太阳能自动跟踪系统
牛得林+康学亮+林晓芳
【摘要】 太阳能自动跟踪系统是为了提高太阳能发电装置的发电效率而设计的。本系统主要作用是让太阳能发电板实时对太阳进行跟踪，使太阳光实时垂直照射在太阳能发电板，这样就可以达到提高发电效率的目的。本文主要介绍了太阳能跟踪系统的硬件设计和总体控制方案。
【关键词】 太阳能 自动跟踪系统
引言
太阳能作为全世界公认的一种干净能源，它相对于传统的化石能源有三大长处：第一：它是目前为止人类可以使用的分布最广的能源之一。从太阳诞生之时到现在的几亿年中，太阳损耗的能量不到它本身总能量的百分之二。目前太阳正处于壮年期，它所剩下的能量还可供地球消耗几十亿年之久。第二：在地球的每个角落都有太阳能的分布。无论是在炎热的非洲还是寒冷的極地太阳能都是一种方便获得便捷能源。特别是在那些不利于架设电网线路的地区，更能突出太阳能发电的重要性。第三：太阳能作为清洁能源，在作为一次能源发电时不会对环境造成污染，大力发展太阳能发电还可减少化石燃料燃烧，对缓解环境污染有积极作用。
一、总体方案
本方案中经过两个垂直较着在太阳能发电板上的的太阳能主动跟踪传感器来检测照到太阳能发电板上的太阳光。竖直方向的太阳能自动跟踪传感器检测并控制太阳能发电板的水平角度，水平方向的太阳能自动跟踪传感器检测并控制太阳能发电板竖直角度[1]。太阳能自动跟踪传感器通过判断太阳入射光线的照射角度，并通过L298N电机驱动模块对两个自锁减速电机来调控太阳能电池板的角度，这样就可以实现控制太阳能电池板对太阳方位进行实时追踪，从而提高对太阳能的利用率。
二、硬件系统方案
2.1 传感器
本设计中的采用全封闭式太阳能自动跟踪传感器作为太阳光线。此传感器可以防水防雨防雹安全可靠，从而极大避免了传感器因极端天气而遭到破坏导致系统不能正常工作的情况，这样就可以使系统全天候条工作。传感器灵敏度高无论是中午较强烈的阳光还是早晚较弱的太阳光线都能正确对准光线，并准确判断方位。
全封闭式太阳能自动跟踪传感器为了方便安装，传感器上只设计了四根线，他们分别是5V电源线，地线，还有两根是信号线。全封闭式太阳能自动跟踪传感器中使用两个背对安放的光敏电阻用于检测光照及光照角度[1]。当传感器两侧光照不对称时，传感器两根信号线输出电压不相等，通过这个电压差在结合传感器放置的位置就可以判断出太阳能电池板此刻的方位，然后通过控制减速电机来调整电池板到最佳方位。
2.2 电机驱动
本方案采用L298N电机驱动模块作为电机的驱动模块。
L298N机电驱动模块具备较高转矩重量比和较宽的调速规模。相对于电子市场上的其他驱动模块，L298N电机驱动模块具有很高的可靠性。因此L298N电机驱动模块被广泛的应用在电子设计方面。L298N电机驱动模块在设计上由逻辑电源和驱动电源两个电源电路组成，由图可知6V和12V分别为逻辑电源和驱动电源。J4和J6接口接入的是辑电逻源和驱动电源，进而为电机驱动模块供电。J1与J2分别为全封闭式太阳能自动跟踪传感器控制两个自锁减速电机的输入端，J3与J5分别与两个自锁减速电机的正极和负极相连。
因为本计划利用的自锁减速电动机是线圈式的电动机，是以从运行状况骤然转换到截止状况时会构成很大的反向电流，在电路中添加稳压二极管电路就为了在发生反向电流的时可以泄流以保护电路不被损害。
驱动电路的信号输入接口J1，J2接水平传感器的两条信号线来驱动控制太阳能发电板俯仰自由度的电机，J3，J5接竖直传感器的两条信号线来驱动控制太阳能发电板水平自由度的电机，J4接电机的电源线，用于给减速电机供电。当照到传感器的光照不对称时，传感器两根信号线输出电压不相等导致电机驱动输出端的电压不相等，则作用在减速电机两端电压也就不相等这样就可以驱动电机正传或反转。当电机转到合适角度后，传感器两端关照对称，两个信号线输出等伏的电压，电机停止旋转。
三、总结
本设计中L298N电机驱动模用于间歇性的跟踪太阳方向，进而使太阳能电池板一直处于大功率输出状态。提高太阳能发电装置的发电效率，进而使经济效益最大化。
参 考 文 献
[ 1]L298N电机驱动板 步进机器人 Arduino 单片机模块_电机驱动板.
[2]一种基于单片机的电机转速检测仪设计.
