基于單片機(jī)的太陽高度—方位角雙軸式自動追蹤裝置的設(shè)計

蘇云成

摘要：設(shè)計一種根據(jù)視日運(yùn)動規(guī)律自動跟蹤太陽的系統(tǒng)。采用太陽高度-方位角雙軸跟蹤的辦法，利用步進(jìn)電機(jī)雙軸驅(qū)動，通過對跟蹤系統(tǒng)進(jìn)行水平、俯仰兩個自由度的控制，實(shí)現(xiàn)對太陽的實(shí)時跟蹤。該系統(tǒng)適用于各種太陽能采集裝置。主要從硬件和軟件方面分析太陽自動跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計與仿真實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)在實(shí)際跟蹤過程中運(yùn)行狀況良好，跟蹤速度快捷。

關(guān)鍵詞：太陽光線；跟蹤；硅光傳感器；實(shí)時仿真

中圖分類號：TP242 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）34-8322-02

目前的太陽光線自動跟蹤裝置中，硅光式自動跟蹤裝置優(yōu)點(diǎn)比較突出，其跟蹤比較精確，原理簡單，容易實(shí)現(xiàn)，能通過反饋消除累計誤差；但缺點(diǎn)是由于選用多個硅板電池，信號采集的密集度始終有限， 不能連續(xù)檢測和跟蹤太陽光線的角度變化，無法實(shí)現(xiàn)對太陽運(yùn)動的連續(xù)跟蹤。

1 方位角—高度角式太陽跟蹤方式硬件設(shè)計

雙軸式跟蹤方式在硬件設(shè)計上通常采用程序控制式和光電控制式（如圖1所示）。

1） 程序控制式太陽跟蹤裝置是與計算機(jī)相結(jié)合的。就是依據(jù)視日運(yùn)行的參數(shù)來引導(dǎo)太陽能采集裝置的運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)過程：首先利用一套公式通過計算機(jī)算出在給定時間的太陽的位置，再計算出跟蹤裝置被要求的位置，通過固定在兩個旋轉(zhuǎn)軸（高度角和方位角跟蹤軸）上的16位增量式編碼器得到太陽能采集裝置平面的實(shí)際位置，把裝置平面要求所處的位置同實(shí)際上所處的位置進(jìn)行比較，最后偏差信號用來驅(qū)動的直流電機(jī)傳動裝置達(dá)到要求的位置，使采集裝置實(shí)現(xiàn)對太陽高度角和方位角的跟蹤。……