智能实时阳光跟踪系统的设计与研究
发布时间：2022-02-11 10:37
太阳能是一种潜力巨大的新型能源,为了能够提高太阳能的利用率,需要一种成本低廉、结构简单、对安装地点无要求且跟踪精度高的跟踪系统,使得太阳能利用设备能够全天正对太阳,从而提高利用率。本论文对目前常用的跟踪方式进行了研究,并设计了一种智能阳光实时跟踪系统。本论文分析了跟踪系统的工作原理,介绍了视日运动轨迹跟踪方式的理论计算和分析,以及光电跟踪方式的理论基础和使用到的光电探测器。跟踪系统采用了四象限光敏电阻作为探测器件;芯片STM32F103R8T6作为数据处理及控制核心,处理AD采样信息、角度信息等,并控制步进电机运动;外接GPS模块提供跟踪系统所处位置的纬度信息;角度芯片LSM303DLHC提供跟踪系统的角度信息;步进电机作为系统的驱动器;并通过I2C通信获取跟踪系统的各种状态信息,便于调试。本文主要从硬件和软件两方面对跟踪系统各模块进行了分析。首先介绍了各模块所用到的器件以及相应的硬件电路设计。接着介绍了在硬件电路的基础上跟踪系统运行的软件流程图,以及怎样通过软件编程来实现各功能。之后介绍测试跟踪效果所做的实验,确保了视日运动轨迹跟踪方式运行结果的精度,确定了软件编程中需要的一些参数,...
【文章来源】：华中科技大学湖北省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 课题研究意义
1.3 阳光跟踪技术的研究现状及发展趋势
1.4 课题的主要研究内容
2 跟踪系统的总体方案设计
2.1 视日运动轨迹跟踪方式
2.2 光电跟踪方式
2.3 最终跟踪方式选择
3 系统的硬件设计
3.1 系统整体结构
3.2 探测模块
3.3 数据处理模块
3.4 电机驱动模块
3.5 其余功能
3.6 成品PCB板示意图
4 系统的软件编程
4.1 编译环境
4.2 RTC计时
4.3 AD采样
4.4 GPS定位
4.5 I2C通信
4.6 角度芯片LSM303DLHC
4.7 数据处理
4.8 电机驱动
5 实验与分析
5.1 太阳高度角、方位角计算
5.2 电机转动
5.3 I2C通信辅助调试
5.4 比例系数
5.5 最终样机模型
6 总结与展望
6.1 论文总结
6.2 展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]运用天球模型画太阳周日视运动轨迹并研判[J]. 汪和平. 数学通报. 2014(02)
[2]多路输出DC-DC电路设计[J]. 郑晓庆,杨日杰,杨立永,赵轩坤. 国外电子测量技术. 2012(09)
[3]基于LSM303DLH的磁罗经传感器设计[J]. 楼然苗,胡佳文. 浙江海洋学院学报(自然科学版). 2012(05)
[4]基于四象限探测器进行太阳跟踪的偏差分析[J]. 刘恩超,吴浩宇,邹鹏. 大气与环境光学学报. 2012(02)
[5]基于MEMS三维磁阻传感器的电子指南针的研究[J]. 武建军,封维忠,于玮. 传感器与微系统. 2011(08)
[6]一种高精度太阳位置算法[J]. 杜春旭,王普,马重芳,吴玉庭,申少青. 能源工程. 2010(02)
[7]一种新型太阳跟踪器的设计[J]. 王志超,韩东,徐贵力,毛建国,沈峘. 传感器与微系统. 2009(02)
[8]高精度太阳位置算法及在太阳能发电中的应用[J]. 马健,向平. 新技术新工艺. 2008(02)
[9]太阳高度角和日出日落时刻太阳方位角一年变化范围的计算[J]. 王国安,米鸿涛,邓天宏,李亚男,李兰霞. 气象与环境科学. 2007(S1)
[10]GPS中NMEA-0183协议的应用[J]. 曹婷婷,高玉. 电子工程师. 2006(10)
硕士论文
[1]Android系统中LSM303DLHC传感器驱动设计与实现[D]. 杨佳羽.西安电子科技大学 2014
[2]基于MEMS传感器的电子罗盘系统的设计[D]. 陈伟韬.广东工业大学 2013
[3]基于四象限探测器的太阳光实时跟踪技术研究[D]. 曹健宁.长春理工大学 2013
[4]光纤太阳光照明系统[D]. 田丰.北京化工大学 2012
[5]主动式太阳跟踪系统研究[D]. 张霞.山东理工大学 2011
[6]高精度太阳跟踪传感器与控制器的研究[D]. 杨培环.武汉理工大学 2010
[7]基于STM32F103芯片的USB接口的研究与实现[D]. 蔡磊.复旦大学 2009
[8]计算机控制双轴太阳跟踪系统及其偏差检测[D]. 廖锦城.武汉理工大学 2008
[9]主动式太阳跟踪及驱动系统研究与设计[D]. 任松林.重庆大学 2008
[10]步进电机驱动控制技术及其应用设计研究[D]. 陈志聪.厦门大学 2008
本文编号：3620127
【文章来源】：华中科技大学湖北省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 课题研究意义
1.3 阳光跟踪技术的研究现状及发展趋势
1.4 课题的主要研究内容
2 跟踪系统的总体方案设计
2.1 视日运动轨迹跟踪方式
2.2 光电跟踪方式
2.3 最终跟踪方式选择
3 系统的硬件设计
3.1 系统整体结构
3.2 探测模块
3.3 数据处理模块
3.4 电机驱动模块
3.5 其余功能
3.6 成品PCB板示意图
4 系统的软件编程
4.1 编译环境
4.2 RTC计时
4.3 AD采样
4.4 GPS定位
4.5 I2C通信
4.6 角度芯片LSM303DLHC
4.7 数据处理
4.8 电机驱动
5 实验与分析
5.1 太阳高度角、方位角计算
5.2 电机转动
5.3 I2C通信辅助调试
5.4 比例系数
5.5 最终样机模型
6 总结与展望
6.1 论文总结
6.2 展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]运用天球模型画太阳周日视运动轨迹并研判[J]. 汪和平. 数学通报. 2014(02)
[2]多路输出DC-DC电路设计[J]. 郑晓庆,杨日杰,杨立永,赵轩坤. 国外电子测量技术. 2012(09)
[3]基于LSM303DLH的磁罗经传感器设计[J]. 楼然苗,胡佳文. 浙江海洋学院学报(自然科学版). 2012(05)
[4]基于四象限探测器进行太阳跟踪的偏差分析[J]. 刘恩超,吴浩宇,邹鹏. 大气与环境光学学报. 2012(02)
[5]基于MEMS三维磁阻传感器的电子指南针的研究[J]. 武建军,封维忠,于玮. 传感器与微系统. 2011(08)
[6]一种高精度太阳位置算法[J]. 杜春旭,王普,马重芳,吴玉庭,申少青. 能源工程. 2010(02)
[7]一种新型太阳跟踪器的设计[J]. 王志超,韩东,徐贵力,毛建国,沈峘. 传感器与微系统. 2009(02)
[8]高精度太阳位置算法及在太阳能发电中的应用[J]. 马健,向平. 新技术新工艺. 2008(02)
[9]太阳高度角和日出日落时刻太阳方位角一年变化范围的计算[J]. 王国安,米鸿涛,邓天宏,李亚男,李兰霞. 气象与环境科学. 2007(S1)
[10]GPS中NMEA-0183协议的应用[J]. 曹婷婷,高玉. 电子工程师. 2006(10)
硕士论文
[1]Android系统中LSM303DLHC传感器驱动设计与实现[D]. 杨佳羽.西安电子科技大学 2014
[2]基于MEMS传感器的电子罗盘系统的设计[D]. 陈伟韬.广东工业大学 2013
[3]基于四象限探测器的太阳光实时跟踪技术研究[D]. 曹健宁.长春理工大学 2013
[4]光纤太阳光照明系统[D]. 田丰.北京化工大学 2012
[5]主动式太阳跟踪系统研究[D]. 张霞.山东理工大学 2011
[6]高精度太阳跟踪传感器与控制器的研究[D]. 杨培环.武汉理工大学 2010
[7]基于STM32F103芯片的USB接口的研究与实现[D]. 蔡磊.复旦大学 2009
[8]计算机控制双轴太阳跟踪系统及其偏差检测[D]. 廖锦城.武汉理工大学 2008
[9]主动式太阳跟踪及驱动系统研究与设计[D]. 任松林.重庆大学 2008
[10]步进电机驱动控制技术及其应用设计研究[D]. 陈志聪.厦门大学 2008
本文编号：3620127
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/xnylw/3620127.html
