基于LabVIEW和WiFi的阳光导入器远程测控系统
发布时间：2021-07-30 19:33
针对高层建筑互相遮挡致使室内采光不足的问题,设计了一种基于方位角和高度角的光纤导入式太阳光追踪控制系统,以满足人们在室内享受健康阳光的需求。为解决追光控制系统的参数调整和监控问题,提出了以C/S架构和WiFi通信的远程测控系统,设计了系统的通信协议和程序功能,利用LabVIEW开发了阳光导入器的远程测控系统,实验结果表明:基于WiFi的远程测控系统的通信功能正确,可远程实现整机工作参数的实时监控,完成控制系统的PID参数在线调整,实现高精度阳光追踪控制。该方法为阳光导入器的智能化和网络化提供了基础。
【文章来源】：实验室研究与探索. 2019,38(05)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
太阳光聚光和传导的工作原理1．2阳光导入器装置
平面始终正对太阳光线。设计样机的受光平面上安装18个固定焦距的聚光透镜，可将太阳光聚焦并耦合到集光器上实现太阳光的光纤传导。1．控制系统，2．U支架，3．支撑架，4．壳体，5．受光平面，6．四象限追踪传感器，7．导光光纤，8．亚克力防护罩，9．集光器，10．高度角转动机构，11．方位角转动机构图2阳光导入系统结构图由于导光光纤的直径d小，仅当透镜聚焦到光纤受光范围之内的太阳光才能被有效利用，并进行传导。根据结构分析，透镜聚焦角度范围如图3所示，其中透镜直径D为100mm，集光器的直径d为2mm，聚光透镜的焦距f为150mm。为实现聚光焦点在2mm范围内，追光装置的追踪角度φ范围需要满足［－0．340°，+0．340°］，装置的效率和太阳能的利用率才能最大。图3系统追踪角度范围1．3控制系统组成以STM32F103为核心设计了追踪控制系统，系统架构如图4所示。光电追踪策略利用四象限传感器获取太阳方位角和高度角，通过偏移量Δx与Δy控制方位电机与高度电机实现追踪太阳。而视日追踪策略采用实时时钟芯片DS1307和GPS/北斗模块。系统中编码器用于获取集光平面当前方位和高度的姿态角，用于研究太阳位置运行轨迹及系统追踪策略的特性;设置方位与高度限位开关用于保证追踪起点和终点，以防止执行机构出现误追踪。图4阳光导入器控制系统组成221
阳光导入系统结构图由于导光光纤的直径d小，仅当透镜聚焦到光纤受光范围之内的太阳光才能被有效利用，并进行传导。根据结构分析，透镜聚焦角度范围如图3所示，其中透镜直径D为100mm，集光器的直径d为2mm，聚光透镜的焦距f为150mm。为实现聚光焦点在2mm范围内，追光装置的追踪角度φ范围需要满足［－0．340°，+0．340°］，装置的效率和太阳能的利用率才能最大。图3系统追踪角度范围1．3控制系统组成以STM32F103为核心设计了追踪控制系统，系统架构如图4所示。光电追踪策略利用四象限传感器获取太阳方位角和高度角，通过偏移量Δx与Δy控制方位电机与高度电机实现追踪太阳。而视日追踪策略采用实时时钟芯片DS1307和GPS/北斗模块。系统中编码器用于获取集光平面当前方位和高度的姿态角，用于研究太阳位置运行轨迹及系统追踪策略的特性;设置方位与高度限位开关用于保证追踪起点和终点，以防止执行机构出现误追踪。图4阳光导入器控制系统组成221
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于虚拟仿真技术的CAN总线柔性化测控实验平台[J]. 张军,陶君,许振华,迪茹侠,张新荣,叶敏,王欣. 实验室研究与探索. 2017(07)
[2]免跟踪阳光导入照明系统实现方法[J]. 王念举,蔡怀宇,黄战华. 太阳能学报. 2017(05)
[3]风电场机组远程监测系统[J]. 刘秀丽,徐小力. 电子测量与仪器学报. 2017(05)
[4]基于LabVIEW的电控旋翼测控系统设计[J]. 董祥见,陆洋. 南京航空航天大学学报. 2017(02)
[5]移动式太阳追踪控制系统的设计与实现[J]. 刘福才,吴俊楷,赵阳,杨亦强,任丽娜. 太阳能学报. 2016(03)
[6]基于LabVIEW的安全阀实验台测控系统设计[J]. 张嘉鹭,邵明辉,石高亮,丁海港. 实验室研究与探索. 2016(03)
[7]基于电磁技术的搅拌测控系统设计[J]. 李祁琪,曲兵妮,齐智文,焦萍,张中华. 实验室研究与探索. 2015(06)
[8]基于PEM和模糊PI的反应磁控溅射非线性控制方法[J]. 张军,叶敏,张新荣,张道配. 真空科学与技术学报. 2015(06)
[9]PLC测控系统下的计算机仿真平台[J]. 马守东,马毓. 实验室研究与探索. 2015(05)
[10]基于LabVIEW的局域网监控报警系统[J]. 陈培宏,林楚涛,钟土基,曹辉,罗梦婵,洪锐敏,梁佩莹. 实验室研究与探索. 2015(02)
本文编号：3311997
【文章来源】：实验室研究与探索. 2019,38(05)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
太阳光聚光和传导的工作原理1．2阳光导入器装置
平面始终正对太阳光线。设计样机的受光平面上安装18个固定焦距的聚光透镜，可将太阳光聚焦并耦合到集光器上实现太阳光的光纤传导。1．控制系统，2．U支架，3．支撑架，4．壳体，5．受光平面，6．四象限追踪传感器，7．导光光纤，8．亚克力防护罩，9．集光器，10．高度角转动机构，11．方位角转动机构图2阳光导入系统结构图由于导光光纤的直径d小，仅当透镜聚焦到光纤受光范围之内的太阳光才能被有效利用，并进行传导。根据结构分析，透镜聚焦角度范围如图3所示，其中透镜直径D为100mm，集光器的直径d为2mm，聚光透镜的焦距f为150mm。为实现聚光焦点在2mm范围内，追光装置的追踪角度φ范围需要满足［－0．340°，+0．340°］，装置的效率和太阳能的利用率才能最大。图3系统追踪角度范围1．3控制系统组成以STM32F103为核心设计了追踪控制系统，系统架构如图4所示。光电追踪策略利用四象限传感器获取太阳方位角和高度角，通过偏移量Δx与Δy控制方位电机与高度电机实现追踪太阳。而视日追踪策略采用实时时钟芯片DS1307和GPS/北斗模块。系统中编码器用于获取集光平面当前方位和高度的姿态角，用于研究太阳位置运行轨迹及系统追踪策略的特性;设置方位与高度限位开关用于保证追踪起点和终点，以防止执行机构出现误追踪。图4阳光导入器控制系统组成221
阳光导入系统结构图由于导光光纤的直径d小，仅当透镜聚焦到光纤受光范围之内的太阳光才能被有效利用，并进行传导。根据结构分析，透镜聚焦角度范围如图3所示，其中透镜直径D为100mm，集光器的直径d为2mm，聚光透镜的焦距f为150mm。为实现聚光焦点在2mm范围内，追光装置的追踪角度φ范围需要满足［－0．340°，+0．340°］，装置的效率和太阳能的利用率才能最大。图3系统追踪角度范围1．3控制系统组成以STM32F103为核心设计了追踪控制系统，系统架构如图4所示。光电追踪策略利用四象限传感器获取太阳方位角和高度角，通过偏移量Δx与Δy控制方位电机与高度电机实现追踪太阳。而视日追踪策略采用实时时钟芯片DS1307和GPS/北斗模块。系统中编码器用于获取集光平面当前方位和高度的姿态角，用于研究太阳位置运行轨迹及系统追踪策略的特性;设置方位与高度限位开关用于保证追踪起点和终点，以防止执行机构出现误追踪。图4阳光导入器控制系统组成221
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于虚拟仿真技术的CAN总线柔性化测控实验平台[J]. 张军,陶君,许振华,迪茹侠,张新荣,叶敏,王欣. 实验室研究与探索. 2017(07)
[2]免跟踪阳光导入照明系统实现方法[J]. 王念举,蔡怀宇,黄战华. 太阳能学报. 2017(05)
[3]风电场机组远程监测系统[J]. 刘秀丽,徐小力. 电子测量与仪器学报. 2017(05)
[4]基于LabVIEW的电控旋翼测控系统设计[J]. 董祥见,陆洋. 南京航空航天大学学报. 2017(02)
[5]移动式太阳追踪控制系统的设计与实现[J]. 刘福才,吴俊楷,赵阳,杨亦强,任丽娜. 太阳能学报. 2016(03)
[6]基于LabVIEW的安全阀实验台测控系统设计[J]. 张嘉鹭,邵明辉,石高亮,丁海港. 实验室研究与探索. 2016(03)
[7]基于电磁技术的搅拌测控系统设计[J]. 李祁琪,曲兵妮,齐智文,焦萍,张中华. 实验室研究与探索. 2015(06)
[8]基于PEM和模糊PI的反应磁控溅射非线性控制方法[J]. 张军,叶敏,张新荣,张道配. 真空科学与技术学报. 2015(06)
[9]PLC测控系统下的计算机仿真平台[J]. 马守东,马毓. 实验室研究与探索. 2015(05)
[10]基于LabVIEW的局域网监控报警系统[J]. 陈培宏,林楚涛,钟土基,曹辉,罗梦婵,洪锐敏,梁佩莹. 实验室研究与探索. 2015(02)
本文编号：3311997
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