太阳跟踪器模拟实验系统
发布时间：2021-03-30 04:45
设计了一套双轴太阳跟踪器,系统采用太阳固定轨迹跟踪和光电跟踪两种方式相结合的新型跟踪方式。晴天时,先根据计算得到的太阳高度角和方位角控制电动机进行粗略跟踪,再使用光电传感器实现精确跟踪;阴雨天时,光照强度不够,光敏传感器的干扰较大,此时单独使用太阳固定轨迹方式。实用结果表明,该系统能够实现精确实时跟踪太阳,保证太阳能利用率达到最高。
【文章来源】：实验室研究与探索. 2018,37(01)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
系统整体设计思路(1)高度角-方位角式跟踪模块
第1期李真，等:太阳跟踪器模拟实验系统示为系统整体设计思路［3］。图1系统整体设计思路(1)高度角-方位角式跟踪模块。太阳的运行规律有迹可循。该模块主要根据太阳的运行规律来计算实时高度角和方位角以及太阳跟踪器的仰角和水平角(见图2)。利用时钟芯片和单片机控制单元根据当地的经纬度和实时时间计算出太阳的实时位置，实现跟踪［4-5］。①Cooper方程δ:太阳赤纬角δ每天在－23°27'～+23°27'的范围内发生变化。由Cooper方程可以计算得到春分后第d天的δ=23．45sin2πd365(1)②太阳时角ω:正午时ω=0，每隔1h增加15°，上午为正，下午为负。③太阳高度角h:sinh=sin［90°±(φ－δ)］(2)④太阳方位角γ:sinγ=cosδsinωcosh(3)图2太阳角示意图⑤日照时间:日出日没时间计算公式为cosωω=－tanφtanδ(4)式中:ωθ表示日出或日没时角，正为日没时角，负为日出时角。1d中可能的日照时间为N=215arccos(－tanφtanδ)(5)确定太阳跟踪系统所在地的经纬度和时刻，就可以利用上述太阳高度角和方位角的数学模型计算出太阳的高度角和方位角。从而控制电动机实现实时跟踪［6］。(2)光电传感器跟踪模块。该模块将检测到的信号送到单片机进行处理，完成对太阳位置的探测和跟踪。本系统采用的光电传感器是5个光电二极管，用于检测晴天或阴天。太阳能电池板上的光电传感器实时检测太阳光的入射方向，并把信号发送给单片机，单片机进行处理，控制电动机改变太阳能电池板的位置，使太阳能利用率达到最高［7］。不同的光敏半导体在数量和尺寸上存在着差异，导致光电跟踪模型种类众多。综合考虑各种因素，本系统的光电传感器模型设计如图3、4所示。图3光敏二极管分布模型图4?
第1期李真，等:太阳跟踪器模拟实验系统示为系统整体设计思路［3］。图1系统整体设计思路(1)高度角-方位角式跟踪模块。太阳的运行规律有迹可循。该模块主要根据太阳的运行规律来计算实时高度角和方位角以及太阳跟踪器的仰角和水平角(见图2)。利用时钟芯片和单片机控制单元根据当地的经纬度和实时时间计算出太阳的实时位置，实现跟踪［4-5］。①Cooper方程δ:太阳赤纬角δ每天在－23°27'～+23°27'的范围内发生变化。由Cooper方程可以计算得到春分后第d天的δ=23．45sin2πd365(1)②太阳时角ω:正午时ω=0，每隔1h增加15°，上午为正，下午为负。③太阳高度角h:sinh=sin［90°±(φ－δ)］(2)④太阳方位角γ:sinγ=cosδsinωcosh(3)图2太阳角示意图⑤日照时间:日出日没时间计算公式为cosωω=－tanφtanδ(4)式中:ωθ表示日出或日没时角，正为日没时角，负为日出时角。1d中可能的日照时间为N=215arccos(－tanφtanδ)(5)确定太阳跟踪系统所在地的经纬度和时刻，就可以利用上述太阳高度角和方位角的数学模型计算出太阳的高度角和方位角。从而控制电动机实现实时跟踪［6］。(2)光电传感器跟踪模块。该模块将检测到的信号送到单片机进行处理，完成对太阳位置的探测和跟踪。本系统采用的光电传感器是5个光电二极管，用于检测晴天或阴天。太阳能电池板上的光电传感器实时检测太阳光的入射方向，并把信号发送给单片机，单片机进行处理，控制电动机改变太阳能电池板的位置，使太阳能利用率达到最高［7］。不同的光敏半导体在数量和尺寸上存在着差异，导致光电跟踪模型种类众多。综合考虑各种因素，本系统的光电传感器模型设计如图3、4所示。图3光敏二极管分布模型图4?
【参考文献】：
期刊论文
[1]风摆控制实验系统设计[J]. 余善恩,李真. 实验技术与管理. 2017(06)
[2]基于STM32的光电式太阳跟踪系统设计[J]. 刘卿卿,俞强,赵毛毛,王竞雄. 仪表技术与传感器. 2017(01)
[3]太阳跟踪控制系统的研究与设计[J]. 赵建华,张婷婷. 电子测量技术. 2016(03)
[4]基于光电池的太阳光自动追踪装置的研制[J]. 张书博,张潇峰. 科技创新与应用. 2015(31)
[5]便携式智能太阳辐照传感器[J]. 蔡一凡,张臻,刘升,全鹏. 仪表技术与传感器. 2015(06)
[6]双模式互补高精度太阳跟踪系统的设计[J]. 郑恩让,李明勇,宁铎. 自动化与仪表. 2013(02)
[7]基于ARM920T的太阳能电池板自动追光系统[J]. 郭文川,周超超,刘兴林,夏田俊. 实验技术与管理. 2012(01)
[8]智能双模式太阳跟踪器[J]. 王红睿,王玉鹏,方伟. 光学精密工程. 2011(07)
[9]太阳跟踪自动化控制系统设计[J]. 王东江,刘亚军. 数字技术与应用. 2010(07)
[10]一种单片机键盘电路设计与消抖处理[J]. 刘天时,刘赏,付春. 计算机与网络. 2010(10)
硕士论文
[1]基于LabVIEW和单片机的太阳自动跟踪监控系统[D]. 朱杰.武汉理工大学 2013
[2]基于FPGA的步进电机控制系统设计与实现[D]. 黄露.重庆大学 2011
[3]基于光敏感应及角度计算的太阳追踪系统的设计与实现[D]. 王涛.电子科技大学 2009
[4]基于DSP的太阳跟踪控制系统研究[D]. 张翌翀.上海交通大学 2008
本文编号：3108887
【文章来源】：实验室研究与探索. 2018,37(01)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
系统整体设计思路(1)高度角-方位角式跟踪模块
第1期李真，等:太阳跟踪器模拟实验系统示为系统整体设计思路［3］。图1系统整体设计思路(1)高度角-方位角式跟踪模块。太阳的运行规律有迹可循。该模块主要根据太阳的运行规律来计算实时高度角和方位角以及太阳跟踪器的仰角和水平角(见图2)。利用时钟芯片和单片机控制单元根据当地的经纬度和实时时间计算出太阳的实时位置，实现跟踪［4-5］。①Cooper方程δ:太阳赤纬角δ每天在－23°27'～+23°27'的范围内发生变化。由Cooper方程可以计算得到春分后第d天的δ=23．45sin2πd365(1)②太阳时角ω:正午时ω=0，每隔1h增加15°，上午为正，下午为负。③太阳高度角h:sinh=sin［90°±(φ－δ)］(2)④太阳方位角γ:sinγ=cosδsinωcosh(3)图2太阳角示意图⑤日照时间:日出日没时间计算公式为cosωω=－tanφtanδ(4)式中:ωθ表示日出或日没时角，正为日没时角，负为日出时角。1d中可能的日照时间为N=215arccos(－tanφtanδ)(5)确定太阳跟踪系统所在地的经纬度和时刻，就可以利用上述太阳高度角和方位角的数学模型计算出太阳的高度角和方位角。从而控制电动机实现实时跟踪［6］。(2)光电传感器跟踪模块。该模块将检测到的信号送到单片机进行处理，完成对太阳位置的探测和跟踪。本系统采用的光电传感器是5个光电二极管，用于检测晴天或阴天。太阳能电池板上的光电传感器实时检测太阳光的入射方向，并把信号发送给单片机，单片机进行处理，控制电动机改变太阳能电池板的位置，使太阳能利用率达到最高［7］。不同的光敏半导体在数量和尺寸上存在着差异，导致光电跟踪模型种类众多。综合考虑各种因素，本系统的光电传感器模型设计如图3、4所示。图3光敏二极管分布模型图4?
第1期李真，等:太阳跟踪器模拟实验系统示为系统整体设计思路［3］。图1系统整体设计思路(1)高度角-方位角式跟踪模块。太阳的运行规律有迹可循。该模块主要根据太阳的运行规律来计算实时高度角和方位角以及太阳跟踪器的仰角和水平角(见图2)。利用时钟芯片和单片机控制单元根据当地的经纬度和实时时间计算出太阳的实时位置，实现跟踪［4-5］。①Cooper方程δ:太阳赤纬角δ每天在－23°27'～+23°27'的范围内发生变化。由Cooper方程可以计算得到春分后第d天的δ=23．45sin2πd365(1)②太阳时角ω:正午时ω=0，每隔1h增加15°，上午为正，下午为负。③太阳高度角h:sinh=sin［90°±(φ－δ)］(2)④太阳方位角γ:sinγ=cosδsinωcosh(3)图2太阳角示意图⑤日照时间:日出日没时间计算公式为cosωω=－tanφtanδ(4)式中:ωθ表示日出或日没时角，正为日没时角，负为日出时角。1d中可能的日照时间为N=215arccos(－tanφtanδ)(5)确定太阳跟踪系统所在地的经纬度和时刻，就可以利用上述太阳高度角和方位角的数学模型计算出太阳的高度角和方位角。从而控制电动机实现实时跟踪［6］。(2)光电传感器跟踪模块。该模块将检测到的信号送到单片机进行处理，完成对太阳位置的探测和跟踪。本系统采用的光电传感器是5个光电二极管，用于检测晴天或阴天。太阳能电池板上的光电传感器实时检测太阳光的入射方向，并把信号发送给单片机，单片机进行处理，控制电动机改变太阳能电池板的位置，使太阳能利用率达到最高［7］。不同的光敏半导体在数量和尺寸上存在着差异，导致光电跟踪模型种类众多。综合考虑各种因素，本系统的光电传感器模型设计如图3、4所示。图3光敏二极管分布模型图4?
【参考文献】：
期刊论文
[1]风摆控制实验系统设计[J]. 余善恩,李真. 实验技术与管理. 2017(06)
[2]基于STM32的光电式太阳跟踪系统设计[J]. 刘卿卿,俞强,赵毛毛,王竞雄. 仪表技术与传感器. 2017(01)
[3]太阳跟踪控制系统的研究与设计[J]. 赵建华,张婷婷. 电子测量技术. 2016(03)
[4]基于光电池的太阳光自动追踪装置的研制[J]. 张书博,张潇峰. 科技创新与应用. 2015(31)
[5]便携式智能太阳辐照传感器[J]. 蔡一凡,张臻,刘升,全鹏. 仪表技术与传感器. 2015(06)
[6]双模式互补高精度太阳跟踪系统的设计[J]. 郑恩让,李明勇,宁铎. 自动化与仪表. 2013(02)
[7]基于ARM920T的太阳能电池板自动追光系统[J]. 郭文川,周超超,刘兴林,夏田俊. 实验技术与管理. 2012(01)
[8]智能双模式太阳跟踪器[J]. 王红睿,王玉鹏,方伟. 光学精密工程. 2011(07)
[9]太阳跟踪自动化控制系统设计[J]. 王东江,刘亚军. 数字技术与应用. 2010(07)
[10]一种单片机键盘电路设计与消抖处理[J]. 刘天时,刘赏,付春. 计算机与网络. 2010(10)
硕士论文
[1]基于LabVIEW和单片机的太阳自动跟踪监控系统[D]. 朱杰.武汉理工大学 2013
[2]基于FPGA的步进电机控制系统设计与实现[D]. 黄露.重庆大学 2011
[3]基于光敏感应及角度计算的太阳追踪系统的设计与实现[D]. 王涛.电子科技大学 2009
[4]基于DSP的太阳跟踪控制系统研究[D]. 张翌翀.上海交通大学 2008
本文编号：3108887
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