单片机应用课-自动追踪太阳能充电站

2024/4/3北京乐博乐博教育科技有限公司12024/4/1北京乐博乐博教育科技有限公司1科普知识一、能源

能源就是向自然界提供能量转化的物质。能源是人类活动的物质基础。在某种意义上讲，人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的使用。在当今世界，能源的发展，能源和环境，是全世界、全人类共同关心的问题，也是我国社会经济发展的重要问题。2024/4/3北京乐博乐博教育科技有限公司2科普知识一、能源

2024/4/1北京乐博乐博教育科技有限公科普知识二、能源的分类能源按照不同的标准分类有不同的结果，我们按照可再生和不可再生大致将能源分成两类，下面将列举一些常见的能源。1、石油石油是一种粘稠的、深褐色液体。地壳上层部分地区有石油储存。石油的成油机理有生物沉积变油和石化油两种学说，前者较广为接受，认为石油是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成，属于生物沉积变油，不可再生；后者认为石油是由地壳内本身的碳生成，与生物无关，可再生。石油主要被用来作为燃油和汽油，也是许多化学工业产品如溶液、化肥、杀虫剂和塑料等的原料。“石油”这个中文名称是由北宋大科学家沈括第一次命名的。2024/4/3北京乐博乐博教育科技有限公司3科普知识二、能源的分类2024/4/1北京乐博乐博教育科技有科普知识2、煤炭煤炭是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿物。是一种固体可燃有机岩，主要由植物遗体经生物化学作用，埋藏后再经地质作用转变而成，俗称煤炭。煤炭被人们誉为黑色的金子，工业的食粮，它是十八世纪以来人类世界使用的主要能源之一。2024/4/3北京乐博乐博教育科技有限公司4科普知识2、煤炭2024/4/1北京乐博乐博教育科技有限公司科普知识3、太阳能太阳能一般是指太阳光的辐射能量和热量，在现代一般用作发电或者为热水器提供能源。自地球上生命诞生以来，就主要以太阳提供的热和光生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为制作食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。在化石燃料日趋减少的情况下，太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，并不断得到发展。太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式，太阳能发电是一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能也包括地球上的风能、化学能、水能等。2024/4/3北京乐博乐博教育科技有限公司5科普知识3、太阳能2024/4/1北京乐博乐博教育科技有限公科普知识三、太阳能的优点与注意事项普遍：太阳光普照大地，没有地域的限制无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且无须开采和运输。无害：开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的。巨大：每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。长久：根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。注意事项：太阳能有以上诸多好处但是在利用太阳能时有一个不容忽视的问题，那就是效率，要想效率高就要让太阳能电池板一直对着光线最强的方向。2024/4/3北京乐博乐博教育科技有限公司6科普知识三、太阳能的优点与注意事项2024/4/1北京乐博乐科普知识四、太阳能的应用太阳能发电广泛用于太阳能路灯、太阳能杀虫灯、太阳能便携式系统，太阳能移动电源，太阳能应用产品，通讯电源，太阳能灯具，太阳能建筑等领域。通常根据所能达到的温度和用途的不同，而把太阳能光热利用分为低温利用（<200℃）、中温利用（200～800℃）和高温利用（>800℃）。目前低温利用主要有太阳能热水器、太阳能干燥器、太阳能蒸馏器、太阳房、太阳能温室、太阳能空调制冷系统等，中温利用主要有太阳灶、太阳能热发电聚光集热装置等，高温利用主要有高温太阳炉等。2024/4/3北京乐博乐博教育科技有限公司7科普知识四、太阳能的应用2024/4/1北京乐博乐博教育科技科普知识2024/4/3北京乐博乐博教育科技有限公司8科普知识2024/4/1北京乐博乐博教育科技有限公司8认识新模块一、光线传感器光线传感器是用来感受光线强弱的元器件。之前咱们学过的大多数传感器只能感知某种量的有无，例如感知有无障碍物的红外线传感器，和以往大多数传感器不同，今天咱们学习的光线传感器不但能感知是否有光线的存在，而且还能够测量出光线的强弱，下面就让我们一起来认识一下它吧。感光器件（光敏电阻）2024/4/3北京乐博乐博教育科技有限公司9认识新模块一、光线传感器感光器件（光敏电阻）2024/4/1认识新模块使用方法：光敏电阻：感受光线强弱的关键器件。数据接口：将当前光敏电阻感受的光线强度转化成电压值输出。根据上图可以看出这个传感器输出信号和光线强度的关系是光线越强输出电压越高。2024/4/3北京乐博乐博教育科技有限公司10认识新模块使用方法：2024/4/1北京乐博乐博教育科技有限认识新模块二、电压比较器：电压比较器，是比较两个电压值大小的器件，如果我们无法理解电压值大小的深层含义，那么我们就抽象的将两个电压值看做是两个数字，而电压比较器则是比较两个数值大小的器件。OUT1与OUT2将比较结果输出，如果IN1>IN2则OUT1输出YES信号，反之则OUT2输出YES信号，如果IN1=IN2则OUT1与OUT1都输出YES信号2024/4/3北京乐博乐博教育科技有限公司11认识新模块二、电压比较器：OUT1与OUT2将比较结果输出，小试牛刀任务：利用光线传感器，CPU，LED灯，蜂鸣器等制作一个强光寻找装置。参考方案：当1号光线传感器大于2号光线传感器时，LED灯1亮，反之则LED灯2亮，当两个光线传感器所测量的光线强度一样时则让蜂鸣器响。这时就可以找到最强光线所对应的方向了。2024/4/3北京乐博乐博教育科技有限公司12小试牛刀任务：利用光线传感器，CPU，LED灯，蜂鸣器等制作小试牛刀2024/4/3北京乐博乐博教育科技有限公司13小试牛刀2024/4/1北京乐博乐博教育科技有限公司13小试牛刀利用光线传感器，CPU，直流马达等制作一个强光寻找装置。将光线传感器装到小车的两侧，让小车向朝光线比较强的一侧转弯，直到两侧光线一样强时就停止运动，这时车头所指的方向就是光线最强的方向。2024/4/3北京乐博乐博教育科技有限公司14小试牛刀利用光线传感器，CPU，直流马达等制作一个强光寻找装小试牛刀参考程序2024/4/3北京乐博乐博教育科技有限公司15小试牛刀参考程序2024/4/1北京乐博乐博教育科技有限公司认识新模块三、步进电机驱动与步进电机 有一定基础的同学都知道单片机要想控制电机必须得有电机驱动，那么步进电机也不例外，但步进电机与以往的直流电机相比控制方法更为复杂，为了同学们使用方便我们利用一块特殊的步进电机驱动来驱动步进电机，这使得步进电机与你以往使用的直流电机毫无区别，这样我们就轻松的获得了步进电机速度恒定，运动精准，惯性小等诸多优点。2024/4/3北京乐博乐博教育科技有限公司16认识新模块三、步进电机驱动与步进电机2024/4/1北京乐博认识新模块使用方法：在这里首先要给大家普及下咱们所使用的单片机教具中各种信号的关系。与是一样的信号。其中的“YES”信号和“”是一样的信号，其中的“ＮＯ”信号和是一样的信号。根据以上的推导我们就可以得出，用电压比较器输出的信号就可以控制步进电机驱动来驱动让步进电机“正转”“反转”“停”。2024/4/3北京乐博乐博教育科技有限公司17认识新模块使用方法：2024/4/1北京乐博乐博教育科技有限科学知识四、太阳能电池板，电池板，锂电池太阳能电池板（Solar

panel）是由一个或多个太阳能电池片组成成为太阳能电池板。太阳能电池是具有把光转换成电特性的一种半导体器件，它可以把照射在其表面的太阳能辐射能转换成直流电，太阳能电池板是光伏发电系统/产品中的最基本的组件，也是太阳能光伏发电系统中的核心部分。它的最大作用是将太阳能转化为电能贮存到蓄电池中。锂电池(Lithiumbattery)是指电化学体系中含有锂(包括金属锂、锂合金和锂离子、锂聚合物)的电池。锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。2024/4/3北京乐博乐博教育科技有限公司18科学知识四、太阳能电池板，电池板，锂电池2024/4/1北京科学知识太阳能电池板是整个系统能量的来源，锂电池则是用来储存能量的，那么电池板是负责充电和放电的。在整个系统中，太阳能电池板的电压时１２Ｖ，锂电池充电所需的电压时８.４Ｖ，而电池板给控制系统供的的是５Ｖ，这里涉及到三种不同的电压，那么这之间的转换与控制都是由电池板来完成的。2024/4/3北京乐博乐博教育科技有限公司19科学知识2024/4/1北京乐博乐博教育科技有限公司19科学知识2024/4/3北京乐博乐博教育科技有限公司20科学知识2024/4/1北京乐博乐博教育科技有限公司20充放电系统组成太阳能电池板、电池板、电池盒以及锂电池。它们究竟是什么关系呢，见右图。2024/4/3北京乐博乐博教育科技有限公司21充放电系统组成2024/4/1北京乐博乐博教育科技有限公司2整体系统组成自动追踪太阳能充电站可以分为充电部分（见左图），和自动追踪部分（见右图）。2024/4/3北京乐博乐博教育科技有限公司22整体系统组成2024/4/1北京乐博乐博教育科技有限公司22整体系统系统功能讲解：自动追踪太阳能充电站的整体工作流程是这样的，太阳能电池板把太阳能转化成１２Ｖ的直流电，电池板控制这个１２Ｖ的直流电给８.４Ｖ的锂电池组充电，同时把充好的电转化成５Ｖ给自动追踪系统供电。自动追踪系统的工作原理是比较分布在太阳能电池板两侧的光线强度，让比较结果控制步进电机转动，一直转到两边的光线强度相等，这时我们就认为太阳能电池板是正对着太阳的。此时即可达到最佳的充电效率。2024/4/3北京乐博乐博教育科技有限公司23整体系统系统功能讲解：2024/4/1北京乐博乐博教育科技有搭建参考图2024/4/3北京乐博乐博教育科技有限公司24