DIY可追踪太阳的太阳能电池板

bqgup

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可追踪太阳的太阳能电池板设计

1、选取可追踪太阳的太阳能电池板执行机构

减速比（减速比=输入转速÷输出转速=从动齿轮齿数÷主动齿轮齿                         数）：64

步距角：5.625度（64个脉冲一圈）       

作用：通过输入的脉冲数，确定旋转的角位移，一般来控制小车轮子                的偏移角度等。

驱动方式：4相8拍(正转A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A......)

步进电机的相励磁的相励顺序：

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。您可以通过控制脉冲个来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

步进电机28BYJ48型四相八拍电机，电压为DC5V—DC12V。当对步进电机施加一系列连续不断的控制脉冲时，它可以连续不断地转动。每一个脉冲信号对应步进电机的某一相或两相绕组的通电状态改变一次，也就对应转子转过一定的角度（一个步距角）。当通电状态的改变完成一个循环时，转子转过一个齿距。四相步进电机可以在不同的通电方式下运行，常见的通电方式有单（单相绕组通电）四拍（A-B-C-D-A。。。），双（双相绕组通电）四拍（AB-BC-CD-DA-AB-。。。），八拍（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。。。）

2、开始在步进电机上搭载太阳能板

3、安装光照强度传感器模块

光照强度模块我选择的是BH1750模块，BH1750是一种IIC工作器件，我通过他采集光照强度，将数据反馈给步进电机，来使太阳能板调整方向追踪光照强度大的方向。

4、模块化程序

因为我做的系统比较大，为了使程序清晰条理，我使用模块化编程，下面是步进电机程序：

1. #ifndef __STEPMOTOR_H
   
2. #define __STEPMKOTOR_H
   
3. 
   
4. #include <reg52.h>
   
5. 
   
6. void Stepmotor_Angle(unsigned int angle, unsigned char dir,unsigned char speed);
   
7. void Stepmotor_Stop(void);
   
8. void Stepmotor_Delayms(unsigned int x);
   
9. #endif
   
10. 
    
11. #include "stepmotor.h"
    
12. 
    
13. code const unsigned char CCW[8] = {0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02,0x03,0x01,0x09};//顺时针旋转
    
14. 
    
15. code const unsigned char        CW[8] = {0x09,0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08};//逆时针旋转
    
16. 
    
17. 
    
18. void Stepmotor_Delayms(unsigned int x)
    
19. {
    
20.         unsigned char y;
    
21. 
    
22.         for( ; x > 0; x--)
    
23.         {
    
24.                 for(y = 110; y > 0; y--);
    
25.         }
    
26. }
    
27. 
    
28. 
    
29. 
    
30. 
    
31. /***********************************************************************
    
32. *函数名称；        Step_Motor
    
33. *函数参数：        dir:方向位：dir = 0顺时针转，dir = 1逆时针转
    
34.                         speed:
    
35.                                         4:最快
    
36.                                         10：最慢
    
37.                                         其他速度自涸?~10之间选择合适的速度
    
38. *函数功能：        步进电机按一定的方向转动
    
39. *返 回 值：        无
    
40. *函数作者：bqgup
    
41. *完成日期：2017.9.12
    
42. ************************************************************************/
    
43. static void Step_Motor(unsigned char dir,unsigned char speed)
    
44. {
    
45.         unsigned char i,j;
    
46. 
    
47.         for(j = 0; j < 8; j++)
    
48.         {
    
49.                
    
50.                
    
51.                 for(i = 0; i < 8; i++)
    
52.                 {
    
53.                         if(dir == 0)
    
54.                         {
    
55.                                 P1 = CCW[i];
    
56.                         }
    
57. 
    
58.                         else if(dir == 1)
    
59.                         {
    
60.                                 P1 = CW[i];
    
61.                         }
    
62.                         Stepmotor_Delayms(speed);//最慢7档
    
63.                 }               
    
64.         }       
    
65. }
    
66. 
    
67. /***********************************************************************
    
68. *函数名称；        Stepmotor_Angle
    
69. *函数参数：        angle:角度dir：方向dir = 0顺时针转，dir = 1逆时针转
    
70.                 speed:旋转速度，从4往上加，数值越大，速度越慢，注意不能超过数据类型的规定大小
    
71. *函数功能：        步进电机按一定的方向转动一定的角度
    
72. *返 回 值：        无
    
73. *函数作者：        bqgup
    
74. *完成日期：2017.9.12
    
75. ************************************************************************/
    
76. void Stepmotor_Angle(unsigned int angle, unsigned char dir,unsigned char speed)
    
77. {
    
78.         unsigned int pulse;
    
79. 
    
80.         unsigned int i;
    
81. 
    
82.         pulse = angle / 11.25 + 0.5;
    
83. 
    
84.         for(i = pulse; i > 0; i--)
    
85.         {
    
86.                 Step_Motor(dir,speed);
    
87.         }
    
88. }
    
89. 
    
90. void Stepmotor_Stop(void)
    
91. {
    
92.         P1 = 0x00;
    
93. }
    

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下面再附上BH1750光照强度模块采集程序

1. #ifndef BH1750_H
   
2. #define BH1750_H
   
3. 
   
4. #include <reg52.h>
   
5. #include <intrins.h>
   
6. 
   
7. #define SlaveAddress 0x46 //定义器件在IIC总线中的从地址,根据ALT  ADDRESS地址引脚不同修改
   
8.                           //ALT  ADDRESS引脚接地时地址为0xA6，接电源时地址为0x3A
   
9. sbit SCL=P1^2;            //IIC时钟引脚定义
   
10. sbit SDA=P1^3;            //IIC数据引脚定义
    
11. /**********************************************************************
    
12. *函数名称:        delay_nms
    
13. *函数功能:        延迟xms
    
14. *函数参数:         x
    
15. *返 回 值:        无
    
16. ***********************************************************************/
    
17. void delay_nms(unsigned int x);
    
18. /**********************************************************************
    
19. *函数名称:        BH1750_Start
    
20. *函数功能:        I2c总线起始信号
    
21. *函数参数:         无
    
22. *返 回 值:        无
    
23. ***********************************************************************/
    
24. void BH1750_Start();
    
25. /**********************************************************************
    
26. *函数名称:        BH1750_Stop
    
27. *函数功能:        I2c总线终止信号
    
28. *函数参数:         无
    
29. *返 回 值:        无
    
30. ***********************************************************************/
    
31. void BH1750_Stop();
    
32. /**********************************************************************
    
33. *函数名称:         BH1750_SendACK
    
34. *函数功能:        I2c总线发送应答信号
    
35. *函数参数:         ack
    
36. *返 回 值:        无
    
37. ***********************************************************************/
    
38. void BH1750_SendACK(bit ack);
    
39. /**********************************************************************
    
40. *函数名称:        BH1750_RecvACK
    
41. *函数功能:        I2c总线接收应答信号
    
42. *函数参数:         无
    
43. *返 回 值:        CY
    
44. ***********************************************************************/
    
45. bit BH1750_RecvACK();
    
46. /**********************************************************************
    
47. *函数名称:  BH1750_SendByte
    
48. *函数功能:        I2c总线写一个字节
    
49. *函数参数:         无
    
50. *返 回 值:        无
    
51. ***********************************************************************/
    
52. void BH1750_SendByte(unsigned char dat);
    
53. /**********************************************************************
    
54. *函数名称:  BH1750_RecvByte
    
55. *函数功能:        I2c总线读一个字节
    
56. *函数参数:         无
    
57. *返 回 值:        dat
    
58. ***********************************************************************/
    
59. unsigned char BH1750_RecvByte();
    
60. /**********************************************************************
    
61. *函数名称:  Single_Write_BH1750
    
62. *函数功能:        BH1750单字节写入
    
63. *函数参数:         无
    
64. *返 回 值:        无
    
65. ***********************************************************************/
    
66. void Single_Write_BH1750(unsigned char REG_Address);
    
67. /**********************************************************************
    
68. *函数名称:  Single_Read_BH1750
    
69. *函数功能:        BH1750单字节读取
    
70. *函数参数:         无
    
71. *返 回 值:        无
    
72. ***********************************************************************/
    
73. //unsigned char Single_Read_BH1750(uchar REG_Address);
    
74. /**********************************************************************
    
75. *函数名称:  Init_BH1750
    
76. *函数功能:        BH1750初始化
    
77. *函数参数:         无
    
78. *返 回 值:        无
    
79. ***********************************************************************/
    
80. void Init_BH1750();
    
81. #endif
    
82. 
    
83. 
    
84. #include "bh1750.h"
    
85. /**********************************************************************
    
86. *函数名称:        delay_nms
    
87. *函数功能:        延迟xms
    
88. *函数参数:         x
    
89. *返 回 值:        无
    
90. ***********************************************************************/
    
91. void delay_nms(unsigned int x)       
    
92. {                                               
    
93.   unsigned int y;                               
    
94.   for(; x > 0; x--)
    
95.    {                       
    
96.      for(y = 110; y > 0; y--);                       
    
97.    }                                               
    
98. }
    
99. /**********************************************************************
    
100. *函数名称:        Delay5us
     
101. *函数功能:        延迟5us
     
102. *函数参数:         无
     
103. *返 回 值:        无
     
104. ***********************************************************************/
     
105. void Delay5us()
     
106. {
     
107.     _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
     
108.     _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
     
109.         _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
     
110.         _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
     
111. }
     
112. /**********************************************************************
     
113. *函数名称:        BH1750_Start
     
114. *函数功能:        I2c总线起始信号
     
115. *函数参数:         无
     
116. *返 回 值:        无
     
117. ***********************************************************************/
     
118. void BH1750_Start()
     
119. {
     
120.     SDA = 1;                    //拉高数据线
     
121.     SCL = 1;                    //拉高时钟线
     
122.     Delay5us();                 //延时
     
123.     SDA = 0;                    //产生下降沿
     
124.     Delay5us();                 //延时
     
125.     SCL = 0;                    //拉低时钟线
     
126. }
     
127. /**********************************************************************
     
128. *函数名称:        BH1750_Stop
     
129. *函数功能:        I2c总线终止信号
     
130. *函数参数:         无
     
131. *返 回 值:        无
     
132. ***********************************************************************/
     
133. void BH1750_Stop()
     
134. {
     
135.     SDA = 0;                    //拉低数据线
     
136.     SCL = 1;                    //拉高时钟线
     
137.     Delay5us();                 //延时
     
138.     SDA = 1;                    //产生上升沿
     
139.     Delay5us();                 //延时
     
140. }
     
141. /**********************************************************************
     
142. *函数名称:         BH1750_SendACK
     
143. *函数功能:        I2c总线发送应答信号
     
144. *函数参数:         ack
     
145. *返 回 值:        无
     
146. ***********************************************************************/
     
147. void BH1750_SendACK(bit ack)
     
148. {
     
149.     SDA = ack;                  //写应答信号
     
150.     SCL = 1;                    //拉高时钟线
     
151.     Delay5us();                 //延时
     
152.     SCL = 0;                    //拉低时钟线
     
153.     Delay5us();                 //延时
     
154. }
     
155. 
     
156. /**********************************************************************
     
157. *函数名称:        BH1750_RecvACK
     
158. *函数功能:        I2c总线接收应答信号
     
159. *函数参数:         无
     
160. *返 回 值:        CY
     
161. ***********************************************************************/
     
162. bit BH1750_RecvACK()
     
163. {
     
164.     SCL = 1;                    //拉高时钟线
     
165.     Delay5us();                 //延时
     
166.     CY = SDA;                   //读应答信号
     
167.     SCL = 0;                    //拉低时钟线
     
168.     Delay5us();                 //延时
     
169. 
     
170.     return CY;
     
171. }
     
172. 
     
173. /**********************************************************************
     
174. *函数名称:  BH1750_SendByte
     
175. *函数功能:        I2c总线写一个字节
     
176. *函数参数:         无
     
177. *返 回 值:        无
     
178. ***********************************************************************/
     
179. void BH1750_SendByte(unsigned char dat)
     
180. {
     
181.     unsigned char i;
     
182. 
     
183.     for (i=0; i<8; i++)         //8位计数器
     
184.     {
     
185.         dat <<= 1;              //移出数据的最高位
     
186.         SDA = CY;               //送数据口
     
187.         SCL = 1;                //拉高时钟线
     
188.         Delay5us();             //延时
     
189.         SCL = 0;                //拉低时钟线
     
190.         Delay5us();             //延时
     
191.     }
     
192.     BH1750_RecvACK();
     
193. }
     
194. 
     
195. /**********************************************************************
     
196. *函数名称:  BH1750_RecvByte
     
197. *函数功能:        I2c总线读一个字节
     
198. *函数参数:         无
     
199. *返 回 值:        dat
     
200. ***********************************************************************/
     
201. unsigned char BH1750_RecvByte()
     
202. {
     
203.     unsigned char i;
     
204.     unsigned char dat = 0;
     
205. 
     
206.     SDA = 1;                    //使能内部上拉,准备读取数据,
     
207.     for (i=0; i<8; i++)         //8位计数器
     
208.     {
     
209.         dat <<= 1;
     
210.         SCL = 1;                //拉高时钟线
     
211.         Delay5us();             //延时
     
212.         dat |= SDA;             //读数据               
     
213.         SCL = 0;                //拉低时钟线
     
214.         Delay5us();             //延时
     
215.     }
     
216.     return dat;
     
217. }
     
218. /**********************************************************************
     
219. *函数名称:  Single_Write_BH1750
     
220. *函数功能:        BH1750单字节写入
     
221. *函数参数:         无
     
222. *返 回 值:        无
     
223. ***********************************************************************/
     
224. void Single_Write_BH1750(unsigned char REG_Address)
     
225. {
     
226.     BH1750_Start();                  //起始信号
     
227.     BH1750_SendByte(SlaveAddress);   //发送设备地址+写信号
     
228.     BH1750_SendByte(REG_Address);    //内部寄存器地址，请参考中文pdf22页
     
229.   //BH1750_SendByte(REG_data);       //内部寄存器数据，请参考中文pdf22页
     
230.     BH1750_Stop();                   //发送停止信号
     
231. }
     
232. /**********************************************************************
     
233. *函数名称:  Single_Read_BH1750
     
234. *函数功能:        BH1750单字节读取
     
235. *函数参数:         无
     
236. *返 回 值:        无
     
237. ***********************************************************************/
     
238. /*
     
239. unsigned char Single_Read_BH1750(uchar REG_Address)
     
240. {  unsigned char REG_data;
     
241.     BH1750_Start();                          //起始信号
     
242.     BH1750_SendByte(SlaveAddress);           //发送设备地址+写信号
     
243.     BH1750_SendByte(REG_Address);                   //发送存储单元地址，从0开始       
     
244.     BH1750_Start();                          //起始信号
     
245.     BH1750_SendByte(SlaveAddress+1);         //发送设备地址+读信号
     
246.     REG_data=BH1750_RecvByte();              //读出寄存器数据
     
247.         BH1750_SendACK(1);   
     
248.         BH1750_Stop();                           //停止信号
     
249.     return REG_data;
     
250. }
     
251. */
     
252. /**********************************************************************
     
253. *函数名称:  Init_BH1750
     
254. *函数功能:        BH1750初始化
     
255. *函数参数:         无
     
256. *返 回 值:        无
     
257. ***********************************************************************/
     
258. void Init_BH1750()
     
259. {
     
260.    Single_Write_BH1750(0x01);  
     
261. }
     
262. 
     
263. 
     
264. void BH1750_DataAlter(unsigned int temp_data)  //  数据转换出 个，十，百，千，万
     
265. {  
     
266.     wan=temp_data/10000+0x30 ;
     
267.     temp_data=temp_data%10000;   //取余运算
     
268.         qian=temp_data/1000+0x30 ;
     
269.     temp_data=temp_data%1000;    //取余运算
     
270.     bai=temp_data/100+0x30   ;
     
271.     temp_data=temp_data%100;     //取余运算
     
272.     shi=temp_data/10+0x30    ;
     
273.     temp_data=temp_data%10;      //取余运算
     
274.     ge=temp_data+0x30;        
     
275. }
     
276.                        
     
277. 
     
278. void Multiple_read_BH1750(void)
     
279. {   unsigned char i;       
     
280.     BH1750_Start();                          //起始信号
     
281.     BH1750_SendByte(SlaveAddress+1);         //发送设备地址+读信号
     
282.        
     
283.          for (i=0; i<3; i++)                      //连续读取6个地址数据，存储中BUF
     
284.     {
     
285.         BUF[i] = BH1750_RecvByte();          //BUF[0]存储0x32地址中的数据
     
286.         if (i == 3)
     
287.         {
     
288. 
     
289.            BH1750_SendACK(1);                //最后一个数据需要回NOACK
     
290.         }
     
291.         else
     
292.         {               
     
293.           BH1750_SendACK(0);                //回应ACK
     
294.        }
     
295.    }
     
296. 
     
297.     BH1750_Stop();                          //停止信号
     
298.     delay_nms(5);
     
299. }
     
300. 
     
301. void Disposal_BH1750()
     
302. {
     
303.   Single_Write_BH1750(0x01);   // power on
     
304.     Single_Write_BH1750(0x10);   // H- resolution mode
     
305. 
     
306.      delay_nms(180);              //延时180ms
     
307. 
     
308.     Multiple_read_BH1750();       //连续读出数据，存储在BUF中
     
309. }
     

复制代码

okhxyyo

看上去不错，效果怎么样？

bqgup

okhxyyo 发表于 2018-9-13 10:55
看上去不错，效果怎么样？

我拍了视频的，视频太大传不上去，我用灯光模拟太阳时效果非常好，实际追踪太阳时，因为天空有云或遮挡，太阳能板就有大幅度摆动，后面打算加入时间，根据每日时间和季节更加精准的控制步进电机转动，步进电机也打算换个好点的了

bqgup

okhxyyo 发表于 2018-9-13 10:55
看上去不错，效果怎么样？

我拍了视频的，视频太大传不上去，我用灯光模拟太阳时效果非常好，实际追踪太阳时，因为天空有云或遮挡，太阳能板就有大幅度摆动，后面打算加入时间，根据每日时间和季节更加精准的控制步进电机转动，步进电机也打算换个好点的了

PowerAnts

不错！不过目前结构成本远超光伏板，已无经济价值。

PowerAnts

国网招标价已跌破2元/w, 2平米300w的组件也就600元，向日葵系统充其量曾加30%发电量。200元的跟踪器根本不能报证可靠性和抗风

okhxyyo

bqgup 发表于 2018-9-13 11:21
我拍了视频的，视频太大传不上去，我用灯光模拟太阳时效果非常好，实际追踪太阳时，因为天空有云或遮挡， ...

可以把视频放到优酷或者爱奇艺上，然后把链接放过来，有个专门呢视频和flash按钮。到时候可以播放

bqgup

PowerAnts 发表于 2018-9-13 13:18
国网招标价已跌破2元/w, 2平米300w的组件也就600元，向日葵系统充其量曾加30%发电量。200元的跟踪器根本不 ...

只是出于兴趣玩一下，而且也很low，没有考虑过什么商业盈利

我的学号

想了解太阳能板和电机间的机械结构是怎样连接的？看图太阳能板只能 360度水平旋转吗？

bqgup

我的学号 发表于 2018-9-13 15:00
想了解太阳能板和电机间的机械结构是怎样连接的？看图太阳能板只能 360度水平旋转吗？

1、先把太阳能板倾斜一定角度以便最大接收太阳光，我这里大概测量了一下，太阳能板与地面夹角为39度
2、在步进电机的旋转轴安装支架升高，然后把太阳能板嫁接在上面
3、在太阳能板周围放置光照强度模块。
太阳能板与地面的夹角是固定的39度，然后太阳能板在跟随电机360度旋转

PowerAnts

bqgup 发表于 2018-9-13 14:35
只是出于兴趣玩一下，而且也很low，没有考虑过什么商业盈利

没有丝毫质疑你动机的意思，只是指出行业现状

PowerAnts

bqgup 发表于 2018-9-13 16:32
1、先把太阳能板倾斜一定角度以便最大接收太阳光，我这里大概测量了一下，太阳能板与地面夹角为39度
2、 ...

一维跟踪

我的学号

bqgup 发表于 2018-9-13 16:32
1、先把太阳能板倾斜一定角度以便最大接收太阳光，我这里大概测量了一下，太阳能板与地面夹角为39度
2、 ...

好的，谢谢

liushiming82

需要考滤阴天雨天的情况，还有晚上的情况

bqgup

liushiming82 发表于 2018-9-15 09:31
需要考滤阴天雨天的情况，还有晚上的情况

加了一个蓄电池，白天时候利用太阳能转化为电能给小型蓄电池充电，我的蓄电池买错了，容量特别小，但是充电电路好像没设计好，就没搞了

PowerAnts

bqgup 发表于 2018-9-15 10:50
加了一个蓄电池，白天时候利用太阳能转化为电能给小型蓄电池充电，我的蓄电池买错了，容量特别小，但是充 ...

光伏电池给二次电池充电需要MPPT，不然效率比较差

54chenjq

楼主，推荐一个PDF，计算太阳位置的https://www.nrel.gov/docs/fy08osti/34302.pdf

zhuyebb

不错,真是难得给力的帖子啊

yaoziqiang

不错，好强大。学习了。。

jackfrost

不错，学习了，前几年自个也买了块15W的太阳能电池板，闲置好久了，有时间也拿出来捣鼓捣鼓，