太阳方向跟踪指示系统.doc

目录 一、《传感器》课程设计任务书 2 二、课题背景意义 3 三、总体方案设计 5 3.1太阳运行规律分析 5 3.1.1地球的公转与赤纬角 5 3.1.2地球的自转与太阳时 5 3.2太阳方向光电辨向方案设计 6 3.3总体方案框图 7 四、系统硬件设计 7 4.1电源模块设计 7 4.1.1相关元器件介绍 7 4.1.2应用电路 8 4.2太阳位置检测传感器设计 9 4.2.1元器件选择 9 4.2.2相关元器件介绍 10 4.2.3传感器结构设计 11 4.3窗口比较电路设计 12 4.3.1相关元器件介绍 12 4.3.2电路设计 13 4.3.3关于窗口比较电路的引申思考 15 4.4LED显示模块设计 17 4.4.1相关元器件介绍 17 4.4.2电路设计 18 五、心得体会 19 六、参考文献 19 七、附录 19 7.1 电路原理图 19 7.2 电路仿真图结果 19 7.3 实物照片 19 一、《传感器》课程设计任务书 1、总要求 能够独立进行小型检测模块系统方案的设计及论证，选择合理的传感器、设计必要的接口电路等，以及合理选择有关元器件及正确使用相关工具与仪器设备等，并且能结合实际调试与实验进行有关精度分析与讨论。 2、总任务 针对总要求进行原理及方案论证、模块设计、接口电路设计、焊接或插接与调试、精度分析以及撰写报告等工作。 3、设计题目 太阳方向指示系统 4、设计内容 设计一个太阳追踪系统，实现对太阳方向的追踪。受时间条件限制，要求使用实验室提供的材料，结合所学知识以及自己查阅的资料，设计一个系统，能对太阳在天空不同位置作出反应。 5、具体要求： （1）根据资料，理论计算，选择好相应电子元器件，并画出相应电路图。 （2）将所得电路导入protues，调试，得出仿真结果。 （3）在面包板上连接出系统实物。 在实验室内，应用人工光源将系统调试好，针对太阳在空中东西南北四个方向，分别对应四个LED指示太阳的方位。(如太阳在东边升起，则指示东边的LED亮起。若在东南方向，则指示东边和南边的指示灯调试亮起。若太阳垂直照射，则不亮) 6、设计进度或计划 （1）准备及查阅资料 一天 （2）方案设计及论证（总体方案） 二天 （3）硬件电路设计、画图（PROTEL） 三天 （4）实验室调试及结果分析 二天 （5）整理报告及准备答辩 二天 7、设计说明书包括的主要内容 （1）封面 （2）目录 （3）设计任务书 （4）正文 8、考核方法 考核可根据学生平时学习态度（含出勤率）20%、设计完成情况（样机）40%、图纸及说明书质量（含答辩）40%确定。 二、课题背景意义 人类社会的存在与发展离不开能源。过去200多年，建立在煤炭、石油、天然气等化石燃料基础上的能源体系极大地推动了人类社会的发展。然而，大规模使用化石燃料所带来的严重后果严重阻碍了人们物质生活和精神生活的提高。资源日益枯竭，环境不断恶化，还诱发了不少国与国之间、地区之间的政治经济纠纷，甚至冲突和战争。因此，寻求一种新的、安全、清洁、可靠的可持续能源系统势在必行！ 我国经济正处在快速持续发展，但又面临着有限的化石燃料资源和更高的环境保护要求的严峻挑战。我国长期的能源发展战略，也是我国建立可持续能源系统最主要的政策措施是：加强环境保护，开展煤清洁化利用；采取综合措施，保障能源安全；坚持节能优先，提高能源效率；优化能源结构，以煤为主多元发展；依靠科技进步，开发利用新能源和可再生能源等。 面临这样一个能源发展的形势，我国鼓励开发风能、太阳能、生物质能等可再生能源。其中，太阳能因具有储量的无限性、普遍性、清洁性、经济性得到了大力发展，尤以太阳能发电发展最快。目前，塔式发电、碟式发电、光伏发电等是太阳能发电的主要方式，但利用率不高。如何最大限度的提高太阳能利用率，仍是国内外学者研究的热点。解决这一问题应从两个方面入手，一是提高太阳能装置的能量转换率，二是提高太阳能的接收效率，前者属于能量转换领域，还有待研究，而后者利用现有的技术则可解决[1]。 在国内，很多太阳能电池板阵列基本上都是固定的，存在余弦效应的影响，无法保证太阳光的垂直照射，光伏电池不能充分利用太阳能资源，使其发电效率低下。太阳能的多方向收集为解决这一问题提供了可能，不管是哪一种发电方式，要提高太阳能利用率就要多方向收集，即跟踪太阳位置，理论分析表明：太阳的跟踪与非跟踪，能量的接收率相差3