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太阳能自动跟踪系统的设计

作者:时间:2011-05-05来源:网络收藏
算出当前状况下俯仰与水平方向的步进电动机运行的步数,将数据送给跟踪系统驱动器,单片机接收上位机送来的数据,驱动步进电机的运行。系统具有实现复位、水平方位的调整,俯仰方向的调整,太阳的跟踪及手动校准等功能。

硬件电路设计

1 跟踪系统驱动器接口电路

跟踪系统中微处理器选用89系列性价比高和功耗低的89C52。74HC14芯片是6非门施密特触发器,与P1.1和P1.2口相连,控制方位限位信号。74HC240芯片,八反相三态缓冲器/线驱动器,用于数据缓冲及总线驱动。系统使用两片74HC240芯片,通过P0口引脚控制,两片74HC240的16个输出引脚作为步进电机驱动电路的输入控制信号,分别控制步进电机俯仰方向和水平方位的正反转。系统与上位机的通信选用MAX485接口芯片,由P1.0口控制其收发状态。驱动器接口电路如图3所示。

太阳能自动跟踪系统的设计

2 步进电机驱动电路

步进电动机是一种用电脉冲信号进行控制,并将电脉冲信号转换成相应角位移的执行器。在跟踪系统中,以74HC240的16个输出信号作为步进电机驱动器的输入控制信号,用以控制步进电机俯仰方向和水平方位的正反转。图4所示的是步进电机一路驱动电路图,系统共有四路驱动电路,分别驱动步进电机俯仰方向和水平方位的正反转。

其中,水平方位电机由D7,D6,D5,D4驱动;俯仰方向电机由D3,D2,D1,D0驱动。跟踪装置中步进电机选用42BYG250C型,步矩角1.8°。水平俯仰方向步进电机运行的最大角度是360°,共需运行20000步。减速器的传动比为1:100,即电机转动100°时水平转台相应转动1°。以步进电机1.8°的步距角计算,当镜面装置的水平转台转动1°时,步进电机发出100/1.8个脉冲,由此可以计算平面镜法向量的方位角为a时步进电机发出的脉冲数为100α/1.8个。步进电机动作频率可手动设置,默认情况下,步进电机每隔15s动作一次。

太阳能自动跟踪系统的设计

3 限位信号采集电路

采用光电耦合器与电压比较器电路组成的微机步进电机限位电路,其电路图如图5所示。

太阳能自动跟踪系统的设计


限位电路中利用双三态门来控制步进电机的脉冲通路。工作原理是:在到达限位位置之前,光耦导通,电压比较器LM393的反向输入端有信号,允许步进电机控制脉冲从此通过。当限位杆到达限位位置时,挡住了光耦的光通路,使LM393的反向输入端无信号,步进电机就停止。

软件设计

太阳系统的软件分为两部分,一是步进电机控制部分,主要由单片机完成。单片机的软件设计采用模块化设计



关键词: 太阳能 自动跟踪

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