太陽能跟蹤控制器的原理

現(xiàn)有的太陽能自動(dòng)跟蹤控制器無外乎兩種：一是使用一只光敏傳感器與施密特觸發(fā)器或單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，構(gòu)成光控施密特觸發(fā)器或光控單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器來控制電機(jī)的停、轉(zhuǎn)；二是使用兩只光敏傳感器與兩只比較器分別構(gòu)成兩個(gè)光控比較器控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。由于一年四季、早晚和中午環(huán)境光和陽光的強(qiáng)弱變化范圍都很大，所以上述兩種控制器很難使大陽能接收裝置四季全天候跟蹤太陽。這里所介紹的控制電路也包括兩個(gè)電壓比較器，但設(shè)在其輸人端的光敏傳感器則分別由兩只光敏電阻串聯(lián)交叉組合而成。每一組兩只光敏電阻中的一只為比較器的上偏置電阻，另一只為下偏置電阻；一只檢測太陽光照，另一只則檢測環(huán)境光照，送至比較器輸人端的比較電平始終為兩者光照之差。所以，本控制器能使太陽能接收裝置四季全天候跟蹤太陽，而且調(diào)試十分簡單，成本也比較低。

電路原理

電路原理圖如圖1所示，雙運(yùn)放LM358與R1、R2構(gòu)成兩個(gè)電壓比較器，參考電壓為VDD（＋12V）的 1/2。光敏電阻 RT1、RT2與電位器 RP1和光敏電阻RT3、RT4與電位器RP2分別構(gòu)成光敏傳感電路，該電路的特殊之處在于能根據(jù)環(huán)境光線的強(qiáng)弱進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。如圖2所示，將RT1和 RT3安裝在垂直遮陽板的一側(cè)，RT4和RT2安裝在另一側(cè)。當(dāng)RT1、RT2、RT3和RT4同時(shí)受環(huán)境自然光線作用時(shí)，RP1和RP2的中心點(diǎn)電壓不變。如果只有RT1、RT3受太陽光照射，RT1的內(nèi)阻減小，LM358的③腳電位升高，①腳輸出高電平，三極管VT1飽和導(dǎo)通，繼電器K1導(dǎo)通，其轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)3與觸點(diǎn)1閉合。同時(shí)RT3內(nèi)阻減小，LM358的⑤腳電位下降，K2不動(dòng)作，其轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)3與靜觸點(diǎn)2閉合，電機(jī)M正轉(zhuǎn)；同理，如果只有RT2、 RT4受太陽光照射，繼電器K2導(dǎo)通，K1斷開，電機(jī)M反轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)到垂直遮陽板兩側(cè)的光照度相同時(shí)，繼由器K1、K2都導(dǎo)通，電機(jī)M才停轉(zhuǎn)。在太陽不停地偏移過程中，垂直遮陽板兩側(cè)光照度的強(qiáng)弱不斷地交替變化，電機(jī)M轉(zhuǎn)——停、轉(zhuǎn)——停，使太陽能接收裝置始終面朝太陽。4只光敏電阻這樣交叉安排的優(yōu)點(diǎn)是：（l）LM358的③腳電位升高時(shí)，⑤腳電位則降低，LM358的⑤腳電位升高時(shí)，③腳電位則降低，可使電機(jī)的正反轉(zhuǎn)工作既干脆又可靠；（2）可直接用安裝電路板的外殼兼作垂直遮陽板，避免將光敏電阻RT2、RT3引至蔽陰處的麻煩。

使用該裝置，不必?fù)?dān)心第二天早晨它能否自動(dòng)退回。早晨太陽升起時(shí)，垂直遮陽板兩側(cè)的光照度不可能正好相等，這樣，上述控制電路就會(huì)控制電機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)接收裝置向東旋轉(zhuǎn)，直至太陽能接收裝置對準(zhǔn)太陽為止。
安裝調(diào)試

整個(gè)太陽能接收裝置的結(jié)構(gòu)如圖2。兼作垂直遮陽板的外殼最好使用無反射的深顏色材料，四只光敏電阻的參數(shù)要求一致，即亮、暗電阻相等且成線性變化。安裝時(shí)，四只光敏電阻不要凸出外殼的表面，最好凹進(jìn)一點(diǎn)，以免散射陽光的干擾；垂直遮陽板（即控制盒）裝在接收裝置的邊緣，既能隨之轉(zhuǎn)動(dòng)又不受其反射光的強(qiáng)烈照射。凋試時(shí)，首先不讓太陽直接照到四只光敏電阻上，然后調(diào)節(jié)RP1、RI2，使LM358兩正向輸人端的電位相等且高于反向輸人端0.5V－1V。調(diào)試完畢后，讓陽光照到垂直遮陽板上，接收裝置即可自動(dòng)跟蹤太陽了。