碟式斯特林太陽自動(dòng)跟蹤控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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2．4 碟轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)
在時(shí)刻t，太陽的高度角h和太陽的方位角α分別為：
其中，φ為當(dāng)前碟安裝地點(diǎn)的地理緯度，δ為太陽的赤緯角，ω為太陽時(shí)角。
碟轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)主要由水平方向調(diào)整電機(jī)、俯仰方向調(diào)整電機(jī)和減速箱組成。當(dāng)ATmega128單片機(jī)根據(jù)M12模塊得到當(dāng)前位置的經(jīng)緯度和時(shí)間，根據(jù)公式(1)、(2)計(jì)算出當(dāng)前的太陽高度角增量和方位角增量，輸出一定數(shù)量的PWM信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)在水平和俯仰兩個(gè)方向上進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽的初步跟蹤。
2．5 反饋調(diào)整部分
如圖4所示，系統(tǒng)采用四象限硅光電池作為太陽跟蹤誤差校正用傳感器。假設(shè)太陽光經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)在四象限硅光電池上成一圓斑狀的光斑且分布均勻，設(shè)其中心坐標(biāo)為(X，Y)。當(dāng)?shù)骄酃馄鲗?duì)準(zhǔn)太陽時(shí)，四象限硅光電池的光軸對(duì)準(zhǔn)太陽，圓斑的中心在光軸上，四個(gè)象限的硅光電池接收到相同的光功率，輸出相同的電壓信號(hào)，經(jīng)過和差運(yùn)算放大器對(duì)信號(hào)處理后，輸出為零。當(dāng)?shù)骄酃馄魑磳?duì)準(zhǔn)太陽時(shí)，即四象限硅光電池的光軸未對(duì)準(zhǔn)太陽，則太陽光與光軸成一角度θ，光線經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)照射到四象限光電池上形成的光斑必然發(fā)生偏移(X≠0，Y≠0)，則各象限光電池產(chǎn)生的電壓不盡相同。和差運(yùn)算放大器的輸出也隨之產(chǎn)生相對(duì)位移方向上的正負(fù)變化，ATmega128單片機(jī)根據(jù)該變化計(jì)算出需要調(diào)整的角度，輸出PWM信號(hào)，使俯仰角電機(jī)和方位角電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，直到和差運(yùn)算放大器輸出為零，表明系統(tǒng)已經(jīng)對(duì)準(zhǔn)太陽。根據(jù)以上原理即可對(duì)碟式聚光器位置誤差進(jìn)行校正。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/159588.htm
2．6 觸模屏
觸模屏主要用來對(duì)碟式斯特林系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置或運(yùn)行控制，并對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)輸出顯示，是一個(gè)帶觸摸功能的工業(yè)平板電腦。與ATmega128單片機(jī)之間通過RS-232進(jìn)行信息交換。
3 系統(tǒng)軟件描述
ATmega128單片機(jī)軟件開發(fā)采用Atmel公司的AVR STUDIO3．53集成開發(fā)環(huán)境，提供AVR ASSEM-BLER編譯器、AVR STUDIO調(diào)試功能、AVR PROG串行／并行下載功能、JTAG ICE仿真功能，本設(shè)計(jì)采用的是JTAG ICE仿真調(diào)試。軟件設(shè)計(jì)包括單片機(jī)初始化設(shè)計(jì)、GPS模塊接口程序設(shè)計(jì)、主程序設(shè)計(jì)和上位機(jī)程序設(shè)計(jì)。
3．1 單片機(jī)初始化設(shè)計(jì)
ATmega128單片機(jī)在工作前，需要對(duì)其進(jìn)行初始化，主要設(shè)置ATmega128單片機(jī)以及外設(shè)的工作方式，使其能滿足系統(tǒng)工作要求。初始化工作主要有I／O端口初始化、ADC初始化、PWM初始化和串行口初始化等。其中串行口初始化usart0_init()的程序如下：
3．2 GPS模塊接口程序設(shè)計(jì)
系統(tǒng)只需要M12模塊提供經(jīng)緯度，單片機(jī)與M12的接口程序流程如圖5所示。ATmega128首先請(qǐng)求M12模塊輸出定位數(shù)據(jù)(向M12模塊發(fā)出指令“@@EqmC”)，然后等待M12模塊回送數(shù)據(jù)。當(dāng)M12模塊回送數(shù)據(jù)后，ATmega128首先做出判斷，確認(rèn)其收到的是否為預(yù)期的定位信息，然后將定位信息(經(jīng)緯度數(shù)據(jù))截取下來，最后將串口的接收緩沖區(qū)清空，以免下次接收信息時(shí)出錯(cuò)。
評(píng)論