自動(dòng)逐日式太陽能小車軟硬件設(shè)計(jì)解析

　　1.引言：
　　21世紀(jì)最緊缺的便是能源，地球上的石油和煤都在以驚人的速度消耗，作為不可再生能源，他們最終都將被消耗殆盡。因此尋找新的代替能源便成了擺在科學(xué)家們面前的新課題。
　　太陽能、核能、風(fēng)能等新能源中太陽能不但無污染而且儲(chǔ)量豐富。地球軌道上的平均太陽輻射強(qiáng)度為1369w/㎡。地球赤道的周長為40000km，從而可計(jì)算出，地球獲得的能量可達(dá)173000TW。盡管太陽輻射到地球大氣層的能量僅為其總輻射能量的22億分之一，但已高達(dá)173，000TW，也就是說太陽每秒鐘照射到地球上的能量就相當(dāng)于500萬噸煤。如此巨大的能量寶庫如何不讓人心動(dòng)？
　　現(xiàn)如今很多地方都已經(jīng)用太陽能代替原先能源。太陽能發(fā)電是應(yīng)用最多的。但太陽能發(fā)電由于材料的原因，從太陽的光能轉(zhuǎn)化為電能的轉(zhuǎn)化率不是很高，而且太陽能電池板比較笨重，如今很多都只用于定點(diǎn)發(fā)電，不能很好的用于便攜設(shè)備，尤其是大功率的移動(dòng)交通工具。
　　因此我們就想通過用較小的太陽能板來吸收較多的太陽能來實(shí)現(xiàn)太陽能利用率的提高，以及作為汽車的動(dòng)力來源，已達(dá)到節(jié)能減排的效果。本設(shè)計(jì)的目標(biāo)便是通過透鏡的方法，提高單位面積的太陽能電池板上的光照強(qiáng)度，從而減輕了太陽能發(fā)電系統(tǒng)的重量，使之有可能應(yīng)用于實(shí)際的太陽能車的設(shè)計(jì)上。讓汽車的能源從石油轉(zhuǎn)變成清潔的太陽能，保護(hù)環(huán)境實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
　　2.工作原理
　　本系統(tǒng)分為光追蹤模塊、光能收集模塊、小車運(yùn)動(dòng)模塊。
　　1、光追蹤模塊，用來檢測得到太陽光的入射角度，以使得透鏡、太陽能電池板組合能夠時(shí)刻正對太陽光，充分利用太陽能產(chǎn)生電能
　　2、光能收集模塊，用來吸收太陽能產(chǎn)生電能，并儲(chǔ)存在蓄電池中，供給小車使用
　　光能收集模塊采用了透鏡來聚焦光線，使得太陽能電池板的面積大大縮小，降低了成本，光能收集模塊根據(jù)光追蹤模塊所提供的太陽光直射角度，由單片機(jī)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，改變透鏡、太陽能板組合的水平角和俯仰角，使其正對太陽光，達(dá)到最佳接收效果，而后將太陽能儲(chǔ)存在蓄電池中。
　　3、小車運(yùn)動(dòng)模塊，利用上述光能發(fā)電產(chǎn)生動(dòng)力，使得小車運(yùn)動(dòng)
　　小車?yán)眯铍姵刂械碾娔苓\(yùn)動(dòng)，本方案采用紅外遙控方式來控制小車的前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎等行為
　　模塊示意圖：
　　
　　圖1：系統(tǒng)框圖
　　2.1最佳太陽光入射角度檢測模塊
　　本文的方法中首先要知道的便是太陽光的最佳入射角度，知道這個(gè)角度后才可以讓太陽能電池移動(dòng)到最佳接受位置。我們使用傳感器來感受太陽光的強(qiáng)弱以此來確定太陽光的最佳入射角度。
　　太陽光的最佳入射角度具體分為水平方位角和垂直俯仰角，因此我們需要讓傳感器沿著兩個(gè)軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。先在水平方向轉(zhuǎn)360°，邊轉(zhuǎn)邊進(jìn)行采樣分析，記錄下光照最強(qiáng)的那個(gè)角度，再在垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)180°，同樣進(jìn)行采樣分析，記錄下光照最強(qiáng)的點(diǎn)。