臺灣博碩士論文加值系統

本文提出多點感測系統來控制雙軸追蹤系統的轉動角度，促使太陽能板能夠移到最大發電量的位置點。多點感測系統是利用AT89c51單晶片對各感測電池作數據擷取與比較，據此控制雙軸追蹤系統的轉動角度。利用RS-232作為AT89c51與監控系統的傳輸媒介，追蹤系統可顯示與記錄同一時間下各感測電池的電壓。實驗中也設置一固定式太陽電池模組以便與追蹤式太陽電池模組彼此作發電量比較。實驗結果顯示，於感測系統中預設較小的仰角與方位角，則可提高追蹤式太陽電池模組的發電量。

This thesis proposes a new system that the angle of two-axis tracking system is controlled by using the multi-point sensing system. This system can move the solar panel into the position at which the solar module can generate the maximum power energy. The multi-point system can get data from sensing cells and compare the obtained information. In terms of this condition, the angle of two-axis tracking system can be controlled. The RS-232 is a communication medium between the AT89c51 and the monitoring system. It pushes the tracking system into displaying and recording the voltage from each sensing cell at the same time. In the experiment, a fixed solar module is also set up in order that the power energies from the fixed module and the tracking one can be compared each other. The experimental results show that the generated power from the tracking system can be enhanced if the less elevation angle and azimuth are preset in the multi-point sensing system.

目 錄
摘 要 I
Abstract II
目 錄 III
表 目 錄 VI
圖 目 錄 VIII
第一章 緒論 1
1-1研究背景與動機 1
1-2論文大綱 4
第二章 相關原理介紹 5
2-1太陽 5
2-1-1 太陽的結構 5
2-1-2 地球對太陽的運動 6
2-1-3 太陽位置判斷 7
2-1-4 太陽輻射 9
2-2 太陽能 11
2-2-1 太陽能應用歷史 11
2-2-2 太陽能應用類型方式 11
2-2-3 太陽電池種類 13
2-2-4 太陽電池原理及特性 14
2-2-5 太陽能發電系統架構 20
第三章 雙軸太陽光追蹤系統研製 24
3-1前言 24
3-2 30點感測系統 24
3-2-1感測器資料擷取 25
3-2-2位址數據大小比較 34
3-2-3步進馬達驅動 37
3-2-4晶片與電腦串列傳輸及資料記錄 47
3-2-4-1 晶片串列傳輸電路 47
3-2-4-2 串列傳輸模式設計 51
3-2-4-3 VB6.0介面設計 54
3-3 5點感測雙軸太陽光追蹤器 59
3-3-1 5點感測器設計 59
3-3-2 5點感測對步進馬達控制方式 62
第四章 實驗結果與討論 65
4-1前言 65
4-2 30點感測系統與固定式太陽電池模組 65
4-2-1 預設排列方式 66
4-2-2 單一調整仰角方式 67
4-2-3 單一調整方位角方式 69
4-2-4 實驗結果探討 73
4-3 5點感測系統與固定式太陽電池模組 74
4-3-1 實驗1：方位角 1.8度/次，仰角 10.8度/次 74
4-3-2 實驗2：方位角 1.8度/次，仰角 1.8度/次 76
4-3-3 實驗3：方位角 1.8度/次，仰角 0.9度/次 77
4-3-4 實驗4：方位角 1.8度/次，仰角 0.45度/次 79
4-3-5 實驗結果探討 80
第五章結論與未來展望 82
5-1 結論 82
5-2 未來研究方向 83
參考文獻 85
附錄1 88
表 目 錄
表2-1 太陽電池種類及發電轉換效率 14
表3-1：CD4067真值表 31
表3-2：TK268-02A1步進馬達規格 38
表3-3：2相激磁控制順序 46
表3-4：以計時器1產生鮑率之方法 53
表4-1：兩模組於2009/05/20當天各時段輸出電壓 66
表4-2：兩模組在實驗時間內的總電能 67
表4-3：兩模組於2009/05/29當天各時段輸出電壓 68
表4-4：兩模組在實驗時間內的總電能 69
表4-5：兩模組於2009/05/19當天各時段輸出電壓 70
表4-6：兩模組在實驗時間內的總電能 71
表4-7：兩模組於2009/05/17當天各時段輸出電壓 72
表4-8：兩模組在實驗時間內的總電能 73
表4-9：兩模組於2009/05/08當天各時段輸出電壓 75
表4-10：兩模組在實驗時間內的總電能 76
表4-11：兩模組於2009/05/13當天各時段輸出電壓 76
表4-12：兩模組在實驗時間內的總電能 77
表4-13：兩模組於2009/05/21當天各時段輸出電壓 78
表4-14：兩模組在實驗時間內的總電能 79
表4-15：兩模組於2009/05/26當天各時段輸出電壓 79
表4-16：兩模組在實驗時間內的總電能 80
表4-17：5點感測系統實驗結果 81
圖 目 錄
圖2-1：太陽內部結構與外部大氣結構 6
圖2-2：地球於黃道面公轉運動方式 7
圖2-3：台灣四季太陽仰角與方位角圖 7
圖2-4：太陽仰角角度判斷 8
圖2-5：太陽方位測量 9
圖2-6：太陽輻射方式 10
圖2-7：太陽能應用類型 12
圖2-8：裝置路燈上之太陽電池模組 12
圖2-9：設置房屋屋頂之太陽電池模組 13
圖2-10：單晶太陽電池 13
圖2-11：多晶太陽電池 14
圖2-12：非晶太陽電池 14
圖2-13：太陽電池內部結構 16
圖2-14：太陽電池受光時內部電子電洞動作情形 17
圖2-15：太陽電池等效電路 18
圖2-16：SM 3015不同溫度下之V-I曲線變化 19
圖2-17：SM 3015不同溫度下之P-V曲線變化 19
圖2-18：SM 3015不同光照度下之V-I曲線變化 20
圖2-19：SM 3015不同光照度下之P-V曲線變化 20
圖2-20：獨立型太陽能發電系統架構 22
圖2-21：太陽能與市電兩用切換架構 23
圖3-1：系統動作流程 25
圖3-2：感測器最初設計原理 26
圖3-3：感測器角度固定方式 26
圖3-4：感測器實體架構 26
圖3-5：感測組初步設計方式 28
圖3-6：感測組實體 28
圖3-7：感測組接線方式 28
圖3-8：感測器負載端實際電路 29
圖3-9：6組感測組排列方式 30
圖3-10：感測器穢餺y標 30
圖3-11:CD4067B腳位(Altium Designer顯示) 31
圖3-12：ADC0804腳位(Altium Designer顯示) 32
圖3-13：30點感測器擷取轉換電路 34
圖3-14：AT89C51晶片接腳圖(Altium Designer顯示) 35
圖3-15：晶片對數位碼處理流程 36
圖3-16：指定資料位址儲存方式 36
圖3-17：驅動馬達副程式程式動作流程 39
圖3-18：馬達A位址比對方式 39
圖3-19：馬達B位址比對方式 40
圖3-20：步進馬達步進值與轉動方向的動作 40
圖3-21：馬達A齒輪組架構 42
圖3-22：馬達B齒輪組架構 41
圖3-23：仰角控制之硬體架構 42
圖3-24：方位角控制之硬體架構 43
圖3-25：步進馬達驅動電路 45
圖3-26：40106內部結構 45
圖3-27：FT5754晶片實體圖 46
圖3-28：FT5754之步進馬達驅動電路 46
圖3-29：串列中斷動作流程 48
圖3-30：串列傳輸動作 49
圖3-31：串列傳輸電路 50
圖3-32：HIN-232腳位及內部架構 51
圖3-33：DB-9串列埠介面 51
圖3-34：非同步傳輸方式 53
圖3-35：串列傳輸工作模式： 54
圖3-36：VB6.0介面弁鈳]計流程 56
圖3-37：電腦端與晶片端相互傳輸動作 57
圖3-38：30點感測系統的VB介面 57
圖3-39：資料數據記錄過程 58
圖3-40：30點感測系統記錄表 58
圖3-41：顯示器連結資料表設定方式 59
圖3-42：5點感測器架構 60
圖3-43：5點式感測器實體 60
圖3-44：5點感測器排列 61
圖3-45：5點感測器裝設於雙軸追蹤器 61
圖3-46：角度微調動作方式 63
圖3-47：30點感測系統六角放射排列 64
圖4-1：固定式太陽模組 65
圖4-2：2009/05/20兩模組W-hr曲線變化情形 67
圖4-3：2009/05/29兩模組W-hr曲線變化情形 69
圖4-4：單一調整方位角實驗的感測器排列方式 70
圖4-5：2009/05/19兩模組W-hr曲線變化情形 71
圖4-6：縮小方位角差排列方式 72
圖4-7：2009/05/17兩模組W-hr曲線變化情形 73
圖4-8：2009/05/08兩模組W-hr曲線變化情形 75
圖4-9：2009/05/13兩模組W-hr曲線變化情形 77
圖4-10：2009/05/21兩模組W-hr曲線變化情形 78
圖4-11：2009/05/26兩模組W-hr曲線變化情形 80

參考文獻
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