石家莊市第27中學(xué) 李雪洋 指導(dǎo)教師 楊庚明

太陽能板自動跟蹤器

石家莊市第27中學(xué) 李雪洋 指導(dǎo)教師 楊庚明

本作品主要用于家庭小型太陽能充電系統(tǒng)中，它是仿照向日葵的特點，利用光敏電阻、電壓比較器、電機等器件，使太陽能電池板始終跟隨太陽轉(zhuǎn)動。其電路簡單，運行可靠。當(dāng)然也可依據(jù)模型按比例放大，用于大型太陽能電池板系統(tǒng)。

一、所需設(shè)備

兩個直流減速電機、四個光敏電阻、電路板、電壓比較器、控制器、電容、電阻、電感和做門窗的鋁合金板、電鉆、螺絲、12V電源。

圖1

二、工作原理

光線變暗，光敏電阻阻值增大，分得電壓增高，就讓電機正動，讓它跟上太陽；若光線變強，電阻變小，分得電壓降低，就讓電機反向轉(zhuǎn)動，繼續(xù)跟著太陽。

三、電路設(shè)計圖（見圖1）

四、機械部分設(shè)計圖（見圖2、圖3所示）

機械部分設(shè)計原理：機械部分通過雙電機控制，兩個電機的轉(zhuǎn)動軸垂直，這樣在東西、南北四個方向控制電池板朝向太陽。

圖2 右視圖

圖3 正視圖

五、制作過程

1.繪制電路圖，制作電路板。

2.購買制作所需的電器原件。

3.焊接電器原件。按照電路圖，將電器元件安裝在電路板上，并焊接。

4.制作臺架。

5.將電路板安裝到臺架上。將焊好的電路板用螺絲固定在安裝太陽能電池板的鋼板上（見圖4、圖5所示）。

圖4

圖5

6.調(diào)試。將電路板中的東南西北和太陽能電池板的東南西北調(diào)成一致。四個光敏電阻分別代表東南西北四個方向，并與電池板夾角大約60度左右。如果電路板和電池板方向不一致，通電后電池板會向光源的反方向轉(zhuǎn)動（見圖6所示）。

圖6

7.接上東西電機，接通電源，拉上窗簾，用臺燈照射，如不跟隨光線且反向運動，反接電機即可。接上南北電機，接通電源，再進行調(diào)試，跟光走則說明接線正確，否則說明接反了。

六、作品介紹

1.構(gòu)造功能。

太陽能板自動跟蹤器成品見圖7所示，它是由光敏電阻、電壓比較器、控制器組成的電路板、兩個直流電機、可雙向移動臺架、12v恒直流電源組成。這個模型可用于小型家用太陽能電池，也可用于太陽能路燈照明系統(tǒng)。

2.測試環(huán)境。

在攜帶過程中電路板容易發(fā)生偏轉(zhuǎn)，測試時需擺正電路板位置，否則電機會反向運動。測試環(huán)境應(yīng)在拉上窗簾的暗環(huán)境，用臺燈做引導(dǎo)光源進行測試。為確保光敏電阻位置正確和避免連線短路，加裝了塑料支架。

3.有關(guān)說明。

該模型沒有設(shè)計太陽能電池板和蓄電池，主要是演示該模型能夠?qū)崿F(xiàn)跟隨光源運動。

圖7

七、創(chuàng)新點

1.該模型通過使用簡單電路就解決了自動跟隨陽光問題，設(shè)備反應(yīng)靈敏，可靠性高，能耗低。

2.機械部件采用兩軸垂直設(shè)計，能俯仰轉(zhuǎn)動和東西轉(zhuǎn)動，結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性高。

3.制作材料主要源自廢舊物品，節(jié)能環(huán)保。

八、參考書目

1.《電子電工技術(shù)》陳新龍主編，清華大學(xué)出版社。

2.《智能雙軸太陽跟蹤控制系統(tǒng)的設(shè)計》劉京斌等，傳感器與微系統(tǒng)（刊物）。