国际电气、电子和仪器工程高级研究杂志
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| V. M. Ramaa Priyaa, Amit Kumar Singh 巴拉特大学，印度金奈600073 |
| 有关文章载于Pubmed，谷歌学者 |
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从各个角度来看，太阳能都是迄今为止最好的能源之一。但是有效地收集太阳能并不容易，因为太阳相对于地球是在运动的。太阳能电池板被安装在某个方向上，因此它们只能在太阳直接垂直于它们的持续时间内提供最大输出。本项目是为上述问题提供解决方案的尝试。使用该项目，太阳能电池板可以保持垂直于太阳几乎一整天。为了达到这一目的，需要将太阳能电池板倾斜到太阳运动的方向。首先，太阳的位置是被感知的，然后面板的标题是在那个方向。
索引词 |
| LAP视图，微控制器，MPLAB，电机驱动器，光学传感器，太阳能电池板，虚拟仪器。 |
介绍 |
| 我们有很多能源，我们经常使用我们的日常使用。我们正在使用最大数量的不可再生资源。这些来源不能保留。总有一天它会完成的。太阳是世界上最重要的能源之一，而且它永远不会枯竭。通过太阳能电池板，我们可以直接从太阳产生能量，这种由太阳产生的能量被称为太阳能。 |
| 从各个角度来看，太阳能都是迄今为止最好的能源之一。我们应该尽可能多地使用太阳能来满足我们的能源需求。但是有效地收集太阳能并不容易，因为太阳相对于地球是在运动的。只有当太阳与太阳能板垂直时，太阳能板才能提供最大功率输出。 |
| 通过这个项目，我们为上述问题的维护提供了一个解决方案。通过这种方式，太阳能电池板几乎一整天都能保持与太阳垂直。为了实现这一点，需要感知太阳的方向，然后面板就会朝那个方向倾斜。 |
| 为了感应太阳的方向，光电晶体管被安装在与携带太阳能电池板的其他框架相互垂直的中间两侧。输出电压被传递给信号调理电路，该电路将信号转换为数字信号，数字信号可作为微控制器的输入。 |
| 单片机从信号调理电路得到输入，计算出太阳的位置。然后，它将适当的信号传递给直流电机驱动电路，使电池板朝着太阳的方向移动。微控制器通过PC机接口电路将信号发送给PC机。PC机接收数据并在虚拟仪器界面上显示太阳能电池板的位置。本项目采用直流电机，其精度高，易于控制。 |
提出了系统 |
| 1)该系统利用太阳能等可再生能源发电。 |
| 2)依次转换为交流，并已给负荷。 |
| 3)电压可测。 |
| 4)太阳能电池板几乎可以保持与太阳垂直一整天。 |
框图 |
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硬件组件 |
4.1单片机pic (18lf45k22 i / p) |
| 微控制器是在单一集成电路上的小型计算机，包含处理器核心、存储器和可编程输入/输出外围设备。 |
| 微控制器用于自动控制产品和设备，如汽车发动机控制系统、植入式医疗设备、遥控器、打印、办公机器、电器、电动工具、玩具和其他嵌入式系统。主要用于工艺规程。它用于连续式过程。在单片机的帮助下，我们可以减少工作量，更容易地获得更多的工作产出。 |
| 还有一种程序存储器以NOR闪存或OTP ROM的形式也常包含在芯片上，还有一种典型的少量RAM。微控制器是为嵌入式应用设计的，与个人计算机或其他通用应用中使用的微处理器不同。 |
| 现在我们每天都在开发微控制器。与使用单独的微控制器、内存和输入/输出设备的设计相比，微控制器减小了尺寸和成本，从而可以经济地对更多的设备和过程进行数字控制。混合信号自动控制器是常见的，它集成了控制非数字电子系统所需的元件。 |
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| 对于这个项目，我们使用了一个40针PIC18LF45K22微控制器，这是一个PIC型微控制器。PIC是由Microchip Technology公司生产的改良哈佛体系结构微控制器系列，衍生自最初由通用仪器微电子部门开发的PIC1650。PIC最初指的是“外围接口控制器”。 |
| PICs微控制器由于其低成本、低成本或免费开发工具的广泛可用性以及串行编程(以及用闪存重新编程)功能而受到工业开发人员和业余爱好者的欢迎。它们也通常用于教育编程，因为它们通常带有易于使用的“图片逻辑器”软件。PIC微控制器具有诸如内置ADC之类的外围功能，需要从各种传感器获取信号。最大时钟频率为48MHz，因此比8051快。基于RISC和哈佛架构，因此更快。单片机采用嵌入式C语言编程。 |
4.2太阳能电池板 |
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| 利用太阳能电池可以直接从太阳中获得太阳能。太阳能电池是一种封装的、连接在一起的光伏电池。太阳能电池利用来自太阳的光能(光子)通过光伏效应来发电。太阳能电池板是一组太阳能电池。太阳能电池板可以作为一个更大的光伏系统的组件，在商业和住宅应用中产生和供应电力。每个面板在标准测试条件下的额定直流输出功率，通常范围为100到320瓦。光伏系统通常包括一组太阳能电池板，一个逆变器，有时还包括电池和或太阳能跟踪器和互联振荡器。 |
太阳能电池的理论与结构 |
| 太阳能电池板利用来自太阳的光能通过光伏效应发电。大多数模块使用基于晶圆的晶体硅电池或基于碲化镉或硅的薄膜电池。硅是地球上利用率最高的元素。而且它不会因为使用和加工而产生任何危害。模块的结构(承载)构件可以是顶层，也可以是底层。电池还必须防止机械损坏和受潮。大多数太阳能电池板都是刚性的，但也有基于薄膜电池的半柔性太阳能电池板。这些早期的太阳能电池板于1958年首次用于太空。 |
| 电气连接是串联进行的，以实现所需的输出电压和/或并联以提供所需的电流能力。从面板上带走电流的导线可能含有银、铜或其他非磁性导电过渡金属。这些电池必须通过电的方式相互连接，并与系统的其他部分相连。在外部，流行的地面光伏板使用MC3或MC4连接器，以方便与系统的其余部分进行防风雨连接。 |
4.3光学传感器- ldr |
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| 光学传感器的特点之一是它能够测量一个或多个光束的变化。这种变化通常是基于光强度的改变。当发生相位变化时，光传感器作为光电触发器，根据传感器的类型增加或减少电输出。 |
| 光学传感器既可以单点工作，也可以通过点分布工作。单点方法只需要一个相位变化就可以激活传感器。在分布概念方面，传感器沿一长串传感器或单个光纤阵列反应。 |
| 在这个项目中使用LDR作为光传感器。光依赖电阻器(LDR)或光敏电阻器是其电阻随入射光强的增加而减小的电阻器;换句话说，它具有光导性。光敏电阻器由高阻半导体制成。如果落在器件上的光的频率足够高，被半导体吸收的光子就会给予束缚电子足够的能量，从而跃入传导带。由此产生的自由电子(和它的空穴伙伴)导电，从而降低电阻。 |
| 光电装置可以是内在的，也可以是外在的。本征半导体有自己的载流子，并不是有效的半导体，例如硅。在本构器件中，唯一可用的电子在价带中，因此光子必须有足够的能量来激发电子穿过整个带隙。外源器件有杂质，也称为掺杂剂，并加入其基态能更接近导带;由于电子没有足够的跳跃距离，能量较低的光子(即波长较长，频率较低)足以触发该装置。如果一个硅样品的一些原子被磷原子(杂质)取代，就会有额外的电子用于导电。这是外部半导体的一个例子。光敏电阻器基本上就是光电管。 |
4.4电动机 |
| 电机是将电能转化为机械能的电气装置。这里我们使用的是一个直流电动机，通过直流电动机的帮助，我们通过旋转来控制太阳能电池板。 |
本项目直流电机的特点 |
| 4.4.1型-永磁微型直流电机 |
| 4.4.2电压- 5V连续 |
| 4.4.3电流- 110mA |
| 4.4.4转- 1500转 |
| 4.4.5齿轮-无 |
4.5电机驱动器 |
| 在这个项目中，我们使用直流电动机，但直流电动机不能直接连接到微控制器，因为它需要更高的电压和电流。这是用马达驱动的。它是建立使用npn电压晶体管- BC547。它作为一个接口设备，为电机提供所需的电力。直流电动机有极性，转动方向取决于电流的方向。 |
4.6电压测量 |
| 由于本项目只涉及直流电源，所以电压的测量相对简单。 |
| 电压可以用分电位电路测量。它将是模拟信号，可以给控制器的ADC。 |
软件工具 |
5.1 mplab ide |
| MPLAB IDE是一个软件程序，用于开发微芯片微控制器和数字信号控制器的应用程序。这种开发工具被称为集成开发环境或IDE，因为它提供了一个单一的集成“环境”来为嵌入式微控制器开发代码。我们过去用C或c++写程序。MPLAB集成开发环境是一个免费的集成工具集，用于开发使用Microchip的PIC和dsPIC微控制器的嵌入式应用程序。MPLAB IDE在MS Windows上作为一个32位应用程序运行，易于使用，并包括大量用于快速应用程序开发和超级调试的免费软件组件。MPLAB IDE还可作为额外Microchip和第三方软件和硬件开发工具的单一、统一的图形用户界面。在工具之间快速切换，从免费软件模拟器升级到硬件调试和编程工具都是在一瞬间完成的，因为MPLAB IDE对所有工具都有相同的用户界面。 |
5.2 ORCAD |
| 采用OrCAD进行电路设计。它是一种EDA(电子设计自动化)软件，结合了不同的工具，用于电子电路设计的各个阶段。OrCAD有原理图设计工具，PCB设计工具，当仿真模型可用时，也有仿真工具。 |
5.3鹰 |
| 原理图或电路图只是电路设计的技术表示。然而，要将一个电路设计实际构造成一个物理板，就需要一个PCB(印刷电路板)。PCB是放置和焊接不同组件的基础。PCB包含铜线或履带，在放置在电路板上的组件之间建立连接。下面的图片显示了一个PCB和一个PC与组件放置和焊接在其中。 |
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| 在物理制造PCB之前，必须确定所有组件的放置和排列位置，以及PCB走线如何连接不同的组件。这个过程就是PCB设计。 |
| 有不同的软件可用于PCB设计。EAGLE(易于应用的图形布局编辑器)是由CADSOFT公司创建的这样一个软件。EAGLE是一个易于使用，但非常强大的PCB设计软件。因此，它是中小型项目(包括学生项目)的理想选择。 |
5.4虚拟仪器 |
| Labview用于用户界面显示。LabVIEW(实验室虚拟仪器工程工作台)是美国国家仪器公司提供的一种可视化编程语言平台和开发环境。图形语言被命名为“G”。LabVIEW最初于1986年为Apple Macintosh发布，通常用于各种平台上的数据采集、仪器控制和工业自动化，包括Microsoft Windows、各种UNIX、Linux和Mac OS。 |
工作过程 |
| 我们在这个项目中使用了太阳能电池板。为了感知太阳的方向，两个光电晶体管安装在携带太阳能电池板的框架的两侧。这些光电晶体管的输出电压会随着太阳的方向而变化。该电压被传递给信号调理电路，该电路将信号转换为可作为微控制器输入的数字信号。 |
| 单片机从信号调理电路得到输入，计算出太阳的位置。然后，它将适当的信号传递给电机驱动电路，使电池板朝着太阳的方向移动。微控制器通过PC机接口电路将信号发送给PC机。PC接收数据并在虚拟仪器界面上显示太阳能电池板的位置。本项目采用直流电机，其精度高，易于控制。 |
结论 |
| 因此，通过使用这个项目，我们可以从太阳能电池板中提取最大功率。通过这种方法，我们可以很容易地节省太阳能。我们可以通过使用这个太阳追踪器来提高太阳能的效率和功率。我们可以在整个领域使用这种类型的仪器，因为如果我们要一次又一次地使用不可再生能源，总有一天它会结束。所以我们应该尽可能多地使用可再生能源。这种类型的项目非常有用，可以帮助我们提取100%的能源输出。 |
鸣谢 |
| 作者感谢巴拉特科学技术学院电子与仪器工程学院在这项工作中给予的支持。 |
参考文献 |
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