以垂直狀態，電機一是左右的轉動而電機二是上下的轉動，在不引入外界條件輔助設備的情況下會出現運動死角，從成本化出發是不可取的。

方案二：將兩個電機由之前的垂直安裝，改變為大於90°的安裝，在不引入外部設備的情況下，可以很好的避開運動死角，從而可實現全方位無死角跟蹤，綜合上述情況選擇方案二進行本次的實體結構設計。

2.2系統設計

2.2.1 單片機構成如下圖：

邏輯不通順，要指出FPGA不適用於本題的缺點

STM32整體比FPGA便宜很多，這條論證建議修改，或者做一個成本對比表再下結論

控制方式：第一步就是將數據程序輸入到輸入設備裡面，輸入設備將程序傳輸給運算器CPU和存儲器，各自程序都對應的傳輸到控制器裡面，由控制器完成完成相互的指令傳遞，最後都是作用於輸出設備，在輸出設備上顯示出來的結果就是最初程序所要表達的效果。

2.2.2 系統整體控制框圖如下：

圖2–2–2 系統整體控制框圖

控制方式：完成整個驅動控制，第一步就是感光元件及光敏電阻感測器對外界光的採集，完成電壓跟隨，通過A/D轉換，然後通過電壓的比較，使用STM32F103C8T6單片機控制電機的驅動，最終完成不同電機在不同的光照強度情況下不同方向的運動，最後實現對光的最大化接收。

2.2.3 電機控制框圖如下：

圖2–2–3 電機控制框圖

控制方式：通過光敏感測器對光的採集，實現了最後對電機運動方式的不同選擇和控制。

當感光元器件第一組接受到的光照強度值大於其它三個方位的光照強度時，那麼電機完成水平方向的電機正轉，並返回最初狀態。
當感光元器件第二組接受到的光照強度值大於其它三個方位的光照強度時，那麼電機完成水平方向的電機反轉，並返回最初狀態。
當感光元器件第三組接受到的光照強度值大於其它三個方位的光照強度時，那麼電機完成垂直方向的電機正轉，並返回最初狀態。
當感光元器件第四組接受到的光照強度值大於其它三個方位的光照強度時，那麼電機完成垂直方向的電機反正，並返回最初狀態。
當所有的感光元器件都處於接受管的均勻照射時，此時的光照強度幾乎大小相等，也就電機的狀態保持不運動。

2.2.4整體電路原理圖如下：

圖2-2-4 整體電路原理圖

系統軟體總體設計流程如圖 2-2-4 所示。系統啟動後，軟體先進行初始化等工作，當程序初始化完成後，通過 感光元器件獲得當前的光照強度，然後根據初始化的參數，控制步進電機將太陽能光伏板轉動到理論的初始狀態，預定方位。將太陽能光伏板轉動到理論位置後，程序開始判斷步進電機轉動模式是手動模式還是自動，初始默認狀態是自動跟蹤模式。

當手動模式時，人為調整電機控制上下左右 4 個按鍵的狀態，使得電機按照人們預想的方向進行運動，以此來得以控制四個方位的不同垂直轉動和水平移動的俯仰角和方位角。當程序判斷為自動模式後，開始自動讀取檢測電路的返回信號，當檢測到是各個方位的光照強度值有較大的的差異是，那麼單片機就發出控制指令控制步進電機進行轉動，升壓模塊是為了給整個系統穩定供電而存在。

❺ 如何用感測器的信號控制步進電機

這個問題來時不是一個民用問題，你說的方法是要用多個感測器採集太陽光的強弱，通過數據處理和計算判定太陽的方向，從而給伺服機構提供驅動量。
其實，可以採用光桶採光的辦法，只要一個感測器就可以了。當光照射到光桶內的光感測器上的時候，根據CCD矩陣的輸出變化，就可以判斷太陽的移動方向，從而定位明暗界面的法相為太陽移動的方向，進而給出驅動機構的控制量。
如果是簡易的方案，簡易你採用USB採集器，或者自己用單片機編程，做一個USB或者232介面的感測器。這樣可以直接用機器讀取感測器信息。

❻ 基於STC單片機的太陽能控制器設計

整個系統使用了以STM32F103C8T6單片機作為核心板、太陽能板、鋰電池充電、穩壓電路、光敏採集電路、驅動電路、升壓穩壓模塊、步進電機、按鍵電路組成。整個系統共計有光敏採集板與主控板和兩塊板子，以對應的連接線進行相互連接。其中光敏採集板主要放置光敏感測器，模擬太陽能板的運作；另外的主控板起著對顯示器、電源接通管理、按鍵接通控制以及步進電機的相關驅動。

具體控制展現如下：

一、太陽能板將太陽光能進行收集，收集的同時進行光能與電能的轉換，通過電路的穩壓過程，將電傳遞給備用電池進行電量的儲存，在干鋰電池經過升壓模塊和穩壓模塊穩壓到5V給整個系統供電，有單獨的電源控制開關可以進行電源的通斷控制。在給設備系統進行上電後，系統最初的默認形式為隨太陽運動而運動的「自動模式」，還有就是可以通人為控制改為「手動模式」[9]也是可行的。

二、在系統通電的情況下不管是屬於自動還是手動模式，此時的光敏電阻都會採集光線強度，並且在顯示屏上面進行完美的顯示出來，其中顯示的效果為上、下、左、右四個方位。通過兩個步進電機驅動來完成上下左右運動，將兩個步進電機焊接在一塊形成了一個角度多自由度的整體。兩個電機都是通過連接線與主板進行的連接，通過光敏電阻對光強度的採集獲得四個方位的不同關照強度值，最後通過與預計值的比較，最後來確定電機的運動軌跡[10]。

三、其中以「自動模式」為例：在自動追尋的過程中，會自動判斷光的強高度的大小，若下面光照強度大於上面光照強度，STM32單片機就會直接驅動上端電機向下翻轉；以便於在下午太陽西落的時候，獲得更多的關照，若上面光照強度大於下面光照強度，STM32單片機就會直接驅動上端步進電機向上進行運動[11]；若上下兩個方位的光照強度均是大小相差無幾，那麼上端步進電機則不進行任何的動作。接下來就是對於當上下光照均勻左右運動的情況，若右方位的光照強度大於左方位的情況下，STM32單片機就直接驅動下方位第一個步進電機向左方位一定角度轉動[12]；若左方位的光照強度大於右方位的光照強度，STM32單片機就直接驅動下方位第一個步進電機向左方位進行運動[13]；當左右方位採光度也保持幾乎均應的時候光照，那麼下方位的第一個電機也將保持不動。那麼此時此刻設備的狀態將是完全的禁止，STM32單片機將不對電機給出任何的運動指令[14]。

三、也可以切換為「手動模式」狀態進行使用按鍵手動來完成設備狀態的切換。四個按鍵對應控制電機完成：上、下、左、右的翻轉動作。通過點動的方式來控制驅動步進電機的實際運動[15]。

四、當太陽能採集受限的時候，那麼此時就使用外部電源USB充電模塊對其進行鋰電池上電，以保障系統的正常運行[16]。

1.44寸顯示屏顯示了光敏電阻採集光強的數值范圍為0-1000，在實際應用過程中不管是處於自動還是手動模式下工作，光敏電阻都可以通過上、下、左、右四個方位來進行光的採集。其中通過兩個不同維度的步進電機驅動來實現，既是上下翻滾和左右轉動。上端步進電機與光敏採集板直接像粘接，兩板通過連接線直接焊接而成。當然了對其的封裝也是很有必要的完善過程。

在原有的基礎上還可以進行與外部設備進行搭配使用，比如在發電廠蓄電上的使用、對魚塘中的制氧機進行提供供電、通過電紅外感測器實現人走燈滅，藍牙遠程式控制制路燈等。

❼ 太陽能跟蹤支架的原理

「人工智慧向日葵」！
應該就是一個反饋系統，使用光線強度感應元件採集太陽光，然後通過電機進行調整，使感光元件光強度最大（即輸出電壓最大），即可。通過反饋系統判斷調整過程中的強度差值進行控制電機運動補償，就能夠實現。

❽ 太陽光導入器的系統原理

在晴天的情況下，系統利用光導原理和系統的控制部分，實時跟蹤太陽光，把陽光基本無衰減的傳導到室內，在室外陽光比較好的情況下，光照的功率大約1KW/ m²,通過我們的系統傳到室內關照功率大約為850W/ m²，保證了人們在陽光下的舒適度。
位使用的架構示意圖
四、主要技術指標
1, 集光機的規格
1.1 透鏡數和尺寸有三種：1鏡 400mmф；3鏡 400*3 mmф
1.2 三種透鏡的受光面積和直徑：1鏡1167cm²、510 mmф；3鏡3600 cm²、510*3 mmф
1.3 三種透鏡的重量和全光束：1鏡 30kg、3500lm;3鏡34kg、10500lm
2, 光纖的選擇
大概10平方米房間照明需要1根或2根光纜，通過2.5m光纖在室內的平均照度是陽光直接照度為9800lx的值。光纖有好多種，對採光用的光纖有石英性光纖、玻璃光纖、塑料光纖。我們這對不同的環境及用戶需要選擇不同類型的光纖，我們所用光纖給用戶配的都是進口光纖，保證了光的傳出質量。
3，傳輸距離
傳輸距離和選用的光纖有關，若選用德國石英光纖在50m內，陽光的舒適度和在室外一樣，玻璃光纖和塑料光纖一般在25m內是最佳。現在所選用的光纖衰減都在0.1db/m，能全光譜通過。
4，面積
系統佔地面積<1平米，總採光面積0.25平米。
5，使用溫度
戶外-25—+70 攝氏度.
6，光線隔離
有害紫外、紅外隔離 （標配，可定做） <380nm波長紫外線隔離95%-99%，780—1800nm波長紅外線隔離95%-99%。可見光380—710nm波長透過96%
7，系統的效果對比
對照組：60W的白熾燈，30cm處5000勒克斯。
天氣情況 ：標配10米光纖
晴天，無雲
30cm處 4根 8000-12000勒克斯
晴天，薄雲
30cm處 4根 3000-5000勒克斯
多雲
30cm處 4根 100-300勒克斯
陰天
30cm處4根 10勒克斯以下
由以上測試數據可見，效果最好的時候，系統亮度超過120W燈的亮度。