碟式斯特林太陽(yáng)自動(dòng)跟蹤控制系統設計
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2．4 碟轉向機構
在時(shí)刻t，太陽(yáng)的高度角h和太陽(yáng)的方位角α分別為：
其中，φ為當前碟安裝地點(diǎn)的地理緯度，δ為太陽(yáng)的赤緯角，ω為太陽(yáng)時(shí)角。
碟轉向機構主要由水平方向調整電機、俯仰方向調整電機和減速箱組成。當ATmega128單片機根據M12模塊得到當前位置的經(jīng)緯度和時(shí)間，根據公式(1)、(2)計算出當前的太陽(yáng)高度角增量和方位角增量，輸出一定數量的PWM信號，驅動(dòng)電機在水平和俯仰兩個(gè)方向上進(jìn)行調整，實(shí)現對太陽(yáng)的初步跟蹤。
2．5 反饋調整部分
如圖4所示，系統采用四象限硅光電池作為太陽(yáng)跟蹤誤差校正用傳感器。假設太陽(yáng)光經(jīng)光學(xué)系統在四象限硅光電池上成一圓斑狀的光斑且分布均勻，設其中心坐標為(X，Y)。當碟式聚光器對準太陽(yáng)時(shí)，四象限硅光電池的光軸對準太陽(yáng)，圓斑的中心在光軸上，四個(gè)象限的硅光電池接收到相同的光功率，輸出相同的電壓信號，經(jīng)過(guò)和差運算放大器對信號處理后，輸出為零。當碟式聚光器未對準太陽(yáng)時(shí)，即四象限硅光電池的光軸未對準太陽(yáng)，則太陽(yáng)光與光軸成一角度θ，光線(xiàn)經(jīng)光學(xué)系統照射到四象限光電池上形成的光斑必然發(fā)生偏移(X≠0，Y≠0)，則各象限光電池產(chǎn)生的電壓不盡相同。和差運算放大器的輸出也隨之產(chǎn)生相對位移方向上的正負變化，ATmega128單片機根據該變化計算出需要調整的角度，輸出PWM信號，使俯仰角電機和方位角電機轉動(dòng)，直到和差運算放大器輸出為零，表明系統已經(jīng)對準太陽(yáng)。根據以上原理即可對碟式聚光器位置誤差進(jìn)行校正。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/159588.htm
2．6 觸模屏
觸模屏主要用來(lái)對碟式斯特林系統進(jìn)行參數設置或運行控制，并對系統的實(shí)時(shí)運行狀態(tài)輸出顯示，是一個(gè)帶觸摸功能的工業(yè)平板電腦。與ATmega128單片機之間通過(guò)RS-232進(jìn)行信息交換。
3 系統軟件描述
ATmega128單片機軟件開(kāi)發(fā)采用Atmel公司的AVR STUDIO3．53集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，提供AVR ASSEM-BLER編譯器、AVR STUDIO調試功能、AVR PROG串行／并行下載功能、JTAG ICE仿真功能，本設計采用的是JTAG ICE仿真調試。軟件設計包括單片機初始化設計、GPS模塊接口程序設計、主程序設計和上位機程序設計。
3．1 單片機初始化設計
ATmega128單片機在工作前，需要對其進(jìn)行初始化，主要設置ATmega128單片機以及外設的工作方式，使其能滿(mǎn)足系統工作要求。初始化工作主要有I／O端口初始化、ADC初始化、PWM初始化和串行口初始化等。其中串行口初始化usart0_init()的程序如下：
3．2 GPS模塊接口程序設計
系統只需要M12模塊提供經(jīng)緯度，單片機與M12的接口程序流程如圖5所示。ATmega128首先請求M12模塊輸出定位數據(向M12模塊發(fā)出指令“@@EqmC”)，然后等待M12模塊回送數據。當M12模塊回送數據后，ATmega128首先做出判斷，確認其收到的是否為預期的定位信息，然后將定位信息(經(jīng)緯度數據)截取下來(lái)，最后將串口的接收緩沖區清空，以免下次接收信息時(shí)出錯。
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