一種基于FPGA的太陽(yáng)跟蹤器的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

　　2 太陽(yáng)跟蹤控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　根據(jù)上文介紹的高度角-方位角跟蹤系統(tǒng)的整體框架，本文基于Xilinx公司的FPGA開發(fā)板，設(shè)計(jì)了基于FPGA的太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)的各功能模塊。主要包括計(jì)時(shí)模塊、太陽(yáng)高度角方位角計(jì)算模塊、日出日落時(shí)間計(jì)算模塊和步進(jìn)電機(jī)脈沖控制模塊等幾部分。

　　基于FPGA的太陽(yáng)跟蹤控制系統(tǒng)的流程圖如圖2和圖3所示。

　　首先系統(tǒng)根據(jù)計(jì)時(shí)模塊計(jì)算出當(dāng)前的時(shí)間，包括當(dāng)日在一年中的日期序數(shù)dn(單位：日)及當(dāng)前的時(shí)刻T(單位：h)，然后再根據(jù)日出日落時(shí)間計(jì)算模塊確定當(dāng)日的日出和日落時(shí)間，以便判斷當(dāng)時(shí)時(shí)間是否在日出后日落前。在程序計(jì)算過程中，利用太陽(yáng)高度角和方位角計(jì)算模塊計(jì)算當(dāng)前太陽(yáng)的位置，并與上次計(jì)算的太陽(yáng)的位置作差，分別計(jì)算出當(dāng)前跟蹤裝置高度和方位需要調(diào)整的角度及其旋轉(zhuǎn)方向，并隨后進(jìn)入步進(jìn)電機(jī)脈沖驅(qū)動(dòng)模塊。首先調(diào)整高度角，判斷高度角差值的正負(fù)，驅(qū)動(dòng)高度方向的步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。高度角步進(jìn)電機(jī)停止旋轉(zhuǎn)后調(diào)整方位角。判斷方位角正負(fù)，驅(qū)動(dòng)方位角步進(jìn)電機(jī)按照偏差旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度。一次跟蹤后，在一定的時(shí)間間隔T后，系統(tǒng)再次提取時(shí)間計(jì)算、判斷、旋轉(zhuǎn)電機(jī)。當(dāng)日落時(shí)間到時(shí)，控制步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)至次日太陽(yáng)升起的位置并恢復(fù)初始狀態(tài)。由此本系統(tǒng)就實(shí)現(xiàn)了對(duì)太陽(yáng)的全天候、實(shí)時(shí)跟蹤。