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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
課 題 名 稱：自動(dòng)跟蹤太陽智能型太陽能系統(tǒng)設(shè)計(jì)
學(xué) 生 姓 名：
指 導(dǎo) 教 師：
所 在 學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院
專 業(yè) 名 稱： 機(jī)械制造及其自動(dòng)化
課題
名稱
自動(dòng)跟蹤太陽智能型太陽能系統(tǒng)設(shè)計(jì)
課題來源
社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐
課題類型
工程設(shè)計(jì)類
選題的背景及意義
太陽能作為一種新能源，它與常規(guī)能源相比有三大優(yōu)點(diǎn)：第一，它是人類可以利用的最豐富的能源；第二，地球上，無論何處都有太陽能，可以就地開發(fā)利用，不存在運(yùn)輸問題，尤其對交通不發(fā)達(dá)的農(nóng)村、海島和邊遠(yuǎn)地區(qū)更具有利用的價(jià)值；第三，太陽能是一種潔凈的能源。目前人類只利用太陽能有三大技術(shù)領(lǐng)域，即光熱轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換和光化轉(zhuǎn)換，此外，還有儲能技術(shù)。
人類對于再生性能源的需求在石化原料日漸耗盡的同時(shí)日受重視。太陽能利用是個(gè)源源不絕的絕佳能源替代方案，因?yàn)槊刻焯柾渡涞降厍虮砻娴哪芰看笥诘厍蛩璧囊蝗f倍以上。 太陽能電池自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的開發(fā)與研究，提高了太陽能電池板的發(fā)電效率，達(dá)到了低成本、高精度、使用靈活的要求，為大規(guī)模使用太陽能發(fā)電，合理利用能源進(jìn)行了有益的探索。
研究內(nèi)容擬解決的主要問題
太陽能作為一種清潔無污染的能源，發(fā)展前景非常廣闊，太陽能發(fā)電已成為全球發(fā)展速度最快的技術(shù)。然而它也存在著間歇性、光照方向和強(qiáng)度隨時(shí)間不斷變化的問題，這就對太陽能的收集和利用提出了更高的要求。目前很多太陽能電池板陣列基本上都是固定的，沒有充分利用太陽能資源，發(fā)電效率低下。據(jù)實(shí)驗(yàn)，在太陽能光發(fā)電中，相同條件下，采用自動(dòng)跟蹤發(fā)電設(shè)備要比固定發(fā)電設(shè)備的發(fā)電量提高35％ ，因此在太陽能利用中，進(jìn)行跟蹤是十分必要的!但是太陽能的利用受地形、地勢、位置、云雨等自然條件的影響很大，由于太陽能電池的成本相對較高而轉(zhuǎn)化成電能的效率又太低，得不到普及利用。
自動(dòng)跟蹤太陽智能型太陽能系統(tǒng)設(shè)計(jì)是為了解決太陽能轉(zhuǎn)換效率低的問題，為了更大程度的利用太陽能。陽光照射的角度不固定，要想達(dá)到最大的集熱效果，太陽能集熱板應(yīng)和太陽光線保持垂直。本設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一種自動(dòng)跟蹤太陽的機(jī)械和控制系統(tǒng)，使太陽能集熱板能隨太陽光線的移動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，保持集熱板與太陽光線基本垂直。此系統(tǒng)能使太陽能電池板始終對著太陽，保持最大的發(fā)電效率，具有低成本、免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，有較好推廣應(yīng)用價(jià)值。
研究方法技術(shù)路線
本課題所研究的是自動(dòng)跟蹤太陽智能型太陽能系統(tǒng)，機(jī)械部分主要由電池板支架，底座和步進(jìn)電機(jī)構(gòu)成，機(jī)械裝置由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可使電池板在水平方向360度和垂直方向0～80度之間自由旋轉(zhuǎn)?？刂撇糠种饕葾T89C51單片機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成。
跟蹤系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)大致為大齒輪固定在底座上，主軸和支撐軸承安裝在底座上面，主軸相對于底座可以轉(zhuǎn)動(dòng)，小齒輪與大齒輪嚙合，小齒輪連接步進(jìn)電機(jī)1的輸出軸。步進(jìn)電機(jī)1固定在轉(zhuǎn)動(dòng)架上，轉(zhuǎn)動(dòng)架以及支架固定安裝在主軸上，接收器、步進(jìn)電機(jī)2安裝在支架上面，步進(jìn)電機(jī)2的輸出軸連接在接收器上。
機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的工作原理為用2個(gè)步進(jìn)電機(jī)分別對高度角和方位角2個(gè)方向進(jìn)行控制。跟蹤器的方位軸垂直地平面，控制水平方向；另一根軸與方位軸垂直稱為俯仰軸，控制垂直方向。兩軸分別套上一大齒輪，大齒輪與小齒輪連接，小齒輪再與2個(gè)步進(jìn)電機(jī)的主動(dòng)輪分別相接。工作時(shí)，太陽跟蹤器根據(jù)太陽運(yùn)動(dòng)的位置，通過方位軸轉(zhuǎn)動(dòng)改變方位角來改變水平方向，通過俯仰軸作俯仰運(yùn)動(dòng)改變接收平臺的傾斜角來改變垂直方向，從而使太陽光線與接收平臺垂直，以達(dá)到跟蹤的目的。
目前跟蹤系統(tǒng)控制部分采用AT89C51單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制核心，統(tǒng)大都采用了兩種追蹤模式：光強(qiáng)比較法追蹤模式和太陽角度追蹤模式。在光強(qiáng)比較法追蹤模式下，利用特殊的裝置通過光電二極管的比較電路來判斷太陽的方位，配合電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)從而達(dá)到了追蹤太陽的目的。太陽角度追蹤模式下：主要是通過軟件計(jì)算當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)靥柛叨冉呛吞柗轿唤?，再配合機(jī)械裝置來實(shí)現(xiàn)對太陽的追蹤。
本課程設(shè)計(jì)采用光強(qiáng)比較法追蹤模式，通過光敏電阻的比較電路來判斷太陽的方位，配合電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)從而達(dá)到了追蹤太陽的目的。
研究的總體安排和進(jìn)度計(jì)劃
周次 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求
1 了解設(shè)計(jì)的基本要求，查閱相關(guān)資料
2 查閱相關(guān)資料，寫開題報(bào)告
3 外文資料翻譯
4 設(shè)計(jì)方案比較選擇
5 機(jī)械總體設(shè)計(jì)
6 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算
7 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算
8 支架體設(shè)計(jì)
9 支架體設(shè)計(jì)
10 電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)
11 繪制機(jī)械裝配圖
12 繪制機(jī)械零件和電路圖圖
13 撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
14 撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
15 答辯準(zhǔn)備
16 答辯
主要參考
文獻(xiàn)
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指導(dǎo)教師
意 見
指導(dǎo)教師簽名：
年 月 日
教研室意見
學(xué)院意見
教研室主任簽名：
年 月 日
教學(xué)院長簽名：
年 月 日