三极管的简易双轴追光太阳能供电装置研究--中国期刊网

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三极管的简易双轴追光太阳能供电装置研究

发表时间：2021/9/6 来源：《中国科技信息》2021年9月下作者：王子昌

[导读] 本文针对三极管的简易双轴追光太阳能供电装置展开了详细的研究，首先确定了总体的设计思路，并对该装置的工作原理进行了详细的分析；其次，对三极管的简易双轴追光太阳能供电装置的控制电路、感光部分、供电部分以及驱动部分等硬件部分展开相应的设计；最后通过实验测试完成对装置的调试。

邢台市任泽区第一中学王子昌 055150

摘要：本文针对三极管的简易双轴追光太阳能供电装置展开了详细的研究，首先确定了总体的设计思路，并对该装置的工作原理进行了详细的分析；其次，对三极管的简易双轴追光太阳能供电装置的控制电路、感光部分、供电部分以及驱动部分等硬件部分展开相应的设计；最后通过实验测试完成对装置的调试。
关键词：三极管；太阳能；感光列阵
       前言：目前，我国仍然有很多省份的能源储量相对较少，所以为了能够更好地促进各地区的生活与生产，对太阳能资源的利用则显得尤为重要。现阶段，我国已经具备了较为成熟的太阳能自动追踪装置，实现了对太阳能电池板的光电转换效率。而三极管简易双轴追光太阳能供电装置具有设计简单、电源独立、实用性强、元器件损耗低以及成本较低等优势，更加符合我国所倡导的低碳环保理念。因此，对三极管的简易双轴追光太阳能供电装置展开详细的研究与探索对于我国社会的发展而言有着极为重要的利用价值。
        1、三极管的简易双轴追光太阳能供电装置的总体思路
        在针对三极管的简易双轴追光太阳能供电装置进行设计之前，需要形成一个科学且合理的设计思路。首先，要保证三极管简易双轴追光太阳能供电装置当中的太阳板时刻与太阳管线保持垂直状态，这样可以将太阳能电池板的光电利用转换率实现最大化。其次，明确该装置的控制电路、感光部分、驱动部分以及供电部分的构成，同时要保证电池板可以在该系统中实现独立。而供电部分需要承担起对所有电路的供电重任；感光部分则处于电路当中，其作用是将光转换为电流信号，利用电流的形式完成到控制电路的传递，同时利用控制电路当中的三极管无触点开关性质对电流信号展开妥善地处理，以此来实现驱动部分电路的开启与关闭[1]。最后，将与驱动部分相连接的太阳能电池板与光线保持垂直状态，以此来提高太阳能电池板的光电转换效率。
        2、三极管的简易双轴追光太阳能供电装置的工作原理分析
        通过对单个的单元电路进行分析是发现，其中定值电阻R1与光敏电阻RG之间能够形成串联分压电路，其作用是可以将光强度变化所引起的光敏电阻转变为电信号，用来控制单元内的三极管通断工作。但是当光敏电阻接收到更高强度的光照时，其内部阻值就会快速增大，促使三极管内的基极B就可以在短时内获取到较高的电压，此时三极管内的VT会发生导通现象，也就是电源的正极电流会经过M1电机、二极管和三极管中的集电极c与发射极e一直到达电源的负极回路中被导通。但是相反，如果光敏电阻无法接收到一定强度光照时，其阻值会大幅度减少，同时基极电压会快速降低，此时三极管VT不会发生导通现象，代表M1处并无电流通过。
        在对四个单元的整体电路展开分析时可知，当光线中的斜射到感光阵列时，因有不透光材料遮挡，导致其中的一个或者两个控制单元中的光面电阻无法接收到相应强度的光照，此时光敏电阻中的阻值会快速增大，导致相同控制单元中的三极管被导通，此时仅有M1或M2出有一定的电流通过；当光线是以直射的方式照射到感光阵列时，每一个感光电阻都能够接受相同的光照，此时的光敏电阻阻值极小，并且三极管不会发生导通现象，也就是说M1和M2处并未任何电流通过[2]。
        3、三极管的简易双轴追光太阳能供电装置的硬件设计
        三极管的简易双轴追光太阳能供电装置中的硬件设施是由感光部分、供电部分、控制电路以及驱动部分共同组成，而太阳能电池板是在系统中独立存在的，并且是以驱动部分来控制追光。

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3.1控制电路设计
三极管的简易双轴追光太阳能供电装置的整体电路图如图1所示，该电路图中包括四个相同的单元，其中感光部分中有四个光敏电阻，分别是：RG1、RG2、RG3、RG4,供电部分细分为：BT1和BT2；驱动部分细分为：M1和M2。三极管为整个装置的核心控制部分，具有电流放大、接通电阻以及完成断路的开关作用[3]。R1和光敏电阻RG可以组成串联分压电路，能够将因光线强度变化而引起光敏变电阻转为电信号，以此来实现控制三极管通断。

        图1 整体电路图
        3.2感光部分设计
        由于光敏电阻具有一定的光导效应，能够有效地将光信号转变为电信号，通过两条长方形的透光材料在PCB电路板的对边中点进行固定，形成四个象限，而后将四个光敏电阻放置在每一个象限当中，一共分为两组，每一组内都有两个光敏电阻在PCB电路板的对角线位置，对同一个电机进行控制。
        3.3供电部分设计
        三极管的简易双轴追光太阳能供电装置需要根据不同的使用场景选择不同的供电装置，例如，当室外光照强度较高时，可以选择有两块位于感光部分旁边的小附属太阳能电池板供电；而当室外的光照强度相对较弱时，则由主太阳能板中的电池板进行供电。
        3.4驱动部分设计
        一般来说驱动部分有2个相互垂直的旋转轴叠加起来的，形成了一个双轴结构，并且在顶部设置了相应的安装板。这两个旋转轴分别是由控制电路来对两个微电流减速电机驱动进行控制。
        4、三极管的简易双轴追光太阳能供电装置的实验测试
        在对三极管的简易双轴追光太阳能供电装置进行实验测试时，选择两个相同规格的太阳能电池板，将其分别安装在两个装置上，并放置在没有任何视程障碍的室外。其中固定式的太阳能电池板倾斜角应该以当地的纬度展开计算，并朝南向位置进行摆放。而三极管的简易双轴追光太阳能供电装置也以同样的方式进行处理。从早上8点开始，以15分钟为一个周期进行测量记录，通过万用表对每个装置的太阳能电池板输出端的电流及电压进行记录，连续10小时。最终根据所测出的电流及电流来对发电功率数据进行计算。
        结论：
        总而言之，本文基于三极管的简易双轴追光太阳能供电装置的设计思路、工作原理分析、硬件设计以及实验测试等四个环节展开了对该装置的分析，最后所设计出的三极管的简易双轴追光太阳能供电装置具有设计简单、反应灵敏、拆卸组装简单以及电源独立等优势，能够在很大程度上降低了国家在用电方面的投入。
参考文献：
[1]王佳宝,李丹.太阳能自动追光装置[J].新教育时代电子杂志(学生版),2019(032):P.1-1.
[2]刘文正,戴文来,李娜,等.一种双轴式自追踪光伏太阳能支撑装置的设计[J].机械工程师,2019(10):85-87.
[3]张新亮.一种基于双轴的太阳能自动跟踪装置[J].机械工程与自动化,2015(001):166-167.
指导教师刘兴伟邢台市任泽区第一中学 055150