基于Arduino的双轴水平太阳能追踪与LED照明系统的设计与研究-研究论文

简介：
本研究设计并实现了一种基于Arduino平台的双轴太阳能追踪系统，结合了高效能的太阳能利用和智能LED照明控制，旨在优化能源使用效率。 本项目旨在设计一种基于Arduino的双轴太阳能跟踪系统的太阳能LED照明系统，并且重点在于开发非常精确的太阳追踪器。整个项目分为硬件和软件两大部分。 在硬件方面，主要包括了太阳能电池板、带有减速齿轮箱的直流电机、LDR传感器模块以及电子电路等组件；而软件部分则主要负责定义该系统的运作逻辑，在不同的天气条件下如何表现行为。在整个设计过程中，我们对太阳位置感测进行了两次重要的阶段：初级或间接感应通过地日几何关系进行初步定位（粗调），随后的直接传感则是利用一组LDR传感器来精确调整方位角和高度角。 在多云或多尘的情况下，跟踪系统将仅依靠初级方法——即基于地球与太阳之间的相对位置信息来进行工作；因此无论天气如何变化，该追踪器都能够持续有效地跟随太阳轨迹。太阳能采集效率很大程度上取决于入射到光伏板上的阳光强度（辐照度）。为了最大化能量的收集量，需要确保太阳能电池板始终以最佳的角度面对太阳光。 通过使用LDR和直流电机在特定机械结构中进行配置与设计开发了一套自动化的双轴日光追踪系统。该设备能够实现方位角及高度角的变化，并且是基于地日几何学原理并通过Arduino UNO控制器来完成的。研究结果表明，这种自动化太阳能跟踪器相比固定式的装置来说更加稳定和高效，在提升光伏板能源利用效率方面具有显著优势。