基于TMS320F2812的太陽跟蹤器設(shè)計(jì)
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1．2 太陽位置計(jì)算的原理
太陽在天球上的位置可由太陽高度角和太陽方位角來確定。地球上觀測點(diǎn)同太陽中心連線與地平面的夾角，稱為太陽高度角；地球上觀測點(diǎn)同太陽中心連線在地平面上的投影與正南方向之間的夾角，稱為太陽方位角。太陽運(yùn)行軌跡與太陽高度角α、方位角γ的關(guān)系如圖3所示。
要計(jì)算α和γ，可以采用以下計(jì)算方法：
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/162501.htm
δ為太陽赤位角，ω為太陽時角，φ為當(dāng)?shù)氐木暥取τ?delta;和ω這兩個參數(shù)的精確計(jì)算要滿足高精度跟蹤的需求，并根據(jù)實(shí)際情況來不斷修正；同時，還需要結(jié)合傳感器檢測的原理加以修正。采用TMS320F2812做主處理器，根據(jù)硬件時鐘提供的日歷時間計(jì)算出太陽的高度角和方
位角，進(jìn)而控制電機(jī)轉(zhuǎn)動方向和角度，由傳動機(jī)構(gòu)帶動支架轉(zhuǎn)動精確地跟蹤太陽。
2 跟蹤器體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)上述工作原理，本設(shè)計(jì)以太陽位置計(jì)算的方法為主要跟蹤方式，采用硅光電池傳感器進(jìn)行角度偏差反饋，設(shè)計(jì)了高精度太陽跟蹤器。
2．1 主要控制電路硬件設(shè)計(jì)
硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。選用TI公司32位定點(diǎn)數(shù)字信號處理器TMS320F2812和Altera公司的CPLDEPM3256為主協(xié)處理器。由DSP完成計(jì)算與控制算法，并產(chǎn)生用于步進(jìn)電機(jī)控制的SPWM波；輸入／輸出接口采用光電隔離；驅(qū)動器電路選擇IPM模塊，可以達(dá)到功率驅(qū)動的目的，進(jìn)而驅(qū)動高度和方位步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。CPLD實(shí)現(xiàn)實(shí)時顯示、掃描鍵盤、接收擴(kuò)展中斷等功能。二者通過DSP的外部接口(XINTF)進(jìn)行通信。采用光電開關(guān)和限位開關(guān)分別實(shí)現(xiàn)定位、限位功能，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。采用LCD顯示和5×5矩陣鍵盤，方便進(jìn)行人機(jī)交互的臨時調(diào)整操作。
首先利用光電定位開關(guān)和硅光電池傳感器進(jìn)行初始對準(zhǔn)，通過TMS320F2812的SPI總線設(shè)置硬件時鐘RTC初值后，利用硬件時鐘實(shí)時讀取時間并計(jì)算太陽高度、方位角。在設(shè)定的工作時間內(nèi)，依據(jù)計(jì)算的太陽高度、方位角選擇合適的運(yùn)行時間和運(yùn)行速度，計(jì)算步進(jìn)電機(jī)應(yīng)該轉(zhuǎn)的步數(shù)和控制板應(yīng)該發(fā)的脈沖數(shù)。由 EV事件管理器產(chǎn)生SPWM波，經(jīng)IPM功率驅(qū)動后，驅(qū)動高度和方位方向步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動，經(jīng)機(jī)械傳動帶動太陽能集光器支架轉(zhuǎn)動適當(dāng)角度，實(shí)現(xiàn)自動跟蹤。每天工作完以后自動返回歸位，若出現(xiàn)較大位置偏差，可以由光電開關(guān)和硅光電池傳感器進(jìn)行修正。修正完畢重新進(jìn)入自動跟蹤，工作完成后自動返回。
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