傾角傳感器在太陽能跟蹤系統中的應用研究

　　本文對太陽能跟蹤控制系統中的傾角檢測與控制進行了研究，重點對傾角傳感器檢測電路、傾角傳感器輸出數據的采集和濾波處理進行研究，從而實現傾角的精確測量。

　　1 太陽能跟蹤控制系統方案

　　本文研究的太陽能跟蹤系統由監(jiān)控中心、太陽能跟蹤控制兩大部分組成。監(jiān)控中心主要完成太陽能板的狀態(tài)監(jiān)測與控制，而太陽能跟蹤控制則是本系統的核心部分，由水平方向與俯仰方向(即傾角)上的兩個電機驅動，完成電池板的自動跟蹤功能，其機械示意圖如圖1所示。

　　實際系統控制中，根據GPS輸出的時間信息、經緯度信息，可以得到太陽的實時方位角和高度角，通過控制電機來調整雙軸支架，完成對太陽的跟蹤。系統采用步進式視日跟蹤，即雙軸支架的運轉并非連續(xù)性的，而是給定一個閾值，如果當前太陽角度與太陽能電池板角度的差值超過設定的閾值時，再啟動兩個電機完成角度的調整，這樣既降低了支架轉動而消耗的能量，又提高了太陽能轉換效率，其控制流程如圖2所示。

　　2 傾角檢測模塊設計

　　2.1 芯片的選取

　　本文中選擇了SCA60C單軸傾角傳感器，是一種加速度計，內部由一個硅微傳感器和信號處理芯片組成，采用SMD形式封裝，先測量地球引力在測量方向上的分量，再將其轉換為重力加速度與傳感器敏感軸之間的夾角，以此來測量支架的傾角。該傳感器單極5 V供電，靈敏度為2V/g，測量范圍為-1～1 g(對應的傾角變化范圍為-90°～90°)，電壓輸出范圍為0.5～4.5V。傾角與輸出電壓的對應計算公式為：

?

　　式中：Offset為傾角傳感器處于相對水平位置時的輸出電壓;Sensitivily為傾角傳感器的靈敏度。

　　針對SCA60C單軸傾角傳感器的輸出特性，本文選用了STC12C5604AD單片機，是宏晶科技生產的單時鐘/機器周期的新一代8051單片機，具有高速、低功耗、超強干擾的特性，指令代碼完全兼容傳統的8051，但速度快8～12倍。具有4路PWM、8路高速10位A/D轉換，無需專用編程器與仿真器，通過串口(P3.0/P3.1)就可以直接下載程序，大大地節(jié)約了設計成本。