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

            作者: 時(shí)間:2010-09-28 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏


            3.3 太陽(yáng)高度角方位角計(jì)算模塊
            當(dāng)時(shí)間為正常光照時(shí)間時(shí),太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)每隔5 min就會(huì)進(jìn)入太陽(yáng)高度角方位角進(jìn)行計(jì)算。計(jì)時(shí)模塊輸出給太陽(yáng)高度角方位角模塊所需的時(shí)間信息,然后計(jì)算赤道坐標(biāo)系下的赤緯角和時(shí)角,最后計(jì)算高度角方位角坐標(biāo)系下的高度角和方位角值,并輸出高度角和方位角值如圖6所示,仿真波形如圖7所示。高度角和方位角輸出均為10 b Q7格式。


            在視日運(yùn)動(dòng)跟蹤算法中最重要的是準(zhǔn)確計(jì)算出當(dāng)前的太陽(yáng)相對(duì)于地球的高度角和方位角,其計(jì)算準(zhǔn)確性影響太陽(yáng)能裝置的能量接受效率。表2表示在dn=100時(shí),不同的時(shí)間輸出的太陽(yáng)的高度角及方位角值,都為10 b Q7格式,計(jì)算其實(shí)際代表值,并與理論值相比較,誤差很小,說(shuō)明該模塊能夠準(zhǔn)確計(jì)算出太陽(yáng)的高度角和方位角。
            3.4 步進(jìn)電機(jī)脈沖控制模塊
            步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片選擇了3955SB,本設(shè)計(jì)選擇步進(jìn)電機(jī)的1/8步運(yùn)行模式,即每步可以達(dá)到0.225°。由太陽(yáng)的高度角方位角計(jì)算模塊輸出的高度角和方位角及上一次輸出的高度角方位角值,決定高度和方位需要轉(zhuǎn)動(dòng)的角度,然后確定高度角步進(jìn)電機(jī)和方位角步進(jìn)電機(jī)的脈沖個(gè)數(shù)。根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)順序輸出16位數(shù)字信號(hào)來(lái)控制實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)兩相步進(jìn)電機(jī)高度和方位上旋轉(zhuǎn)的角度及其旋轉(zhuǎn)方向。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,該模塊能夠按照輸入的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行輸出,并在電機(jī)完成旋轉(zhuǎn)要求后能夠保持穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)有新的轉(zhuǎn)動(dòng)輸入后能夠在原來(lái)的狀態(tài)上輸出。

            4 結(jié)語(yǔ)
            本文設(shè)計(jì)的太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)適用于太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)能灶、太陽(yáng)能電池等需要跟蹤太陽(yáng)地裝置。跟蹤控制系統(tǒng)采用了視日運(yùn)動(dòng)跟蹤方法,通過(guò)基于的高度角方位角計(jì)算模塊準(zhǔn)確計(jì)算出太陽(yáng)的高度角和方位角。利用轉(zhuǎn)動(dòng)精確的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng),可以精確地跟蹤太陽(yáng),有效提高太陽(yáng)跟蹤裝置的太陽(yáng)能吸收效率。


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