基于Atmega16的太阳能电池板光源控制系统设计方案

1.前言

目前太阳能已被不同程度地用在了多个领域，如电池领域，但普遍存在利用率不高的问题，很多场合下，电池板要么被安装成固定角度，要么只能按照固定角度偏转，没有充分使太阳光垂直照射到电池板上，降低了太阳能的利用率。

2.系统设计原理

设计采用光强比较法来跟踪太阳光源。整机装置包括：太阳能电池板、电源管理电路、光电管、单片机、电机驱动电路、步进电机以及机械转动平台。系统结构如图1所示。

系统工作原理如图2所示，在太阳能电池板边沿的中间位置分别安装一个光电管，根据太阳光照射到电池板对边两个光电管的角度(如图α、β)不相等，使得光电管1、2感受的光照强度不同从而产生大小不同的光电流，将光流转换成电压信号，通过比较采集后的电压信号，控制步进电机向电压大的方向转动。

3.系统硬件设计

3.1光强采集电路

系统使用灵敏度较高的3DU33光电管作为光强检测器件，其光电流大于2mA,发射极只需串接很小的电阻便可得到可被采集的电压，而且其响应时间<1ms,反应速度快。

需要注意的是，强光下，光电流较大，此时光电管发射极电阻不宜过大[2],否则各个光电管输出电压均趋于5V,系统不能检测出对边两只光电管的输出电压差。该设计中，R1使用330Ω，在冬天中午阳光照射下，测得输出电压已达到3.6V.

3.2 步进电机

设计使用5线四相减速步进电机28BYJ-48,减速比为1:64,步矩角为5.625°/64=0.087 89°，远小于不带减速比的步进电机，这是提高跟踪精度的很好选择。