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4)L298N驱动器集成芯片………………………………………………………6页
5)39SH-29BBA六线电动机…………………………………………………………7页
6)续流二极管……………………………………………………………………8页
3.硬件设计方案……………………………………………………………………9页
4.软件设计方案………………………………………………………………………9页
三.原理图……………………………………………………………………………10页
四.总结…………………………………………………………………………………11页
五.参考文献……………………………………………………………………………11页
一、课程设计目的与意义
1.设计概述
随着新能源被重视和全球性的太阳能投资热潮涌动,太阳能以其不竭性和环保优势已成为当今国内外最具发展前景的新能源之一。
光伏(PV)发电技术在国外已得到深入研究和推广,我国在技术上也已基本成熟,并已进入推广应用阶段。
但太阳能存在着密度低、间歇性、光照方向和强度随时间不断变化的问题,这对太阳能的收集和利用装置提出了更高的要求。
槽式线聚焦系统,碟式点聚焦系统,菲涅尔线聚焦系统和塔式固定目标聚焦系统都展示了各自的优点。
国际上塔式系统在美国SolarTwo之后又出现了西班牙的PS10和PS20,2008年美国又一个新建项目esolar开始建设。
目前很多太阳能电池板阵列基本上都是固定的,不能充分利用太阳能资源,每一个系统都在不断的改变设计,采用新的设计方案。
还没有一个被公认的最佳方案。
因此,简化定日镜结构设计,使定日镜成本降低的同时简化了设计流程。
设计开发能自动追踪太阳光照的控制系统,是非常有价值的研究课题。
2.具体任务与设计要求
本课程设计的题目是“定日镜控制系统”任务是通过单片机控制实现具有跟踪太阳光方向功能的机械装置。
通过光敏元件对接收太阳光强弱的不同反应在电路中是引起电路中某些参数的变化,再通过单片机编程实现对机械部分的有效控制,对太阳光仰角的测量是由两个电动机分别完成水平和竖直方向的正转和反转来实现的。
二.设计方案
1.总体设计方案
太阳能光伏发电设备自动跟踪系统的光敏探测头(传感器)是用来检测太阳光强的。
当有偏差发生时,偏差信号经过模拟差压比较原理进行运算、比较和发出指令,产生高低电平。
高低电平指令通过I/O口传送到AT89C2051单片机中,再由AT89C2051单片机发出信号,输入到驱动机械部分转动推动电动机装置旋转(若为1则电动机正转,若为0则电动机反转),调整偏差,保证太阳能电池方阵正对太阳光,达到自动跟踪太阳的目的。
2.分块设计方案
(具体都包含哪些功能模块,每个功能模块的性能指标)
1.光敏电阻(传感器)
工作原理:
光敏探测头(传感器)是太阳能电池板跟踪系统的光信号接收器,它是利用光敏电阻在光照时阻值发生变化的原理,将2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的下方(光与电池板垂直时,一半可接收光,一半在下边)。
如果太阳光垂直照射太阳能电池板时,2个光敏电阻接收到的光照强度相同,它们的阻值完全相等,此时电动机不转动。
当太阳光方向与电池板垂直方向有夹角时,接收光强多的光敏电阻阻值减小,驱动电动机转动,直至2个光敏电阻上的光照强度相同。
性能指标:
控制灵敏度的高低直接影响跟踪精度。
光敏电阻光强比较法的优点在于控制精确,电路设计比较容易实现。
经过实验研究,选用质量轻、美观、耐腐蚀的铝合金材料,光电接收管经过严格的计算、定位,以保证其检测灵敏度。
2.LM324电压比较器
电压比较器(以下简称比较器)是一种常用的集成电路。
它可用于报警器电路、自动控制电路、测量技术,也可用于V/F变换电路、A/D变换电路、高速采样电路、电源电压监测电路、振荡器及压控振荡器电路、过零检测电路等。
单一单元原理图:
芯片引脚结构图:
引脚说明:
1脚OUTPUT12脚INPUT1-3脚INPUT1+4脚V+5脚INPUT2+6脚INPUT2-7脚OUTPUT28脚OUTPUT39脚INPUT3-
10脚INPUT3+11脚GND12脚INPUT4+13脚INPUT4-14脚OUTPUT4
OUTPUT是运算放大器的输出端,也是这个芯片的输出INPUT-是运算放大器的反向输入端,输出端输出的信号总与这个引脚的输入信号极性相反。
INPUT+是运算放大器的正向输入端,信号的输入与输出同向。
一般正向输入端作为信号的输入端,用反向输入端作为反馈,也有反过来的电路。
1.LM324是由四个独立的运算放大器组成的电路。
它设计在较宽的电压范围内单电源工作,但亦可在双电源条件下工作。
其特点如下:
●具有宽的单电源或双电源工作电压范围;
单电源3V~30V,双电源±
1.5V~±
15V
●内含相位校正回路,外围元件少●消耗电流小:
Icc=0.6mA(典型值,RL=∞)
●输入失调电压低:
±
2mV(典型值)●电压输出范围宽:
0V~Vcc—1.5V
●共模输入电压范围宽:
0V~Vcc—1.5V
3.AT89C2051单片机芯片引脚图
小巧,20管脚。
和MCS-51产品兼容;
2KB可重编程FLASH存储器(1000次);
.2.7-6V电压范围;
.全静态工作:
0Hz-24KHz.2级程序存储器保密锁定.128*8位内部RAM.15条可编程I/O .两个16位定时器/计数器 .6个中断源 .可编程串行通道 .高精度电压比较器(P1.0,P1.1,P3.6) .直接驱动LED的输出端口·
低功耗空载和掉电方式
AT89C2051芯片的20个引脚功能为:
1.Vcc:
电源电压。
2.GND:
地。
3.P1口:
P1口是一8位双向I/O口。
口引脚P1.2~P1.7提供内部上拉电阻。
P1.0和P1.1要求外部上拉电阻。
P1.0和P1.1还分别作为片内精密模拟比较器的同相输入(AIN0)和反相输入(AIN1)。
P1口输出缓冲器可吸收20mA电流并能直接驱动LED显示。
当P1口引脚写入“1”时,其可用作输入端。
当引脚P1.2~P1.7用作输入并被外部拉低时,它们将因内部的上拉电阻而流出电流(IIL)。
P1口还在闪速编程和程序校验期间接收代码数据。
4.P3口:
P3口的P3.0~P3.5、P3.7是带有内部上拉电阻的七个双向I/0引脚。
P3.6用于固定输入片内比较器的输出信号并且它作为一通用I/O引脚而不可访问。
P3口缓冲器可吸收20mA电流。
当P3口引脚写入“1”时,它们被内部上拉电阻拉高并可用作输入端。
用作输入时,被外部拉低的P3口引脚将用上拉电阻而流出电流(IIL)。
P3口还用于实现AT89C2051的各种功能,如下表10-1所示。
P3口还接收一些用于闪速存储器编程和程序校验的控制信号。
5.RST:
复位输入。
RST一旦变成高电平,所有的I/O引脚就复位到“1”。
当振荡器正在运行时,持续给出RST引脚两个机器周期的高电平便可完成复位。
每一个机器周期需12个振荡器或时钟周期。
6.XTAL1:
作为振荡器反相放大器的输入和内部时钟发生器的输入。
7.XTAL2:
作为振荡器反相放大器的输出。
分时复用的P3口功能:
AT89C2051的结构框图
AT89C2051是一带有2K字节闪速可编程可擦除只读存储体(EEPROM)的低电压,高性能8位CMOS微型计算机。
如图10.2所示。
它采用ATMEL的高密非易失存储技术制造并和工业标准MCS—51指令集和引脚结构兼容。
通过在单块芯片上组合通用的CPL1和闪速存储器,ATMELAT89C2051是一强劲的微型计算机,它对许多嵌入式控制应用提供一高度灵活和成本低的解决办法。
4.L298N驱动集成芯片
芯片原理图
L298N芯片引脚图
芯片原理图
使用说明:
板上的ENA与ENB为高电平时有效,只有当ENA与ENB为高电平时,电机才旋转,否则电机不旋转,这里的电平指的是TTL电平,ENA为IN1和IN2的使能端ENB为IN3和IN4的使能端。
当ENA=1,IN1=1,IN2=0时电机1正转,
ENA=1,IN1=0,IN2=1时电机1反转。
同理,当ENB=1,IN1=1,IN2=0时电机2正转,
ENB=1,IN1=0,IN2=1时电机1反转。
OUT1,OUT2接电机1,OUT3,OUT4接电机2,POWER接直流电源,注意正负,电源正端为VCC,电源负端为GND。
5.39SH-29BBA六线电动机
品牌
三菱
类别
微型步进电机
安装形式
卧式
型号
39SH-29BAA
适用范围
升降机
步进电机12V1.8deg.75Ω0.16A6线
步进电动机的主要性能指标有:
(1)步距精度。
我国生产的步进电动机的步距精度一般在±
10~±
30分的范围,有些可达±
2~±
5分。
(2)最大静转矩。
用以衡量步进电动机带负载的能力。
(3)起动频率。
是使步进电动机能够由静止定位状态不失步地起动,并进入正常运行的控制脉冲最高频率。
在电动机空载情况下,称为空载起动频率。
在有负载情况下,不失步起动所允许的最高频率将大大降低。
(4)连续运行频率。
步进电动机起动后,其转速将跟随控制脉冲频率连续上升而不失步的控制脉冲的最高频率称为连续运行频率的最高工作频率。
步进电动机的连续运行频率随负载的增大而下降,但步进电动机连续运行频率远高于其起动频率
大电容并联小电容与电源连接的原因:
理想的电容,其阻抗随频率升高而变小(R=1/jwc),但理想的电容是不存在的,由于电容引脚的分布电感效应,在高频段电容不再是一个单纯的电容,更应该把它看成一个电容和电感的串联高频等效电路,当频率高于其谐振频率时,阻抗表现出随频率升高而升高的特性,就是电感特性,这时电容就好比一个电感了。
相反电感也有同样的特性。
大电容并联小电容在电源滤波中非常广泛的用到,根本原因就在于电容的自谐振特性。
大小电容搭配可以很好的抑制低频到高频的电源干扰信号,小电容滤高频(自谐振频率高),大电容滤低频(自谐振频率低),两者互为补充。
理论上我们两个电容并联的容值是他们的和,但是在实际应用中,我看到有人把不同容值的两个磁片电容并联使用,想让容值大的虑掉低频,容值小的虑高频。
我们在做板子的电源插口的时候也是这么做的,用100uF的极性电容在并联一个0.1uF的电容。
理由是,实际的电容可以看成是由电阻,电感
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