單片機(jī)應(yīng)用課-自動(dòng)追蹤太陽(yáng)能充電站

2024/4/3北京樂(lè)博樂(lè)博教育科技有限公司12024/4/1北京樂(lè)博樂(lè)博教育科技有限公司1科普知識(shí)一、能源

能源就是向自然界提供能量轉(zhuǎn)化的物質(zhì)。能源是人類活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。在某種意義上講，人類社會(huì)的發(fā)展離不開(kāi)優(yōu)質(zhì)能源的出現(xiàn)和先進(jìn)能源技術(shù)的使用。在當(dāng)今世界，能源的發(fā)展，能源和環(huán)境，是全世界、全人類共同關(guān)心的問(wèn)題，也是我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要問(wèn)題。2024/4/3北京樂(lè)博樂(lè)博教育科技有限公司2科普知識(shí)一、能源

2024/4/1北京樂(lè)博樂(lè)博教育科技有限公科普知識(shí)二、能源的分類能源按照不同的標(biāo)準(zhǔn)分類有不同的結(jié)果，我們按照可再生和不可再生大致將能源分成兩類，下面將列舉一些常見(jiàn)的能源。1、石油石油是一種粘稠的、深褐色液體。地殼上層部分地區(qū)有石油儲(chǔ)存。石油的成油機(jī)理有生物沉積變油和石化油兩種學(xué)說(shuō)，前者較廣為接受，認(rèn)為石油是古代海洋或湖泊中的生物經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的演化形成，屬于生物沉積變油，不可再生；后者認(rèn)為石油是由地殼內(nèi)本身的碳生成，與生物無(wú)關(guān)，可再生。石油主要被用來(lái)作為燃油和汽油，也是許多化學(xué)工業(yè)產(chǎn)品如溶液、化肥、殺蟲(chóng)劑和塑料等的原料?！笆汀边@個(gè)中文名稱是由北宋大科學(xué)家沈括第一次命名的。2024/4/3北京樂(lè)博樂(lè)博教育科技有限公司3科普知識(shí)二、能源的分類2024/4/1北京樂(lè)博樂(lè)博教育科技有科普知識(shí)2、煤炭煤炭是古代植物埋藏在地下經(jīng)歷了復(fù)雜的生物化學(xué)和物理化學(xué)變化逐漸形成的固體可燃性礦物。是一種固體可燃有機(jī)巖，主要由植物遺體經(jīng)生物化學(xué)作用，埋藏后再經(jīng)地質(zhì)作用轉(zhuǎn)變而成，俗稱煤炭。煤炭被人們譽(yù)為黑色的金子，工業(yè)的食糧，它是十八世紀(jì)以來(lái)人類世界使用的主要能源之一。2024/4/3北京樂(lè)博樂(lè)博教育科技有限公司4科普知識(shí)2、煤炭2024/4/1北京樂(lè)博樂(lè)博教育科技有限公司科普知識(shí)3、太陽(yáng)能太陽(yáng)能一般是指太陽(yáng)光的輻射能量和熱量，在現(xiàn)代一般用作發(fā)電或者為熱水器提供能源。自地球上生命誕生以來(lái)，就主要以太陽(yáng)提供的熱和光生存，而自古人類也懂得以陽(yáng)光曬干物件，并作為制作食物的方法，如制鹽和曬咸魚(yú)等。在化石燃料日趨減少的情況下，太陽(yáng)能已成為人類使用能源的重要組成部分，并不斷得到發(fā)展。太陽(yáng)能的利用有光熱轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換兩種方式，太陽(yáng)能發(fā)電是一種新興的可再生能源。廣義上的太陽(yáng)能也包括地球上的風(fēng)能、化學(xué)能、水能等。2024/4/3北京樂(lè)博樂(lè)博教育科技有限公司5科普知識(shí)3、太陽(yáng)能2024/4/1北京樂(lè)博樂(lè)博教育科技有限公科普知識(shí)三、太陽(yáng)能的優(yōu)點(diǎn)與注意事項(xiàng)普遍：太陽(yáng)光普照大地，沒(méi)有地域的限制無(wú)論陸地或海洋，無(wú)論高山或島嶼，都處處皆有，可直接開(kāi)發(fā)和利用，且無(wú)須開(kāi)采和運(yùn)輸。無(wú)害：開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能不會(huì)污染環(huán)境，它是最清潔能源之一，在環(huán)境污染越來(lái)越嚴(yán)重的今天，這一點(diǎn)是極其寶貴的。巨大：每年到達(dá)地球表面上的太陽(yáng)輻射能約相當(dāng)于130萬(wàn)億噸煤，其總量屬現(xiàn)今世界上可以開(kāi)發(fā)的最大能源。長(zhǎng)久：根據(jù)目前太陽(yáng)產(chǎn)生的核能速率估算，氫的貯量足夠維持上百億年，而地球的壽命也約為幾十億年，從這個(gè)意義上講，可以說(shuō)太陽(yáng)的能量是用之不竭的。注意事項(xiàng)：太陽(yáng)能有以上諸多好處但是在利用太陽(yáng)能時(shí)有一個(gè)不容忽視的問(wèn)題，那就是效率，要想效率高就要讓太陽(yáng)能電池板一直對(duì)著光線最強(qiáng)的方向。2024/4/3北京樂(lè)博樂(lè)博教育科技有限公司6科普知識(shí)三、太陽(yáng)能的優(yōu)點(diǎn)與注意事項(xiàng)2024/4/1北京樂(lè)博樂(lè)科普知識(shí)四、太陽(yáng)能的應(yīng)用太陽(yáng)能發(fā)電廣泛用于太陽(yáng)能路燈、太陽(yáng)能殺蟲(chóng)燈、太陽(yáng)能便攜式系統(tǒng)，太陽(yáng)能移動(dòng)電源，太陽(yáng)能應(yīng)用產(chǎn)品，通訊電源，太陽(yáng)能燈具，太陽(yáng)能建筑等領(lǐng)域。通常根據(jù)所能達(dá)到的溫度和用途的不同，而把太陽(yáng)能光熱利用分為低溫利用（<200℃）、中溫利用（200～800℃）和高溫利用（>800℃）。目前低溫利用主要有太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)能干燥器、太陽(yáng)能蒸餾器、太陽(yáng)房、太陽(yáng)能溫室、太陽(yáng)能空調(diào)制冷系統(tǒng)等，中溫利用主要有太陽(yáng)灶、太陽(yáng)能熱發(fā)電聚光集熱裝置等，高溫利用主要有高溫太陽(yáng)爐等。2024/4/3北京樂(lè)博樂(lè)博教育科技有限公司7科普知識(shí)四、太陽(yáng)能的應(yīng)用2024/4/1北京樂(lè)博樂(lè)博教育科技科普知識(shí)2024/4/3北京樂(lè)博樂(lè)博教育科技有限公司8科普知識(shí)2024/4/1北京樂(lè)博樂(lè)博教育科技有限公司8認(rèn)識(shí)新模塊一、光線傳感器光線傳感器是用來(lái)感受光線強(qiáng)弱的元器件。之前咱們學(xué)過(guò)的大多數(shù)傳感器只能感知某種量的有無(wú)，例如感知有無(wú)障礙物的紅外線傳感器，和以往大多數(shù)傳感器不同，今天咱們學(xué)習(xí)的光線傳感器不但能感知是否有光線的存在，而且還能夠測(cè)量出光線的強(qiáng)弱，下面就讓我們一起來(lái)認(rèn)識(shí)一下它吧。感光器件（光敏電阻）2024/4/3北京樂(lè)博樂(lè)博教育科技有限公司9認(rèn)識(shí)新模塊一、光線傳感器感光器件（光敏電阻）2024/4/1認(rèn)識(shí)新模塊使用方法：光敏電阻：感受光線強(qiáng)弱的關(guān)鍵器件。數(shù)據(jù)接口：將當(dāng)前光敏電阻感受的光線強(qiáng)度轉(zhuǎn)化成電壓值輸出。根據(jù)上圖可以看出這個(gè)傳感器輸出信號(hào)和光線強(qiáng)度的關(guān)系是光線越強(qiáng)輸出電壓越高。2024/4/3北京樂(lè)博樂(lè)博教育科技有限公司10認(rèn)識(shí)新模塊使用方法：2024/4/1北京樂(lè)博樂(lè)博教育科技有限認(rèn)識(shí)新模塊二、電壓比較器：電壓比較器，是比較兩個(gè)電壓值大小的器件，如果我們無(wú)法理解電壓值大小的深層含義，那么我們就抽象的將兩個(gè)電壓值看做是兩個(gè)數(shù)字，而電壓比較器則是比較兩個(gè)數(shù)值大小的器件。OUT1與OUT2將比較結(jié)果輸出，如果IN1>IN2則OUT1輸出YES信號(hào)，反之則OUT2輸出YES信號(hào)，如果IN1=IN2則OUT1與OUT1都輸出YES信號(hào)2024/4/3北京樂(lè)博樂(lè)博教育科技有限公司11認(rèn)識(shí)新模塊二、電壓比較器：OUT1與OUT2將比較結(jié)果輸出，小試牛刀任務(wù)：利用光線傳感器，CPU，LED燈，蜂鳴器等制作一個(gè)強(qiáng)光尋找裝置。參考方案：當(dāng)1號(hào)光線傳感器大于2號(hào)光線傳感器時(shí)，LED燈1亮，反之則LED燈2亮，當(dāng)兩個(gè)光線傳感器所測(cè)量的光線強(qiáng)度一樣時(shí)則讓蜂鳴器響。這時(shí)就可以找到最強(qiáng)光線所對(duì)應(yīng)的方向了。2024/4/3北京樂(lè)博樂(lè)博教育科技有限公司12小試牛刀任務(wù)：利用光線傳感器，CPU，LED燈，蜂鳴器等制作小試牛刀2024/4/3北京樂(lè)博樂(lè)博教育科技有限公司13小試牛刀2024/4/1北京樂(lè)博樂(lè)博教育科技有限公司13小試牛刀利用光線傳感器，CPU，直流馬達(dá)等制作一個(gè)強(qiáng)光尋找裝置。將光線傳感器裝到小車的兩側(cè)，讓小車向朝光線比較強(qiáng)的一側(cè)轉(zhuǎn)彎，直到兩側(cè)光線一樣強(qiáng)時(shí)就停止運(yùn)動(dòng)，這時(shí)車頭所指的方向就是光線最強(qiáng)的方向。2024/4/3北京樂(lè)博樂(lè)博教育科技有限公司14小試牛刀利用光線傳感器，CPU，直流馬達(dá)等制作一個(gè)強(qiáng)光尋找裝小試牛刀參考程序2024/4/3北京樂(lè)博樂(lè)博教育科技有限公司15小試牛刀參考程序2024/4/1北京樂(lè)博樂(lè)博教育科技有限公司認(rèn)識(shí)新模塊三、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)與步進(jìn)電機(jī) 有一定基礎(chǔ)的同學(xué)都知道單片機(jī)要想控制電機(jī)必須得有電機(jī)驅(qū)動(dòng)，那么步進(jìn)電機(jī)也不例外，但步進(jìn)電機(jī)與以往的直流電機(jī)相比控制方法更為復(fù)雜，為了同學(xué)們使用方便我們利用一塊特殊的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，這使得步進(jìn)電機(jī)與你以往使用的直流電機(jī)毫無(wú)區(qū)別，這樣我們就輕松的獲得了步進(jìn)電機(jī)速度恒定，運(yùn)動(dòng)精準(zhǔn)，慣性小等諸多優(yōu)點(diǎn)。2024/4/3北京樂(lè)博樂(lè)博教育科技有限公司16認(rèn)識(shí)新模塊三、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)與步進(jìn)電機(jī)2024/4/1北京樂(lè)博認(rèn)識(shí)新模塊使用方法：在這里首先要給大家普及下咱們所使用的單片機(jī)教具中各種信號(hào)的關(guān)系。與是一樣的信號(hào)。其中的“YES”信號(hào)和“”是一樣的信號(hào)，其中的“ＮＯ”信號(hào)和是一樣的信號(hào)。根據(jù)以上的推導(dǎo)我們就可以得出，用電壓比較器輸出的信號(hào)就可以控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)讓步進(jìn)電機(jī)“正轉(zhuǎn)”“反轉(zhuǎn)”“?！薄?024/4/3北京樂(lè)博樂(lè)博教育科技有限公司17認(rèn)識(shí)新模塊使用方法：2024/4/1北京樂(lè)博樂(lè)博教育科技有限科學(xué)知識(shí)四、太陽(yáng)能電池板，電池板，鋰電池太陽(yáng)能電池板（Solar

panel）是由一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池片組成成為太陽(yáng)能電池板。太陽(yáng)能電池是具有把光轉(zhuǎn)換成電特性的一種半導(dǎo)體器件，它可以把照射在其表面的太陽(yáng)能輻射能轉(zhuǎn)換成直流電，太陽(yáng)能電池板是光伏發(fā)電系統(tǒng)/產(chǎn)品中的最基本的組件，也是太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分。它的最大作用是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能貯存到蓄電池中。鋰電池(Lithiumbattery)是指電化學(xué)體系中含有鋰(包括金屬鋰、鋰合金和鋰離子、鋰聚合物)的電池。鋰電池大致可分為兩類：鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰離子電池不含有金屬態(tài)的鋰，并且是可以充電的。2024/4/3北京樂(lè)博樂(lè)博教育科技有限公司18科學(xué)知識(shí)四、太陽(yáng)能電池板，電池板，鋰電池2024/4/1北京科學(xué)知識(shí)太陽(yáng)能電池板是整個(gè)系統(tǒng)能量的來(lái)源，鋰電池則是用來(lái)儲(chǔ)存能量的，那么電池板是負(fù)責(zé)充電和放電的。在整個(gè)系統(tǒng)中，太陽(yáng)能電池板的電壓時(shí)１２Ｖ，鋰電池充電所需的電壓時(shí)８.４Ｖ，而電池板給控制系統(tǒng)供的的是５Ｖ，這里涉及到三種不同的電壓，那么這之間的轉(zhuǎn)換與控制都是由電池板來(lái)完成的。2024/4/3北京樂(lè)博樂(lè)博教育科技有限公司19科學(xué)知識(shí)2024/4/1北京樂(lè)博樂(lè)博教育科技有限公司19科學(xué)知識(shí)2024/4/3北京樂(lè)博樂(lè)博教育科技有限公司20科學(xué)知識(shí)2024/4/1北京樂(lè)博樂(lè)博教育科技有限公司20充放電系統(tǒng)組成太陽(yáng)能電池板、電池板、電池盒以及鋰電池。它們究竟是什么關(guān)系呢，見(jiàn)右圖。2024/4/3北京樂(lè)博樂(lè)博教育科技有限公司21充放電系統(tǒng)組成2024/4/1北京樂(lè)博樂(lè)博教育科技有限公司2整體系統(tǒng)組成自動(dòng)追蹤太陽(yáng)能充電站可以分為充電部分（見(jiàn)左圖），和自動(dòng)追蹤部分（見(jiàn)右圖）。2024/4/3北京樂(lè)博樂(lè)博教育科技有限公司22整體系統(tǒng)組成2024/4/1北京樂(lè)博樂(lè)博教育科技有限公司22整體系統(tǒng)系統(tǒng)功能講解：自動(dòng)追蹤太陽(yáng)能充電站的整體工作流程是這樣的，太陽(yáng)能電池板把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成１２Ｖ的直流電，電池板控制這個(gè)１２Ｖ的直流電給８.４Ｖ的鋰電池組充電，同時(shí)把充好的電轉(zhuǎn)化成５Ｖ給自動(dòng)追蹤系統(tǒng)供電。自動(dòng)追蹤系統(tǒng)的工作原理是比較分布在太陽(yáng)能電池板兩側(cè)的光線強(qiáng)度，讓比較結(jié)果控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，一直轉(zhuǎn)到兩邊的光線強(qiáng)度相等，這時(shí)我們就認(rèn)為太陽(yáng)能電池板是正對(duì)著太陽(yáng)的。此時(shí)即可達(dá)到最佳的充電效率。2024/4/3北京樂(lè)博樂(lè)博教育科技有限公司23整體系統(tǒng)系統(tǒng)功能講解：2024/4/1北京樂(lè)博樂(lè)博教育科技有搭建參考圖2024/4/3北京樂(lè)博樂(lè)博教育科技有限公司24