一种新颖的太阳能追踪采集系统设计

2．2 太阳能电池板角度调整
系统综合光电追踪和视日运动轨迹两种追踪方式的优点，从外部时钟芯片中读取时间，根据时间和太阳角度的关系，每隔一段时间进行一次角度的调整，调整到预定的方位角和俯仰角(通常是稍大于准确角度)；在运动过程中，AD12会记录各个位置的光强值，产生光照强度系列值，然后控制步进机再把太阳能电池板精确调整到光照强度最强的位置上。太阳能电池板角度调整的流程图如图7所示，当时间在MIN_TIME和MAX_TIME之间时，每隔一段时间MINUTE_PER_RUN进行一次角度调整，先是根据时钟时间调整到预定位置，再是根据光电检测强度精确调整到光照最强位置(时间上限、下限和每隔多少分钟检测一次太阳高度可软件设定，系统默认MIN_TIME=6，MAX_TIME=18，MINUTE_PER_RUN=15，即时间在6：00到18：00之间，每隔15 min调整一次)。

当时间不在MIN_TIME和MAX_TIME之间时，即时间已经到了晚上，系统要做的就是把机械装置调整到初始位置，也就是第二天的开始位置，然后系统就进入待机状态，机械装置不在运动，直至第二天的MIN_TIME以后。

3 实验
太阳能追踪采集系统的设计实物模型如图8所示，分别为无线数据接收端、无线数据发送及控制端和机械装置端。

经过实际测试，系统能够正确驱动机械装置，能在MIN_TIME到MAX_TIME范围内，而且每隔一段时间MINUTE_PER_RUN太阳能电池板调整一次，实现了对太阳进行精确、快速追踪；太阳能电池板工作正常，可以有效地为锂电池充电；实现了液晶显示和复杂的键盘动作相协调，可以图形化观测电池电量，为系统设置时钟时间；光电检测、温度、实时时钟、无线射频等模块能够正常运行，通过无线传输数据，单片机和上位机的串口通信，能够远程监控。系统达到且超出了预期目标，满足设计要求，能够稳定可靠的运行，实现了太阳能的自动追踪采集控制。

4 结语
太阳能追踪采集系统利用步进电机双轴驱动，通过对机械装置端进行水平、俯仰两个自由度的控制，先是根据时钟时间调整太阳能电池板到预定位置，再是根据光电检测精确调整到光照最强处，能实现对太阳的全天候追踪及精确、快速定位，使追踪太阳更加稳定可靠。通过液晶显示和无线射频传输，既可现场监控又可远程监控太阳光照强度、天气温度、充电池电量状态和时钟时间等信息。通过键盘的动作则能完成液晶屏幕的切换、时间的调整以及图形化显示，而且将以太阳能电池板充电的锂电池作为实时时钟DS1302的备用电池，可在系统断电的情况下使实时时钟依然正常工作，从而保持准确的时钟时间。如果研究并设计电源管理模块，把系统的外部供电电源、给太阳能充电的电源、电机使用的电源和其他芯片使用的电源统一整合，分别管理，就可以实现系统的太阳能自供电。