折叠式太阳能电池板追光系统的设计

编号 ：毕业论文 (设计 )题 目 折叠式太阳能电池板追光系统的设计指导教师 王志坤学生姓名学 号专 业 机械设计制造及其自动化教学单位 德州学院机电工程学院 （盖章）二 O 一四年五月五日德州学院毕业论文（设计）开题报告书2014 年 01 月 17 日院（系） 机电工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化姓 名 学 号论文（设计）题 折叠式太阳能电池板追光系统的设计一、选题目的和意义随着经济的发展，化石能源不断较少，环境污染越来越严重，太阳能电动自行车的研究与设计已经成为发展的趋势，大力发展太阳能电动车有着重大的意义。与此同时，人们对电动车的品质要求也越来越高。目前市场上的电动车的车把比较单一，骑车久了容易产生疲劳。如果研究一种像汽车方向盘一样的车把，结合舒适的座椅将大大提高骑车的舒适性，减少人们的疲劳。所以装有汽车方向盘似的车把的太阳能电动自行车有着环保节能舒适性高等诸多优点。二、本选题在国内外的研究现状和发展趋势目前，关于电动自行车研究的研究热点主要集中在技术、驱动技术、控制技术、电池充电和能量回收技术等领域，并且取得了很大的成绩。关于车架的结构优化设计方面则鲜有系统的文献报道，文献数量少，有很多地方需要进一步探讨，做更深入的研究。进一步优化车体的结构将成为主要的研究课题。所以研究一种新型的电动车车把有着很高的必要性，装有汽车方向盘似的太阳能电动自行车以其更高的舒适性将赢得广阔的市场。三、课题设计方案本文是关于太阳电池板 （以下统称电池板） 的设计， 对于传动装置精度的要求比较高；电池板的设计尽量重量要轻，以便轻松安装。在设计过程中同时也要注意提高装配精度，精度不高会造成不必要摩擦，造成噪声和能量损失。本文立足实现电池板高效的同时注重提高机械传动系统精度，能保证电池板的长期使用。四、计划进度安排2014.01.05-2014.01.30 确定课题的研究方向，写好开题报告。2014.03.20-2014.04.01 根据自己的研究方向收集资料，询问指导老师。2014.04.02-2014.04.06 通过自己收集的资料及指导老师的指导列一个提纲。2014.04.07-2014.04.13 通过自己整理的资料、老师的指导及创新思路写一篇草稿论文，写完后交给老师审阅。2014.04.14-2014.04.18 根据老师的指导修改论文，并交给老师检阅发现不足处完善。2014.04.19-2014.04.22 根据修改后的草稿论文按照模板写正式论文。2014.04.23-2014.04.26 写完论文后和指导老师一起修改完善至完美。准备答辩。五、主要参考文献[1] 禹天福 . 胶体推进剂的研究与应用 [J]. 导弹与航天运载技术， 2002， 70～ 80. [2] 董振利 . 基于 DSP与 dspic 的数字式太阳能电池阵列模拟器研究 [D]. 合肥：合肥工业大学， 2000， 80～ 100. [3] 王培荣 . 太阳能自行车的追光分析研究 [D]. 山东大学 ,2009,90 ～ 100. [4] 张惠军 . 科氏力质量流量计在凝胶推进剂火箭发动机试车中的应用 [J]. 火箭推进，2006 ， 55～ 66. [5] 郭文川 刘兴林 太阳能电池板自动追光系统的研究实验技术与管理 [J],2010, 15 ～ 25. [6] 赵玉文 . 太阳能光伏技术的发展概况。第五届全国光伏技术学术研讨会论文集 [J],1998. 20 ～ 30. 指导教师意见及建议：签名年 月 日教学单位领导小组审批意见：组长签名：年 月 日德州学院毕业论文（设计）中期检查表院 (系 )： 机电工程学院 专业： 机械设计制造及其自动化 2014 年 03 月 26 日毕业论文（设计）题目：折 叠 式 太阳能电池板追光系统的设计学生姓名 学 号指导教师 王志坤 职 称 讲师计划完成时间： 2014 年 4 月 26 日毕业论文（设计）的进度计划 ：2014.01.01-2014.01.30 确定课题的研究方向，写好开题报告。2014.03.20-2014.04.01 根据自己的研究方向收集资料，询问指导老师。2014.04.02-2014.04.06 通过自己收集的资料及指导老师的指导列一个提纲。2014.04.07-2014.04.13 通过自己整理的资料、老师的指导及创新思路写一篇草稿论文，写完后交给老师审阅。2014.04.14-2014.04.18 根据老师的指导修改论文，并交给老师检阅发现不足处完善。2014.04.19-2014.04.22 根据修改后的草稿论文按照模板写正式论文。2014.04.23-2014.04.26 写完论文后和指导老师一起修改完善至完美。准备答辩。完成情况：到现在为止，通过自己查阅相关资料和老师的悉心指导，论文已基本完成。指导教师评议：评议人：年 月 日备注：目录摘要及关键词 . 11 引言 . 11.1 选题的目的和意义 11.2 国内外研究现状 12 追光系统的硬件设计 . 32.1 硬件系统的整体设计思路 32.2 ARM920T 控制器 . 32.3 太阳能电池板和液晶触摸屏 . 32.4 PSD 选型 . 52.5 追光系统机械机构设计及整体电机选型 . 53 追光系统控制电路设计 64 追光系统软件设计 65 折叠式设计 65.1 折叠的必要性 . 75.2 方案的提出 . 85.3 折叠式设计方案 . 11 6 结论 12 参考文献 . 13 致谢 . 15 德 州 学 院 机 电 工 程 学 院 2014 届 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 专 业 毕 业 论 文 （ 设 计 ）1 折叠式太阳能电池板追光系统的设计（德州学院机电工程学院 山东德州 253023 ）摘 要： 为了达到提高太阳能电池板的工作效率的目的，设计了一种基于 ARM920T的折叠式太阳能电池板自动追光系统地太阳能电池板。该系统以 ARM920T处理器为控制器，根据二维光位置敏感探测器 PSD的电流输出量定位电池板绕竖直轴和水平轴转动地方向和角度， 最后， 由 2 个步进电机驱动双轴跟踪系统，使之达到自动追光的目的。经测试表明，该系统运行稳定、可靠，具有美好得应用前景。关键词 ： 太阳能电池板； 追光系统； ARM920T ； PSD1 引言1.1 选题得目的及意义太阳能作为二十一世纪新兴的新能源之一，具有比传统能源无法比拟的优势，具有分布广、成本低、无污染等优点。然而它也有自己本身带来的不足，比如空间分布不均、稳定性差以及密度小，导致太阳能的利用效率较低，因此如何高效的利用太阳能为人类服务近年来成为世界各国研究的热点。理论分析表明，太阳的精确跟踪与非跟踪相比，能量得接收率相差 37.7％ [1]。因此如何更加精确的追踪太阳能在空间中的分布是提高太阳能利用效率得有效途径之一。到现在为止，太阳跟踪得方式主要是光电式及机械式。光电式是被动跟踪，精度较低，而机械式是主动跟踪，它的原理为通过程序确定出太阳在一天之中运动地轨迹，控制步进电机来追随太阳的运动轨迹及角度。到现在为止，国内的大多数都采用机械式进行跟踪这个办法中因为无检测机构，导致累计误差逐渐增大，效果差强人意。对于机械式太阳追踪及光电式太阳追踪方法的不足，这篇论文提出了采用 ARM920T 的内核 S3C2440处理器以及敏感探测器 (PSD)得太阳运动轨迹追踪系统，因此，这样就能提高太阳能的使用效率。1.2 国内外研究现状日本是世界上太阳能开发利用第一大国，也是太阳能应用技术强国。日本太阳热能的利用，从 1979 年第二次石油危机后开始， 1990 年进入普及高峰。太阳能技术日益创新，能量转换率不断提高， 成本也是新能源中最低的。 日本将太阳能的利用分为太阳光能和热能两种。太阳光能发电，是利用半导体硅等将光转化为电能。从 2000 年起， 日本太阳能发电量一直居世界首位， 2003 年太阳能发电装机容量约为 86 万千瓦， 占世界太阳能发电装机容量的 49.1%，并计划到 2010 年达到 482 万千瓦，增加约 6 倍。德国对太阳能资源的利用可追溯到 20 世纪 70 年代， 现在德国已经在太阳能系统的开发、生产、规划和安装等方面积累了大量经验，发明了一系列高效的太阳能系统。 1990 年德国政府推出了“一千屋顶计划” ，至 1997 年已完成近万套屋顶系统，每套容量 1～ 5 千瓦，累计德 州 学 院 机 电 工 程 学 院 2014 届 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 专 业 毕 业 论 文 （ 设 计 ）2 安装量已达 3.3 万千瓦。根据德国联邦太阳能经济协会的数字，在过去的几年中，德国太阳能相关产品的产量增加了 5 倍，增速比其他国家平均水平高出一倍。另据德新社报道，全球最大的太阳能发电厂已在德国南部巴伐利亚州正式投入运营。 这家太阳能发电厂投资 7000 万欧元，占地 77 万平方米，发电总容量达 12 兆瓦，能为 3500 多个家庭供电。截至 2005 年年底，德国共有 670 万平方米的屋顶铺设了太阳能集热器，每年可生产 4700 兆瓦的热量。已用4%的德国家庭利用了清洁环保、用之不竭的太阳能，估计每年可节约 2.7 亿升取暖用油。目前，美国太阳能光伏发电已经形成了从多晶硅材料提纯、光伏电池生产到发电系统制造比较完备的生产体系。 2005 年，美国光伏发电总容量达到 100 万千瓦，排在日本和德国之后，居世界第 3 位。为了降低太阳能光伏发电系统的生产成本，美国政府最近制定了阳光计划，大幅度增加了光伏发电的财政投入，加快多晶硅和薄膜半导体材料的研发，提高太阳能光伏电池的光电转化效率。目前，美国正在新建几座新的太阳能电站。预计到 2015 年，美国光伏发电成本将从现在的 21～ 40 美分 / 千瓦时降到 6 美分 / 千瓦时， 届时， 太阳能光伏发电技术的竞争力将会大大增强。太阳能在能源发展中占有相当的优势，据美国博士对世界一次能源替代趋势的研究结果表明，到 2050 年后，核能将占第一位，太阳能占第二位， 21 世纪末，太阳能将取代核能占第一位，很多国家对太阳能的利用加强了重视。意大利 1998 年开始实行“全国太阳能屋顶计划” ，将于 2002 年完成，总投入 5500 亿里拉，总容量达 5 万千瓦。印度也于 1997 年 12 月宣布，将在 2002 年前推广 150 万套太阳能屋顶系统。法国已经批准了代号为“太阳神 2006”的太阳能利用计划，按照该计划，每年将投入 3000 万法郎资金，到 2006 年，法国每年安装太阳能热水器的用户达 2 万家。我国由建设部制定的《建筑节能“九五”计划和 2010 年规则》中已将太阳能热水系统列入成果推广项目。目前我国太阳能热水器的推广普及十分迅速， 1997 年销售面积近 300 万平方米， 数量居世界首位。 全国从事太阳能热水器研制、 生产、 销售和安装的企业达 1000 余家，年产值 20 亿元。根据我国 1996～ 2020 年太阳能光电 PV（光伏发电）发展计划，在 2000 年和 2020 年的太阳能光电总容量将分别达到 6.6 万千瓦和 30 万千瓦。在联网阳光电站建设方面， 计划 2020 年前建成 5 座 MW级阳光电站。 由国家投资 1700 万元修建的西藏第三座太阳能电站——安多光伏电站，总装机容量 100 千瓦，于 1998 年 12 月建成发电。这也是世界海拔最高、中国装机容量最大的太阳能电站。总之，大力发展太阳能利用技术，使节约能源和保护环境的重要途径。2 追光系统硬件设计德 州 学 院 机 电 工 程 学 院 2014 届 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 专 业 毕 业 论 文 （ 设 计 ）3 2.1 总体硬件系统设计思路分析太阳能运动轨迹自动追踪系统的硬件大部分包括太阳能电池、 ARM920T 控制器、 步进电机驱动器、 PSD 探测器、双轴机械支架以及液晶触摸屏、步进电机等。如图 1 所示。 PSD 探测器是用来检测电流，这些电流是由于太阳光线照射到太阳能电池板上产生的。然后它将在太阳能电池板上产生的电流送到 ARM920T 控制器中，进行 ADC 模数转换，由控制器ARM920T 得出太阳的位置 ;然后把控制量送到步进电机驱动器，凭借驱动步进电机的控制系统，来实现竖直和水平轴机械支架的转动，从而达到了调整太阳能电池板得状态 (即方向角和俯仰角 )的目的，使太阳能电池板与太阳光线垂直，这样，太阳能电池板就能够最大限度的接收太阳能。 为了提高人机交互功能力， ARM920T 处理器将采集和控制结果使之在液晶触摸屏显示。2.2 ARM920T 控制器系统中处理器采用韩国三星公司的 ARM920T 内核处理器 S3C2440，它包括了独立得 16 KB 指令缓存以及 16 KB 数据缓存、 LCD 控制器、 MMU 、 8 通道 A/D 控制器、存储管理器、Antiflash 启动加载器、 24 个外部中断源和 130 个通用 I/() 端口 [2] 。 S3C2440主要作是收集光线位置数据，这种光线的位置数据由 PSD 探测器输出所得。它的作用还有要进行模拟计算后发出控制的命令，把这个命令传输给步进电机驱动器。2.3 太阳能电池板和液晶触摸屏太阳能电池板PSD传感器 ADCARM920T控制器双轴机械支架步进电机步进电机驱动器液晶触摸屏图 1 系统硬件组成框图太阳能电池板选择了上海市欣通太阳能有限公司生产地 XMT-U10 型太阳能电池板。它德 州 学 院 机 电 工 程 学 院 2014 届 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 专 业 毕 业 论 文 （ 设 计 ）4 的标准功率 10 W，峰值电流 0.50 A,开路电压 22.5 V，峰值电压 15.0 V，短路电流 0.65 A，尺寸 350mm x295max 20 mm，质量 1.5kg。择用 90cm。触摸液晶屏显示地是收集得控制结果以及数据。因为 ARM920T 本身存在 LCD 控制器 [3]，使之可以相当方便的将 ARM920T 和 LCD相连接。图 2 二维 PSD 光敏面形状与电极位置图2.4 PSD选型PSD 型是一种新的光电横向效应器， 与传统的摄像设备即光电摄像器和固体摄像管相比，具有响应快、分辨率比较高、没有测量死区、电路容易等各种各样的优点 [4]。这篇文章收集的是改良后的分割型二维 PSD，光敏面积长 2m2 地正方形，它的光敏形状以及电极分布如图 2 所示，它的相同广义雷诺数不同撞击角时凝胶模拟液的液膜总体状态图和液膜的总体形状照片分别如图和图 4。它的原理是入射光线照射到光敏面上某一点的时候，从而引导光生载流子在薄层中向各个方向不断的移动，这种流动是用 2 个正交分量表示的，即平行于 x 轴方向的分量 Ix 以及平行于 Y 轴方向的分量 Iy 表示电流， 且 Ix+I y=I(其中 I 为光生总电流 )。根据每个电极上所产生地电流就可以由式 (1)和 (2)计算出光在某一个点在 PSD 光敏面上地位置 (x,y) [5] 德 州 学 院 机 电 工 程 学 院 2014 届 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 专 业 毕 业 论 文 （ 设 计 ）5 2121112221212112)()()()(yyxxyxyxyyxxyxyxIIIIIIIIyIIIIIIIIx本系统采纳上海光欧科技有限公司地 HY2021 型二维 PSD 探测器。它的主要参数是有效光敏面积 20 mm x 20 mm;分辨率是 2pm，光谱响应的范围是 380-1100 nm，响应的时间是2FIS，工作温度范围是 10～ 60℃ 。5 15 2010 25 30 35 40 45 50-20-1001020图 3 相同广义雷诺数不同撞击角时凝胶模拟液的液膜总体状态图图 4 液膜的总体形状照片德 州 学 院 机 电 工 程 学 院 2014 届 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 专 业 毕 业 论 文 （ 设 计 ）6 2.5 追光系统机械机构设计及电机选型2.5.1 追光系统机械机构设计本文讨论的是如何使用追踪太阳轨迹的办法，就是太阳能电池板通过绕竖直轴和水平轴双方向动作从而改变系统地俯仰角以及方向角。本双轴折叠式自动追踪太阳轨迹的系统地机械部分是由太阳能电池板 (贴有 PSD)、凸轮、蜗轮蜗杆减速机构、 T 型支架、连杆、和步进电机 [6] 组成。把蜗轮蜗杆减速器减速后步进电机 A 会驱动 T 型支架 (装有竖直轴 )来实现水平方向的转动，即调正方位角。在此系统中，涡轮蜗杆地减速比为 45%。凸轮机构转动是由步进电机 E 带动的，这样就能使太阳能电池板能够绕水平方向转动，即调正俯仰角。通过对于步进电机地控制，从而达到了对太阳能电池板进行方向角和俯仰角地控制得目的，这样就使太阳能电池板与太阳光线始终保持垂直状态。制作地太阳自动追随轨迹系统的机械部分实物如图 5 所示。2.5.2 步进电机简介及其选型图 6 是电机驱动器的电路图。步进电机在常用的机电控制系统中是使用最多执行机构，是脉冲信号转化为角位移的中转站。即当步进电机驱动器接收到一个脉冲信号的时候，步进电机就会转动一个步距角。选择步进电机时候主要考虑参考电机的速度、电机地步距角和电机地力矩 3 个参数 [7] 。对本系统的载荷进行分析之后，选用型号为 57BYUH50-410A 和 58BY UH95-410A 地两相步进电机。它的主要参数有额定电压 3.5 V，额定电流 2.0 A，步距角 1.5，最大的保持力矩分别为 1.26 N ·m 和 2.21 N ·m，定位转矩分别为 0.1 N ·m 以及 0.1N· m，转动惯量分别为 45 N· m 和 55N· m。3 追光系统控制电路设计根据电机型号及系统的要求，从而确定选择步进电机驱动器，并设计相关的硬件电路。本系统以联想公司地 TB6060 驱动芯片做为系统的核心来设计驱动电路 [8]。 TB6060 耐压为DC40 V，电流均值 3.5 A，它可实现 1/2 ,1/4 ,1/8 ,1/16 等各种细分。设计的驱动电路主要部分是步进电机驱动电路、步进电机控制信号电路和步进电机半流电路 3 部分。4 追光系统的软件设计图 7 是太阳电池板自动追光方法流程图。系统软件是基于 Linux2.6 内核设计地地，其中Bootloader 选用 U-Bootl1.6 步进电机驱动和 A/D 转换均以模块方式加载进内核， Qt 编写图形用户界面 U 为 0 统在上电初始化以后， 在 Linux 下执行 Qt 应用程序启动后， 便开始自动追光，凭借自动调整太阳能电池板角度，从而使太阳能电池板与太阳光线相垂直。德 州 学 院 机 电 工 程 学 院 2014 届 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 专 业 毕 业 论 文 （ 设 计 ）7 当太阳能电池板与太阳光线垂直时， PSD 地 x 方向和 y 方向的电流之差均是 0。若各方向电流地差值不为 0，则需调整各轴角度。由 ARM920T 自动采集 PSD 探测器的 x 轴和 y 轴方向的 4 个电流 (I x1， I x2， I y1， I y2 ）并计算 I x1-I x2 以及 I y1-I y2; 根据 I x1-I x2 和 I y1-I y2 是小于还是大于 0，确定水平轴和竖直轴转动地方向 ; 然后控制该轴地步进电机使其转动一定角度后再采集电流地差值，确定下一步转动方向。为了防止太阳能电池板不断的晃动，可设计一定地延时时间，例如每隔 20 min 采集一次，抑或设置一个阂值，当两端电流之差地绝对值大于该阂值的时候才使电机有所动作。5 折叠式的设计5.1 折叠的必要性太阳能电池板主要用于采集太阳光子。随着现代科技的发展，太阳能电池板的形式日趋多样，电子技术的应用量也越来越大，电源的获得和电源的补给已经成为一种新的问题。普通的电池电量有限，不可大量携带，已经无法满足现代社会的需求。携带的方便性与实用性是野外活动队太阳能电池板能否得到更为广泛使用的关键因素。本次折叠式太阳能电池板的设计与使用不仅解决了携带不方便的问题。而且还在一定程度上解决了不良天气给太阳能电池板的带来的损耗，比如酸雨、冰雹等。图 5 双轴跟踪系统结构图德 州 学 院 机 电 工 程 学 院 2014 届 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 专 业 毕 业 论 文 （ 设 计 ）8 5.2 现有的边框分析创意公司出产的太阳能电池板，目前是铝合金边框电池板，功能方面一方面满足组装大型发电系统，另一方面简易便携是的发电系统 [9]。所以设计边框比较粗糙。在铝合金边框的地方，不能圆滑过渡，易刮伤人。我们要设计一个包角，把锋利的角护起来。为了最大程度利用太阳能电池板，铝合金边框压在太阳能电池板上的厚度很薄，只有1.5mm，压边宽度只有 4.5mm。5.2.1 方案的提出根据上面分析，设计要从牢固性、美观性为重点出发，并考虑要增加一个科改变角度的支撑。材料选用软塑料，利用材料的可塑性，从外面包紧电池板四角。为了提高电池板的效率，所以铝合金的压住电池板的压边要尽量小，只有 3mm。厚度只有 1.5mm。这样就导致包角难以扣住边框，我们就要考虑包角和边框的固定问题。图 6 步进电机驱动器电路图德 州 学 院 机 电 工 程 学 院 2014 届 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 专 业 毕 业 论 文 （ 设 计 ）9 很据前面分析， 要固定包角在边框的位置不能紧靠边框的结构。 所以做了以下结构设计：包角内侧有俩个突起小圆柱，与铝合金边框凹槽配合，起固定作用。只有在铝合金边框钻俩个小孔就可以解决这个问题起了很好的固定作用。 突起圆柱的直径是 2mm， 高度 1.5mm，在铝合金边框上钻孔直接为 1.5mm。地面有 3 个直径为 1mm 小圆柱突起，与地板接触，减少与底板的摩擦。开始采集 PSD输出电流X轴方向两端电流差值较大吗？Y方向两端电流差值较大吗？延时调整电机 A调整电机 B是否否是图 7 自动追光方法流程图根据注塑类型和注塑条件， 选择整个包角壁厚为 3mm， 保持壁厚均匀， 保证塑料流动性，设计结构图如下：德 州 学 院 机 电 工 程 学 院 2014 届 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 专 业 毕 业 论 文 （ 设 计 ）10 图 8 包角结构图5.2.2 铝合金包角此方案的设计思路不仅包角起保护作用。 还连接了铝合金边框的连接件作用 [10]。 其中结构图如图 8。突出件用于和铝合金连接，插进铝合金边框，形成过盈配合。这样的设计既能牢固连接，又能使表面美观。插入做成倒刺状，使得包角容易插进铝合金里面而很难拔出，起到很好的定位连接作用。图 9 包角和边框的连接示意图5.2.3 整版封框设计此设计是以改进原有的铝合金边框，保证太阳能电池板的密封，增加电路走线，使外形更加美观 [11]。在上边框设置槽放置太阳能电池板，起定位作用。根据现有的塑料性能和注塑条件，选择整个注塑包角为 3mm，保持壁厚均匀，保证塑料的流动性。压太阳能电池板的宽度为 4mm，以提高太阳能的工作效率。下边框以突起和电池板配合定位，上下边框用 4 个螺钉固定。德 州 学 院 机 电 工 程 学 院 2014 届 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 专 业 毕 业 论 文 （ 设 计 ）11 在电池板输出的直流接口处加一个小电路，有防反二极管， LED 显示充电状态。二极管使得电流只能从太阳能电池板想蓄电池流动，二极管为发光二极管，当电池板有电流向蓄电池流动时，灯一直会发亮，电路图如下 ：图 10 电池板检测电路图5.3 折叠式设计方案此设计主要考虑方便携带性，把尺寸大的太阳能电池板分成俩个小的，用折叠的方式收藏，节省空间，方便携带 [12]。为了达到产品配套，节省资源，这个设计我考虑用前一个设计。上边框和下边框连接结构与便携式一样，也采用螺钉连接，大致结构一样。在俩边增加了槽，俩半的用了圆柱转轴连接，形成荷叶式折叠。材料和生产工艺：材料采用 ABS 塑料，生产也采用注塑。折叠式太阳能的组装部分如图 11，拆分部分图 12 图 11 折叠式太阳能组装部分 图 12 折叠式太阳能电池板部分德 州 学 院 机 电 工 程 学 院 2014 届 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 专 业 毕 业 论 文 （ 设 计 ）12 6 结论本文设计的是一种基于二维光位置敏感探测器 PSD 和 ARM920T 控制器的折叠式太阳能电池板自动追光系统。利用 ARM920T 中体积小、功耗低地 S3C2440处理器来检测安装在太阳能电池板上地 PSD 探测器得输出电流， 它的目的是判断竖直轴和水平轴转动地方向还有角度，通过电机驱动器控制电机的方式来驱动竖直轴和水平轴地转动，从而达到了实时自动追光地目的。多次试验证明了该装置能够准确得实现上述功能，并且工作非常稳定、可靠。通过改变本设计系统中地步进电机以及与之匹配地太阳能电池板、驱动器等，可使该系统广泛的有效的在工业、农业及科研等相关领域使用。德 州 学 院 机 电 工 程 学 院 2014 届 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 专 业 毕 业 论 文 （ 设 计 ）13 参考文献：[1] 禹天福 . 胶体推进剂的研究与应用 [J]. 导弹与航天运载技术， 2002.70 ～ 80.[2] 董振利 . 基于 DSP与 d spic 的数字式太阳能电池阵列模拟器研究 [D]. 合肥：合肥工业大学 .2008 ， 80～ 100. [3] 王培荣 . 电动自行车的人机工程分析研究 [D]. 山东大学 ,2009 ， 90～ 100. [4] 张惠军 . 科氏力质量流量计在凝胶推进剂火箭发动机试车中的应用 [J]. 火箭推进，2006,55 ～ 66. [5] 郭文川 刘兴林 太阳能电池板自动追光系统的研究 [J]. 实验技术与管理 ,2010,15 ～ 25. [6] 赵玉文 . 太阳能光伏技术的发展概况。第五届全国光伏技术学术研讨会论文集。 1998,20 ～ 30. [7] 陶恩树 . 太阳能电动车车架结构分析 [J]. 机械设计与制造， 2005,30 ～ 50. [8] 孟昭渊，李金刚 . 太阳能电动自行车可行性分析与实践 [J]. 太阳能， 2007,50 ～ 70. [9] 吴 立 鸿 , 关 绍 康 , 王 利 国 , 龙 思 远 . 太 阳 能 电 池 板 的 材 料 及 成 形 方 法 研 究 进 展 [J]. 材 料 导报 ,2006,S1:248-250. [10] 许宏刚，徐方逸 . 软起动器原理及其应用 [J]. 能源技术， 2002.132-135. [11] 曹伟 . 基于 DSP的数学光伏模拟器研究 [D]. 杭州，杭州大学， 2009,100 ～ 125. [12] 吴忠军，刘国海，廖志凌 . 硅太阳电池工程用数学模拟参数的优化设计 [J]. 电源技术， 2007,40 ～ 60. 德 州 学 院 机 电 工 程 学 院 2014 届 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 专 业 毕 业 论 文 （ 设 计 ）14 The Design of folding Solar Panel Tracking System based on ARM920T (Department of mechanical and electrical engineering Dezhou UniversityShandong Dezhou ， 253023) Abstract : in order to improve the solar panel efficiency, design a ARM920TTfolding solar panels automatic tracking system for solar cell board based on. This system uses ARM920TT processor as the controller, based on a two-dimensionalposition sensitive detector PSD current output location panels around the verticalaxis and the horizontal axis direction and angle, finally, by 2 stepper motor driveaxis tracking system, so as to achieve the purpose of automatic tracking. The test results show that, the system is stable and reliable, has a good application prospect. Keywords: solar panel tracking system; ARM920T; PSD; 德 州 学 院 机 电 工 程 学 院 2014 届 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 专 业 毕 业 论 文 （ 设 计 ）15 致谢历时几个月的毕业论文设计即将结束，在写作论文的过程中，我遇到了前所未有的苦难和麻烦，在这里，我要感谢曾经帮助过的我的朋友和同学，特别是我的指导老师王志坤老师，我不是您最出色的学生，但是，您却是我最值得尊敬的老师之一，您学识渊博，治学严谨，平易近人。在我最困难的时候他给我的不仅仅是学术上的指导，更是面对困难的勇气以及解决它的办法，不厌其烦的给我讲解论文的修改，在您的熏陶下，不仅接受了最新的思想观念，也找到了属于自己的宏伟的学术目标，在此，送上我最诚挚的祝福！四年的大学生活即将结束，对于我的人生，我认为这并不是一个结束，相反，我认为这是一个新的开始，开始习惯一段新的生活，一个新的挑战！在论文即将结束之际，我思绪万千，心绪久久不能平静！带着这份对四年大学生活的无比榴莲及其对未来生活的无比向往，我会重新背起行囊，谨记老师对我的谆谆教导，开始未来的新生活！ 我相信 山重水复之后必然是柳暗花明 ! 院（系） ： 机电工程学院 专业：机械设计制造及其自动化学生姓名： 学号：题目： 折叠式太阳能电池板追光系统的设计指导教师评语：评定成绩：指导教师签名：年 月 日德州学院毕业 ( 论文 ) 设计评语德州学院毕业 (论文 )设计评语院（系） ： 机电工程学院 专业：机械世纪制造及其自动化学生姓名： 学号：题目： 折叠式太阳能电池板追光系统的设计评阅人评语：评定成绩：评阅人签名：年 月 日院（系） ： 机电工程学院 专业：机械设计制造及其自动化学生姓名： 学 号：题目： 折叠式太阳能电池板追光系统的设计答辩小组评语：评定成绩：答辩小组组长签名：年 月 日指导教师评定成绩（ 30% ）评阅人评定成绩（ 30%）答辩小组评定成绩（ 40%） 答辩委员会主任签字：年 月 日综合评定成绩德州学院毕业 ( 论文 ) 设计评语机电工程学院本科毕业论文（设计）答辩记录答辩人 学号 专业 机械设计制造及其自 动化论文 （设计）题 目 折叠式太阳能电池板追光系统的设计答辩时间 2014.05.20 答辩地点 新理科公教楼 #3005答辩小组组 长 姚俊红答辩小组成 员 邓广福、王万新、王文斌、王朋答辩记录（ 答辩陈述、答辩中提出的问题及回答要点，一页不够可另加页 ）答辩陈述：本文的题目是折叠式太阳能电池板追光系统的设计。研究了一种新概念太阳能电池板，介绍了其相关的设计工作，主要包括： PSD 探测器； ARM920T 控制器；双轴机械支架以及液晶触摸屏；步进电机驱动器等；最后根据整体设计方案完成二维成形结构图。答辩中提出的问题及回答要点：1.请你简述 ARM920T 的内核。 （邓广福老师）答： ARM920T 控制器的内核是 7 核的 S3C2440。2.请你简述 PSD 探测器的作用。 （王万新老师）答： PSD 是一种新的光电横向效应器。它的作用是产生光生载流子，原理是当入射光线照射到光敏面上某一点的时候， PSD 探测器在太阳光子的作用下会产生光生载流子，光生载流子在 PSD 探测器上回想各个方向流动，这种载流子就是电流。3.请你简述折叠的具体过程。 （王鹏老师）答： 将创意公司生产的太阳能电池板分别置于已经设计好的两片 ABS 塑料盒中，用铝合金包角将太阳能电池板包裹起来，然后再用包角和边框的连接件将太阳能电池板固定在 ABS 塑料上，最后用一般的合页将两片 ABS 塑料连接起来，拧上螺丝，这样，两块太阳能电池板随着 ABS 塑料的翻展就能达到折叠的目的。