发布时间：2018/7/24 16:53:46 来源：本站
目前国内外太阳能路灯主要采用固定安装方式，其全天的有效平均日照时间约为3.5小时。其余日照时间因太阳光光强不足或太阳能入射角小的原因而导致发电量大幅度下降。单轴追光装置输出特性是明显的非线性，极易受到外部环境的影响，同时电池板固定装置决定了一天之内受照射的平均量很低导致成本高。而太阳能路灯具有广泛的地域应用，对比单轴追光，双轴追光更能提高太阳能利用率，在降低成本、加快太阳能路灯的普及和提高太阳能利用率的条件下，其具有较高的研究意义。
本文设计的路灯控制系统如图1所示。通过声、光、红外等模块感知外界环境，传输给单片机并作出反馈，实现对电机的驱动以及路灯的智能调节，达到太阳能电池板跟踪式追光的要求。编写程序算法，使传感器与控制电路输出相应的控制信号驱动电机组配合。控制电池板的X轴的方位角和Z轴的高度角，使光线垂直射到电池板上，从而使太阳能的利用率达到最高。根据蓄电池两端的电压与最低阀值电压或与峰值电压的比较，使电路进行市电充电与太阳能涓流充电状态间的智能切换。且该系统能通过断电保护来防止蓄电池过冲过放以及电流反涌烧坏电路。实验室搭建模型如图2所示。
图1 太阳能路灯控制系统原理图
图2 太阳能双轴追踪系统实物图
1.机械运动装置；2.声控模块；3.控制装置；4.太阳能电池板；5.红外模块；
2.1 硬件总体介绍
该系统采用光线采集模块、声控模块、红外检测模块、市电切换模块、太阳能跟踪模块等组成。其中以AT89C51单片机为控制核心，主控制器主要完成对光照强度检测、太阳方位检测、定时、计数、中断程序处理、电机动作等控制。
2.2 双轴跟踪装置机械结构
双轴太阳跟踪装置的机械结构如图3 所示，以两个伺服电机分别控制转台，驱使高度角和方位角方向的旋转以达到平板时刻与太阳光线垂直的目的。跟踪轴为 X 轴，记方位角跟踪轴为 Z 轴。项目试验中太阳高度角的变化会导致步进电机与方位角电机的旋转。
图3 双轴太阳跟踪系统机械结构图
1.高度角跟踪轴（X轴）；2.方向角跟踪轴（Z轴）；
3.集热器支撑；4.高度角电机；5.方位角电机；
2.3 太阳光照强度检测模块
太阳能电池板和太阳位置偏差给出的传感信号，经信号处理单元放大处理后送到单片机中，由单片机进行处理后控制高度角直流电动机和方位角直流电动机转动，控制机构分别对太阳能电池板的俯仰与水平两个方向进行调整。
2.3 红外检测及光线采集模块
红外检测采用双稳态去抖动电路可以消除红外感应开关继电器触点的抖动信号并且避免单元控制器的误操作。光线采集模块通过光敏电阻对外部光线进行采样，将采集到的模拟号通过AT89C51芯片转换成数字信号，送单片机进行处理
2.4 市电切换模块
当单片机检测到蓄电池没有电时，这时单片机控制继电器断开蓄电池供电转而使用市电供电，当继电器的三个接口中联通蓄电池的断电时继电器中的开关会自动调换成市电。
2.5 蓄电池充放电
当系统检测到环境光充足，控制器就会进入充电模式。当系统检测到周围环境光线不足时，就会进入蓄电池给 LED灯供电模式。
3.1 自动追光模块程序
本模块是用来采集强弱光强从而实现追光的，部分程序如下所示。
unsigned char code FFW[8]={oxf1,oxf3, oxf2,oxf6,oxf4,oxfc,oxf8,oxf9};
{ unsigned int k;
while (t--)
{ for(k=o;k＜80;k++)
{}
}
}
main()
{ while (1)
{ jd=0;
if(h1==0&&h2==1)
{k=2;
motor ffw();//调用库函数；
}
if(h2==0&&h1&&1)
{k=1;
motor ffw();
}
}
}
3.2 声控模块程序
本模块是用来采集声音频率进而发送给单片机实现控制指令的，部分算法如下所示。
{
while(1)
if(ate==0)
{
temp=0x01;//赋值语句，将16进制数赋值给变量；
P0=temp;
delay(3000) ;
}
else
P0=0x00;
}
基于单片机的跟踪式太阳能路灯控制系统，能够实现高精度跟踪效果，以单片机为控制核心，双极轴太阳轨迹跟踪和相关模块结合的控制系统将会具有更好的稳定性和可靠性。
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