太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

軟件的另一部分為PC機(jī)部分，PC機(jī)軟件部分主要是負(fù)責(zé)任意時(shí)刻太陽(yáng)位置的計(jì)算并運(yùn)用軟件計(jì)算出當(dāng)前狀況下俯仰與水平方向步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的步數(shù)，并將數(shù)據(jù)送給跟蹤系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器。與單片機(jī)通信的部分使用VC++中的MSComm控件來(lái)編譯串口通訊的應(yīng)用程序，采用MSComm32．OCX控件。使用控件的屬性進(jìn)行串口設(shè)置，使用控件的事件驅(qū)動(dòng)進(jìn)行串口響應(yīng)，使用控件的方法完成串行口接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。PC機(jī)通信流程圖如圖7所示。

上位機(jī)控制系統(tǒng)具有實(shí)現(xiàn)復(fù)位、水平方位的調(diào)整，俯仰方向的調(diào)整，太陽(yáng)位置的跟蹤、手動(dòng)校準(zhǔn)及計(jì)算當(dāng)日數(shù)據(jù)等功能。其中“設(shè)置”按鈕，可進(jìn)行地方經(jīng)緯度、波特率、步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作頻率等的設(shè)置。上位機(jī)可執(zhí)行程序控制界面如圖8所示，圖9所示的是控制主界面下“設(shè)置”按鈕的對(duì)話框。

試驗(yàn)觀察數(shù)據(jù)分析

由于影響跟蹤精度的因素很多，不僅跟當(dāng)?shù)鼐暥取?/SPAN>太陽(yáng)赤緯角、太陽(yáng)時(shí)角的取值有關(guān)，還跟步進(jìn)電機(jī)的精度以及跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)有關(guān)，因而需要對(duì)跟蹤軌跡的程序進(jìn)行校正。校正采用手動(dòng)操作，通過(guò)控制水平俯仰方位步進(jìn)電機(jī)，使兩個(gè)軸帶動(dòng)平面鏡反光裝置轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)不斷觀察平面鏡反射太陽(yáng)光的影子，當(dāng)影子中心剛好聚在指定點(diǎn)時(shí)為最佳，記錄下從原點(diǎn)到該點(diǎn)兩軸的步進(jìn)電機(jī)各自走過(guò)的步數(shù)，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行步數(shù)與理論運(yùn)行步數(shù)之差，可計(jì)算得到角度之差，就是高度角和方位角的修正值。校正可以選擇任一天中幾個(gè)不同時(shí)刻進(jìn)行。系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，觀察到太陽(yáng)在正午至下午3點(diǎn)期間，高度角方位角變化曲線存在明顯拐點(diǎn)，變化比較顯著，在此期間內(nèi)系統(tǒng)對(duì)太陽(yáng)位置的跟蹤存在誤差。

表1中列出了2009年1月12日中午至下午三時(shí)左右的理論數(shù)據(jù)，并用系統(tǒng)的手動(dòng)校準(zhǔn)功能，記錄下不同時(shí)刻的步進(jìn)電機(jī)實(shí)際運(yùn)行步數(shù)。

為了更準(zhǔn)確地得到太陽(yáng)實(shí)際位置的參數(shù)修正值，應(yīng)在春夏秋冬四季中不同時(shí)刻分別觀測(cè)記錄數(shù)據(jù)，將得到的一組高度角和方位角的校正值，擬合其曲線。用校正系數(shù)校正理論值存入控制程序，可以提高跟蹤精度。

本文介紹的太陽(yáng)自動(dòng)跟蹤裝置可以有效地提高太陽(yáng)能利用率，適用于各種需要跟蹤太陽(yáng)的裝置。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)、測(cè)試和實(shí)際使用，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。本文設(shè)計(jì)的太陽(yáng)自動(dòng)跟蹤裝置是基于視日運(yùn)動(dòng)規(guī)律，為使系統(tǒng)具有更高的跟蹤精度，可采用光電傳感器跟蹤校正，構(gòu)成由視日運(yùn)動(dòng)規(guī)律跟蹤和傳感器跟蹤的混合跟蹤系統(tǒng)。隨著太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤裝置的廣泛應(yīng)用，它定會(huì)有助于提高綠色能源利用