自动跟踪太阳智能型太阳能系统设计（含全套CAD图纸） 摘要 人类正面临着石油和煤炭等矿物燃料枯竭的严重威胁，太阳能作为一种新型能源具有储量无限、普遍存在、利用清洁、使用经济等优点，但是太阳能又存在着低密度、间歇性、空间分布不断变化的缺点，这就使目前的一系列太阳能设备对太阳能的利用率不高。太阳光线自动跟踪装置解决了太阳能利用率不高的问题。本文对太阳能跟踪系统进行了机械设计和自动跟踪系统控制部分设计。 第一，机械部分设计： 机械结构主要包括底座、主轴、齿轮和齿圈等。当太阳光线发生偏离时，控制部分发出控制信号驱动步进电机1带动小齿轮1转动，小齿轮带动大齿轮和主轴转动，实现水平方向跟踪；同时控制信号驱动步进电机2带动小齿轮2，小齿轮2带动齿圈和太阳能板实现垂直方向转动，通过步进电机1、步进电机2的共同工作实现对太阳的跟踪。 第二，控制部分设计： 主要包括传感器部分、信号转换电路、单片机系统和电机驱动电路等。系统采用光电检测追踪模式实现对太阳的跟踪。传感器采用光敏电阻，将两个完全相同的光敏电阻分别放置于一块电池板东西方向边沿处下方。当两个光敏电阻接收到的光强度不相同时，通过运放比较电路将信号送给单片机，驱动步进电机正反转，实现电池板对太阳的跟踪。 目录 1绪论1 1.1课题来源1 1.2课题背景1 1.2.1能源现状及发展1 1.2.2我国太阳能资源1 1.2.3目前太阳能的开发和利用2 1.2.4太阳能的特点2 1.3课题研究的目的2 1.4研究课题的意义2 1.4.1新环保能源2 1.4.2提高太阳能的利用率3 1.5太阳能利用的国内外发展现状3 1.6太阳追踪系统的国内外研究现状4 1.7的研究内容5 1.8结构5 2太阳能自动跟踪系统总体设计6 2.1太阳运行的规律6 2.2跟踪器机械执行部分比较选择6 2.2.1立柱转动式跟踪器6 2.2.2陀螺仪式跟踪器7 2.2.3齿圈转动式跟踪器7 2.2.4本课题的机械设计方案8 2.3跟踪方案的比较选择8 2.3.1视日运动轨迹跟踪9 2.3.2光电跟踪9 2.3.3视日运动轨迹跟踪和光电跟踪相结合11 2.3.4本设计的跟踪方案12 3机械设计部分13 3.1太阳能自动跟踪系统机械设计方案13 3.2第一齿轮转动计算13 3.2.1材料选择13 3.2.2尺寸计算13 3.2.3校核计算14 3.2.4齿根弯曲疲劳强度验算15 3.3第二齿轮转动计算17 3.3.1材料选择17 3.3.2尺寸计算17 3.3.3校核计算17 3.3.4齿根弯曲疲劳强度验算19 3.4轴瓦校核计算20 3.4.1大轴瓦校核计算20 3.4.2小轴瓦校核计算22 3.5键联接计算25 3.5.1主轴与大齿轮的键联接25 3.5.2小轴与齿圈的键联接25 3.5.3步进电机1输出轴与小齿轮1的联接25 3.5.4步进电机2输出轴与小齿轮2的联接25 3.6抗风性分析26 3.6.1底座上螺钉校核26 3.6.2轴校核26 4自动跟踪系统设计28 4.1系统总体结构28 4.2光电转换器28 4.2.1光电转换电路28 4.3单片机及其外围电路29 4.3.1 AT89C51单片机29 4.3.2外围电路31 4.4步进电动机及驱动电路32 4.4.1步进电动机介绍32 4.4.2步进电机的主要特性32 4.4.3步进电机的选择33 4.4.4驱动电路34 4.5系统的实现35 4.5.1光敏电阻光强比较法35 4.5.2光敏电阻光强比较法的工作过程36 4.5.3系统的流程图37 5结论39 5.1结论39 5.2展望39 致谢40 参考文献41 附录1 43 附录2 51