基于TMS320F2812的太陽(yáng)跟蹤器設計
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1．2 太陽(yáng)位置計算的原理
太陽(yáng)在天球上的位置可由太陽(yáng)高度角和太陽(yáng)方位角來(lái)確定。地球上觀(guān)測點(diǎn)同太陽(yáng)中心連線(xiàn)與地平面的夾角，稱(chēng)為太陽(yáng)高度角；地球上觀(guān)測點(diǎn)同太陽(yáng)中心連線(xiàn)在地平面上的投影與正南方向之間的夾角，稱(chēng)為太陽(yáng)方位角。太陽(yáng)運行軌跡與太陽(yáng)高度角α、方位角γ的關(guān)系如圖3所示。
要計算α和γ，可以采用以下計算方法：
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/162501.htm
δ為太陽(yáng)赤位角，ω為太陽(yáng)時(shí)角，φ為當地的緯度。對于δ和ω這兩個(gè)參數的精確計算要滿(mǎn)足高精度跟蹤的需求，并根據實(shí)際情況來(lái)不斷修正；同時(shí)，還需要結合傳感器檢測的原理加以修正。采用TMS320F2812做主處理器，根據硬件時(shí)鐘提供的日歷時(shí)間計算出太陽(yáng)的高度角和方
位角，進(jìn)而控制電機轉動(dòng)方向和角度，由傳動(dòng)機構帶動(dòng)支架轉動(dòng)精確地跟蹤太陽(yáng)。
2 跟蹤器體系結構設計
根據上述工作原理，本設計以太陽(yáng)位置計算的方法為主要跟蹤方式，采用硅光電池傳感器進(jìn)行角度偏差反饋，設計了高精度太陽(yáng)跟蹤器。
2．1 主要控制電路硬件設計
硬件結構框圖如圖4所示。選用TI公司32位定點(diǎn)數字信號處理器TMS320F2812和Altera公司的CPLDEPM3256為主協(xié)處理器。由DSP完成計算與控制算法，并產(chǎn)生用于步進(jìn)電機控制的SPWM波；輸入／輸出接口采用光電隔離；驅動(dòng)器電路選擇IPM模塊，可以達到功率驅動(dòng)的目的，進(jìn)而驅動(dòng)高度和方位步進(jìn)電機運轉。CPLD實(shí)現實(shí)時(shí)顯示、掃描鍵盤(pán)、接收擴展中斷等功能。二者通過(guò)DSP的外部接口(XINTF)進(jìn)行通信。采用光電開(kāi)關(guān)和限位開(kāi)關(guān)分別實(shí)現定位、限位功能，提高了系統的穩定性和可靠性。采用LCD顯示和5×5矩陣鍵盤(pán)，方便進(jìn)行人機交互的臨時(shí)調整操作。
首先利用光電定位開(kāi)關(guān)和硅光電池傳感器進(jìn)行初始對準，通過(guò)TMS320F2812的SPI總線(xiàn)設置硬件時(shí)鐘RTC初值后，利用硬件時(shí)鐘實(shí)時(shí)讀取時(shí)間并計算太陽(yáng)高度、方位角。在設定的工作時(shí)間內，依據計算的太陽(yáng)高度、方位角選擇合適的運行時(shí)間和運行速度，計算步進(jìn)電機應該轉的步數和控制板應該發(fā)的脈沖數。由 EV事件管理器產(chǎn)生SPWM波，經(jīng)IPM功率驅動(dòng)后，驅動(dòng)高度和方位方向步進(jìn)電機轉動(dòng)，經(jīng)機械傳動(dòng)帶動(dòng)太陽(yáng)能集光器支架轉動(dòng)適當角度，實(shí)現自動(dòng)跟蹤。每天工作完以后自動(dòng)返回歸位，若出現較大位置偏差，可以由光電開(kāi)關(guān)和硅光電池傳感器進(jìn)行修正。修正完畢重新進(jìn)入自動(dòng)跟蹤，工作完成后自動(dòng)返回。
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