傾角傳感器在太陽能跟蹤系統中的應用研究

2 傾角檢測模塊設計
2．1 芯片的選取
本文中選擇了SCA60C單軸傾角傳感器，是一種加速度計，內部由一個硅微傳感器和信號處理芯片組成，采用SMD形式封裝，先測量地球引力在測量方向上的分量，再將其轉換為重力加速度與傳感器敏感軸之間的夾角，以此來測量支架的傾角。該傳感器單極5 V供電，靈敏度為2V／g，測量范圍為-1～1 g(對應的傾角變化范圍為-90°～90°)，電壓輸出范圍為0．5～4．5V。傾角與輸出電壓的對應計算公式為：

式中：Offset為傾角傳感器處于相對水平位置時的輸出電壓；Sensitivily為傾角傳感器的靈敏度。
針對SCA60C單軸傾角傳感器的輸出特性，本文選用了STC12C5604AD單片機，是宏晶科技生產的單時鐘／機器周期的新一代8051單片機，具有高速、低功耗、超強干擾的特性，指令代碼完全兼容傳統的8051，但速度快8～12倍。具有4路PWM、8路高速10位A／D轉換，無需專用編程器與仿真器，通過串口(P3．0／P3．1)就可以直接下載程序，大大地節約了設計成本。
2．2 傾角檢測模塊設計
2．2．1 硬件電路設計
傾角傳感器模塊安裝在太陽能電池板的下表面，完成支架傾角的采集。工作狀態下，SCA60C的模擬電壓輸出信號輸入到單片機的A／D采集端口，轉換后的數字量信號通過串口與主控箱中的單片機通信，完成角度反饋，其硬件電路設計如圖3所示。

2．2．2 軟件設計
單片機的8路A／D口需要通過對ADC_CONTR寄存器中CHS0＼CHS1＼CHS2三位的設置來選擇使用的模擬輸入通道，并且必須將其設置為開漏模式或高阻模式，即需要對P1M0(0～7)，P1M1(0～7)中相應位進行設置，如本例中選擇P1．2為SCA60C的電壓信號采集端，為開漏模式，則設置為：