太阳能跟踪系统设计--课程设计

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1、学号：2010-2011学年第1学期专业综合设计报告题目：太阳能跟踪系统设计专业：电子信息工程班级：姓名：指导教师：成绩：电气工程系2010年10月21日11课程设计任务书学生班级：学生姓名：学号：设计名称：太阳能跟踪系统设计起止日期：2010.10.18-2010.10.24指导教师：设计要求：在主动式跟踪太阳能热发电系统中，要求计算太阳位置以实现跟踪，提高发电效率。对于开环控制的太阳能跟踪系统，太阳位置的计算精度尤为重要。采用水平–俯仰双轴坐标系统，利用32位ARM(advancedRISCmachine)公司的嵌入式微处理器，以步进电机作为执行机构，提出了基于程控

2、跟踪和光电跟踪相结合的复合跟踪方式，并采用基于J2000.0为基准历元的太阳位置计算系统，减小了计算误差，提高了跟踪精度。该跟踪装置是一种能根据不同地理位置和时间自动计算太阳运行参数，通过光电检测构成反馈回路，实现在不同环境下自动跟踪的智能型跟踪装置。11摘要：随着社会经济的快速发展，人类所面临的能源问题越来越突出，太阳能作为一种清洁能源，无疑受到各国的普遍重视。如何提高太阳能的利用效率成为研究热点，太阳跟踪是提高利用率的一种途径。目前太阳跟踪的方式有多种，主要有光电式和机械式。前者为被动跟踪，受环境影响较大，尤其在多云或阴天时；后者为主动式，其原理是通过程序计算出太阳位置，控制步进电机

3、跟踪太阳；目前国内大多数采用后者的方式。但这种跟踪方式会存在累积误差，主要原因是采用的太阳位置坐标模型不够精确；由于是开环控制，机械结构变形及电机在执行过程中产生的误差难以消除，跟踪的精度随运行时间的增加而降低。本文采用基于32位ARM公司的嵌入式微控制器LPC2290构建平台，采用以程控跟踪为主、光电跟踪为辅的跟踪方式，同时更新了计算太阳坐标位置的数学模型，从而提高了跟踪精度，实现了全自动跟踪，对于实现大型太阳能热发电具有重要意义。如下面的太阳能跟踪器实例。11目录设计要求………………………………………………………………1摘要……………………………………………………………………21太阳

4、能跟踪系统的功能与结构……………………………41.1系统组成及结构…………………………………………………41.2系统功能…………………………………………………………42太阳能跟踪系统的设计与实现…………………………………52.1ARM处理器………………………………………………………52.2液晶显示模块……………………………………………………52.3存储模块…………………………………………………………52.4光电检测模块……………………………………………………62.5执行机构………………………………………………………72.6太阳坐标模型…………………………………………………73软件设计……

5、……………………………………………………73.1操作系统移植…………………………………………………73.2应用程序设计…………………………………………………8参考文献…………………………………………………………9自我评价…………………………………………………………10太阳能跟踪系统设计111太阳能跟踪系统的功能与结构1.1系统组成及结构智能型太阳能跟踪装置主要由微处理器控制单元、光电检测单元、液晶显示模块、存储单元和键盘及相应的外围电路、手动控制单元等组成，如图1所示。软件部分包括操作系统的移植和应用程序的编写。图1太阳能跟踪系统硬件组成1.2系统功能1）键盘及显示屏。设有4×4的键盘和

6、一块320×240点阵的液晶显示器(liquidcrystaldisplay，LCD)，主要用于手动控制和人机交互，便于用户设置时间和位置参数，并对系统的运行状态进行监视。2）检测模块。检测模块安装在集热器面板或者与集热器平行的面板上，主要用于检测系统运行时的环境条件。其功能可分为2个方面：①检测环境光线强弱程度，以区别白昼和夜晚；在阴天光照强度不够时，系统检测到信号后自动处于待机状态，避免不必要的能源浪费，从而达到系统的自动控制。②提供水平和俯仰方向上的误差信号。在系统正常跟踪状态时，跟踪方式为程控跟踪，由于计算误差和机械误差的存在，在系统长期运行后，累积误差无法消除。检测模块检测到累

7、积误差后，发出中断信号，微控制芯片响应中断，发出相应指令控制执行机构动作以修正误差，从而达到闭环控制。3）电源电路。电源电路主要为微控制器、外围器件以及控制系统中所用到的其他芯片提供工作电源。由于采用的ARM微控制器为LPC2290，而它具有独立的模拟电源和数字电源，为降低出错几率，模拟电源和数字电源应该隔离。因此接入的220V电源经滤波后分为2路：一路作为步进电机驱动器工作电源；一路经整流后为系统提供+5V和+15V电源。微控制器