太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統的設計

軟件的另一部分為PC機部分，PC機軟件部分主要是負責任意時(shí)刻太陽(yáng)位置的計算并運用軟件計算出當前狀況下俯仰與水平方向步進(jìn)電機運行的步數，并將數據送給跟蹤系統驅動(dòng)器。與單片機通信的部分使用VC++中的MSComm控件來(lái)編譯串口通訊的應用程序，采用MSComm32．OCX控件。使用控件的屬性進(jìn)行串口設置，使用控件的事件驅動(dòng)進(jìn)行串口響應，使用控件的方法完成串行口接收和發(fā)送數據。PC機通信流程圖如圖7所示。

上位機控制系統具有實(shí)現復位、水平方位的調整，俯仰方向的調整，太陽(yáng)位置的跟蹤、手動(dòng)校準及計算當日數據等功能。其中“設置”按鈕，可進(jìn)行地方經(jīng)緯度、波特率、步進(jìn)電機動(dòng)作頻率等的設置。上位機可執行程序控制界面如圖8所示，圖9所示的是控制主界面下“設置”按鈕的對話(huà)框。

試驗觀(guān)察數據分析

由于影響跟蹤精度的因素很多，不僅跟當地緯度、太陽(yáng)赤緯角、太陽(yáng)時(shí)角的取值有關(guān)，還跟步進(jìn)電機的精度以及跟蹤轉臺的機械結構有關(guān)，因而需要對跟蹤軌跡的程序進(jìn)行校正。校正采用手動(dòng)操作，通過(guò)控制水平俯仰方位步進(jìn)電機，使兩個(gè)軸帶動(dòng)平面鏡反光裝置轉動(dòng)，同時(shí)不斷觀(guān)察平面鏡反射太陽(yáng)光的影子，當影子中心剛好聚在指定點(diǎn)時(shí)為最佳，記錄下從原點(diǎn)到該點(diǎn)兩軸的步進(jìn)電機各自走過(guò)的步數，根據實(shí)際運行步數與理論運行步數之差，可計算得到角度之差，就是高度角和方位角的修正值。校正可以選擇任一天中幾個(gè)不同時(shí)刻進(jìn)行。系統在實(shí)際運行時(shí)，觀(guān)察到太陽(yáng)在正午至下午3點(diǎn)期間，高度角方位角變化曲線(xiàn)存在明顯拐點(diǎn)，變化比較顯著(zhù)，在此期間內系統對太陽(yáng)位置的跟蹤存在誤差。

表1中列出了2009年1月12日中午至下午三時(shí)左右的理論數據，并用系統的手動(dòng)校準功能，記錄下不同時(shí)刻的步進(jìn)電機實(shí)際運行步數。

為了更準確地得到太陽(yáng)實(shí)際位置的參數修正值，應在春夏秋冬四季中不同時(shí)刻分別觀(guān)測記錄數據，將得到的一組高度角和方位角的校正值，擬合其曲線(xiàn)。用校正系數校正理論值存入控制程序，可以提高跟蹤精度。

本文介紹的太陽(yáng)自動(dòng)跟蹤裝置可以有效地提高太陽(yáng)能利用率，適用于各種需要跟蹤太陽(yáng)的裝置。經(jīng)過(guò)試驗、測試和實(shí)際使用，各項指標均達到了設計要求。本文設計的太陽(yáng)自動(dòng)跟蹤裝置是基于視日運動(dòng)規律，為使系統具有更高的跟蹤精度，可采用光電傳感器跟蹤校正，構成由視日運動(dòng)規律跟蹤和傳感器跟蹤的混合跟蹤系統。隨著(zhù)太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤裝置的廣泛應用，它定會(huì )有助于提高綠色能源利用