Arduino驱动的两轴太阳能追踪LED照明系统设计

"Design of Solar Power LED Lighting System using Horizontal Two-Axis Arduino Based Solar Tracking System P. Suresh1, S. Manojkumar2, E. Rakesh3, N. Saranraj4 1Assistant Professor, St. Joseph College of Engineering 234UG Scholar, St. Joseph College of Engineering 1suresh@stjoseph.ac.in 摘要 本项目旨在利用基于Arduino的水平两轴太阳能跟踪系统设计太阳能LED照明系统。项目的主要目标是构建一个高精度的太阳能追踪装置。项目分为硬件和软件两大部分。硬件主要包括太阳能电池板、带有减速箱的两个直流电机、LDR传感器模块以及电子电路。软件部分则模拟了系统的思维行为，即在不同天气条件下系统的行为模式。在此项工作中，太阳位置的检测被划分为初级和次级两个阶段。初级阶段，即间接感应，通过太阳-地球几何关系进行粗略调整；次级阶段，即直接感应，通过一组LDR传感器进行精细的方位角和高度角调整。当天气多云或多尘时，追踪系统仅依靠初级阶段，即太阳-地球几何关系，来确定太阳位置。无论天气如何，系统都能追踪到太阳的位置。从光伏（PV）或任何太阳能收集器获取的能量依赖于太阳辐射强度。为了最大限度地从太阳获取能量，太阳能收集器面板应始终保持与入射辐射垂直。太阳能跟踪器通过调整太阳能收集器的方向，使其始终处于最佳倾斜角，从而极大地提高了光伏（PV）面板的能源效率。在这篇论文中，我们设计并开发了一种自动双轴太阳跟踪系统，它利用了光敏电阻（LDR）和直流电机配合齿轮布局的机械结构。两轴太阳跟踪（方位角和高度角）通过基于太阳-地球几何的Arduino UNO控制器实现。结果显示，自动太阳跟踪系统相比固定系统更加可靠且高效。 关键词：论文研究，Arduino，太阳能跟踪，水平两轴，LDR传感器，LED照明，能源效率 介绍 太阳能作为一种可再生能源，因其无污染和可持续性而备受关注。然而，为了优化太阳能电池板的能量吸收，必须确保其与太阳光线的入射角度尽可能小。这就是太阳能跟踪系统的作用，它可以随着太阳轨迹的改变动态调整太阳能电池板的角度。本研究中的系统采用水平两轴跟踪，这意味着它能够独立调整电池板的方位角和高度角，以实现最佳的阳光接收。 系统设计 硬件设计包括选择合适的太阳能电池板，以及配备能够精确转动的直流电机和减速箱。LDR传感器模块用于检测太阳位置，它们被安装在能够覆盖全方位角度的结构上。电子电路负责处理来自LDR传感器的信号，并向Arduino控制器提供数据，控制器再根据这些数据计算出必要的电机旋转角度。 软件部分是整个系统的核心，它包含一个算法，该算法基于太阳的日常运动和当前天气条件来决定何时以及如何调整电机。在阴天，系统依赖于基础的天文计算来估算太阳位置，而在晴天，LDR传感器提供的实时数据会进一步细化这一过程。 实验结果与分析 实验结果证明，采用这种基于Arduino的两轴跟踪系统，太阳能LED照明系统的性能显著提升。与固定安装的系统相比，跟踪系统能够在一天内收集到更多的太阳能，从而提高LED照明的亮度和持续时间。此外，系统的可靠性也得到了验证，即使在恶劣的天气条件下，也能保持稳定的工作状态。 结论 本研究展示了一种使用Arduino控制器的高效、可靠的水平两轴太阳能跟踪系统，用于优化太阳能LED照明。通过结合LDR传感器和精密的电机控制，该系统能够准确追踪太阳位置，从而最大化能量采集。未来的研究可以扩展此系统，包括增加智能预测功能，以适应更复杂的天气模式，并进一步提高能源利用率。 引用 [此处列出相关参考文献] 致谢 [此处列出感谢支持的个人或机构] 1. Suresh, P., Manojkumar, S., Rakesh, E., & Saranraj, N. (年份). Design of Solar Power LED Lighting System using Horizontal Two-Axis Arduino Based Solar Tracking System. [期刊名称或会议名称], [卷号(期号)], [页码范围]. " 请注意，由于原文中未提供具体的年份、期刊名称或会议名称、页码范围等信息，这部分在实际的学术论文中需要根据实际情况填写。此外，参考文献部分也需要根据实际引用的文献来补充完整。