摘要：在世界能源短缺和傳統動力轉型的大背景下，太陽能是一種重要的清潔能源，目前制約太陽能發電的最大瓶頸是太陽利用率低。傳統新型磁感STC太陽能跟蹤裝置雖在一定程度上提高了太陽能的利用率，但均存在著適用性和局限性。“新型磁感STC太陽能跟蹤裝置”，安裝了增強型51內核芯片(STC12C5412AD)單片機控制電路，并以磁傳感器進行電路驅動，具有加密性好、超強抗干擾、高抗靜電、性能穩定和超低功耗等優點。因而，此裝置具有很大的應用潛力，如果成功進軍市場，將大大提高新型磁感STC太陽能跟蹤裝置的供給質量，更好的滿足廣大人民群眾的需要，有效促進供給側改革。

　　關鍵詞：太陽能;跟蹤;磁感;能源

　　一、國內外概況

　　近年來,在國民經濟持續發展的帶動下,隨著人們對電力需求的快速增長,能源短缺成為了各國面臨的重大問題, 由于火力發電、核能發電等發電方式均消耗自然不可再生資源，這些資源用完了就不復存在了或者還需等待上億年時間再生，人類等不起，人類更用不起。

　　據統計，20世紀90年代，全球煤炭和石油的發電量每年增長1%，而太陽能發電每年增長達20%，風力發電的年增長率更是高達26%。太陽能作為一種清潔的可再生能源,受到廣泛關注。提高太陽能利用率一直是太陽能利用關注的焦點,保持太陽能電池板被太陽光垂直照射能夠有效提高太陽能利用率,因此進行太陽能自動跟蹤系統的研究具有重要的意義。

　　太陽能論文范例：太陽能吸附式空氣取水研究現狀

　　科學家們研究了太陽光照角度與太陽能接受率 關系，理論分析表明：太陽的跟蹤與非跟蹤，能量的接受率相差37.7%，精確的跟蹤太陽可使接收器的熱接收率大大提高，進而提高了太陽能裝置的太陽能利用率，拓寬了太陽能的利用領域。在太陽能跟蹤方面，國外的發展早于我們，技術上也更加的成熟。美國Biackace，在1997年研制了單軸太陽跟蹤器;1998年美國加州成功的研究了ATM兩軸跟蹤器，并在太陽能面板上裝有集中陽光的涅耳透鏡;

　　2002年2月美國亞利桑那大學推出了新型新型磁感STC太陽能跟蹤裝置，該裝置利用控制電機完成跟蹤，大大拓寬了跟蹤器的應用領域……盡管外國的太陽能跟蹤技術起步早，發展迅速，但是其也僅能提高15%左右的 利用率，無法到達他們理論上所說的37.7%，再加上國外的發達國家更加注重能源的清潔問題，因此，太陽能跟蹤技術的市場在國外也是十分廣闊的。

　　二、發展趨勢

　　國內相關企業通過引進囯外先進技術產品及合作伙伴，加上自主研發，太陽能跟蹤技術和產品得到了一定的發展，并通過與高效組件、逆變器等產品的科學結合，太陽能發電跟蹤系統產業已趨向智能化發展，也使得跟蹤系統的應用普及成為可能。隨著國家不斷下調光伏補貼，并逐步退出補貼機制，加快了實現平價上網的步伐，企業都在努力通過不斷優化發電系統成本，來降低發電成本，提高有限的土地資源的利用率，而跟蹤系統的應用則能明顯提高發電量，并快速降低發電度電成本，是電力行業的首選。但我國普遍采用的太陽能跟蹤技術有光電跟蹤和根據視日運動軌跡跟蹤兩種，這兩種技術都不夠完善，存在著無法避免的缺點，因此，此時推出我們的產品，很有可能引爆市場。三、項目方案

　　本項目自2017年便開始準備、設計、籌劃，現已具有初步的成果。在前期準備中，主要包括技術準備、人員準備、市場準備和資金準備。

　　3.1技術準備

　　目前團隊的技術已經趨向成熟，僅有一些后續細節需要繼續處理，主要裝置已經可以逐漸向市場過度，大約需要半年的時間就可以全部完成。軟硬件準備如下詳述。(核心資料不便披露敬請見諒。)

　　3.1.1硬件設計

　　整個硬件電路分成三塊：1、電機驅動電路;2、接近開關電路;3、單片機控制電路(包含時鐘顯示部分)。

　　(一)電機驅動電路

　　電機驅動電路采用L298N直流電機\步進電機兩用驅動器

　　驅動器尺寸：寬42mm、長78mm、最大高度23mm

　　主要元件：恒壓恒流橋式2A驅動芯片L298N、光電耦合器TLP521-1

　　工作電壓方式：直流

　　工作電壓：信號端 4~6V、控制端 5~36V

　　調速方式：直流電動機采用PWM信號平滑調速。

　　特點：

　　1、可實現電機正反轉及調速。

　　2、啟動性能好，啟動轉矩大。

　　3、工作電壓可達到36V，4A。

　　4、可同時驅動兩臺直流電機。

　　5、適合應用于機器人設計及智能小車的設計中。

　　(二、)接近開關電路

　　接近開關采用車載裝置中使用的傳感器，可以在條件惡劣的環境下進行穩定的工作控制。

　　(三、)單片機控制電路

　　單片機選擇增強型51內核芯片(STC12C5412AD)，內部集成10路AD轉換，共28腳。體積小，性價比高、可靠性好。時間顯示采用數碼管顯示方式，配用芯片74LS595。電路主要實現對電機驅動電路的控制和對接近開關電路采集信號的處理

　　特點：

　　1、 加密性好。

　　2、 超強抗干擾：

　　①高抗靜電(ESD保護);

　　②4KV快速脈沖干擾;

　　③寬電壓不怕電源抖動;

　　④寬溫度范圍負40攝氏度到85度。

　　3、一個時鐘機器周期，可用低頻晶振，大幅度降低EMI。

　　4、超低功耗：

　　①掉電模式典型功耗小于0.1uA.;

　　②空閑模式典型功耗1.8mA;

　　③正常工作模式典型功耗2.7——7mA。

　　④掉電模式可由外部中斷喚醒，適用于電池供電系統，如水表、氣表、便攜設備等。

　　3.1.2軟件設計

　　軟件方面主要是對三個信號的控制處理：1、對驅動電路中橋芯片L298N的控制;2、對接近開關感應信號的處理;3對時鐘顯示的控制。三信號的緊密配合是此裝置無礙運行的基礎。

　　轉軸上對每個控制的感應信號通過接近開關傳輸給單片機，結合時間信號來判斷是否轉動轉軸。這是一個單獨模塊，是使用車載裝置傳感器，性能穩定。

　　整體邏輯：追蹤器一個工作周期分成18個時間段即：起點 7：00—8：00AM、8：00—8：30AM、8:30—9：00AM、9：00—9：30AM，9：30—10：00AM、3：30—5：00PM 、回到起點。每個點有相應的信號監控(接近開關)。轉軸的轉動是要得到兩個信號的確定(時鐘信號和傳感器器每點的接收信號)必須兩個條件同時滿足才能轉動。反之停止。

　　(一)對驅動電路中橋芯片L298N的控制

　　一個電機控制分為4個端口，輸出電壓控制端口(VSS)、電機轉向控制端口(IN1/IN2/IN3/IN4)、電機調速端口(PWM1/PWM2)、電機使能端口控制(ENA/ENB)。電機的驅動電壓為24V所以輸出電壓段的控制電壓也應為24V。

　　(二)對接近開關感應信號的處理

　　轉軸上對每個控制的感應信號通過接近開關傳輸給單片機，結合時間信號來判斷是否轉動轉軸。這是一個單獨模塊，是使用車載裝置傳感器，性能穩定。

　　(三)對時鐘顯示的控制

　　時鐘顯示是提供正常的時間計時和對傳感器信號的配合使用。有時分秒的鍵控操作功能。按鍵采用防抖程序，時間采用定時/計數器操作。

　　作者：毛紅凱 寧尚卿 韋明欽 李偉嘉 吳冬麗 李曉曉