0 引言
    随着经济的高速发展，对于能源的需求和由之带来的高污染问题日趋突出。太阳能作为一种新型、清洁能源，发展前景相当广阔，目前已成为各国竞相研究和开发的热点，而如何高效地获得太阳能资源是当前一个重要的课题。传统的太阳能接收板大部分采用固定安装形式，而太阳的方位角度和高度是随时间变化的，所以这种固定安装的电池接收板的转换效率较低。经理论分析，光伏发电系统是否采用对太阳的自动跟踪方式，能量的接收效率相差达40％～50％之多，而采用双轴跟踪可增加发电量35％～40％，因此，开展对太阳光线自动跟踪方面的研究，对于光伏发电系统的发展有着积极的实际意义。
    本文对太阳能跟踪控制系统中的倾角检测与控制进行了研究，重点对倾角传感器检测电路、倾角传感器输出数据的采集和滤波处理进行研究，从而实现倾角的精确测量。

1 太阳能跟踪控制系统方案
    本文研究的太阳能跟踪系统由监控中心、太阳能跟踪控制两大部分组成。监控中心主要完成太阳能板的状态监测与控制，而太阳能跟踪控制则是本系统的核心部分，由水平方向与俯仰方向(即倾角)上的两个电机驱动，完成电池板的自动跟踪功能，其机械示意图如图1所示。

    实际系统控制中，根据GPS输出的时间信息、经纬度信息，可以得到太阳的实时方位角和高度角，通过控制电机来调整双轴支架，完成对太阳的跟踪。系统采用步进式视日跟踪，即双轴支架的运转并非连续性的，而是给定一个阈值，如果当前太阳角度与太阳能电池板角度的差值超过设定的阈值时，再启动两个电机完成角度的调整，这样既降低了支架转动而消耗的能量，又提高了太阳能转换效率，其控制流程如图2所示。
 

2 倾角检测模块设计
2．1 芯片的选取
    本文中选择了SCA60C单轴倾角传感器，是一种加速度计，内部由一个硅微传感器和信号处理芯片组成，采用SMD形式封装，先测量地球引力在测量方向上的分量，再将其转换为重力加速度与传感器敏感轴之间的夹角，以此来测量支架的倾角。该传感器单极5 V供电，灵敏度为2V／g，测量范围为-1～1 g(对应的倾角变化范围为-90°～90°)，电压输出范围为0．5～4．5V。倾角与输出电压的对应计算公式为：
    
    式中：Offset为倾角传感器处于相对水平位置时的输出电压；Sensitivily为倾角传感器的灵敏度。
    针对SCA60C单轴倾角传感器的输出特性，本文选用了STC12C5604AD单片机，是宏晶科技生产的单时钟／机器周期的新一代8051单片机，具有高速、低功耗、超强干扰的特性，指令代码完全兼容传统的8051，但速度快8～12倍。具有4路PWM、8路高速10位A／D转换，无需专用编程器与仿真器，通过串口(P3．0／P3．1)就可以直接下载程序，大大地节约了设计成本。
2．2 倾角检测模块设计
2．2．1 硬件电路设计
    倾角传感器模块安装在太阳能电池板的下表面，完成支架倾角的采集。工作状态下，SCA60C的模拟电压输出信号输入到单片机的A／D采集端口，转换后的数字量信号通过串口与主控箱中的单片机通信，完成角度反馈，其硬件电路设计如图3所示。

2．2．2 软件设计
    单片机的8路A／D口需要通过对ADC_CONTR寄存器中CHS0＼CHS1＼CHS2三位的设置来选择使用的模拟输入通道，并且必须将其设置为开漏模式或高阻模式，即需要对P1M0(0～7)，P1M1(0～7)中相应位进行设置，如本例中选择P1．2为SCA60C的电压信号采集端，为开漏模式，则设置为：

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