基于虚拟仪器的太阳能自动跟踪系统的研究与设计

【摘要】：在太阳能的应用中,为了提高太阳能的利用率,本文研究开发了一套基于虚拟仪器的太阳能自动跟踪与驱动系统,该系统能够使太阳能利用装置时刻保持与太阳光线垂直,其结构简单、成本低廉且跟踪精度高,可用于太阳能电池、太阳能热水器等各种太阳能装置上,具有很高的实用价值。 该系统以计算机为核心,通过虚拟仪器平台编写软件,设计一套根据基准时间变化计算太阳位置的时间跟踪模式,以及根据太阳光线与太阳能电池板夹角变化的光电跟踪模式的装置,并通过两种方式相结合利用电机驱动双轴跟踪装置控制太阳能板的方位角和高度角,实现太阳光的精确跟踪。 在该论文中详细阐述了跟踪系统的组成结构和工作原理。系统通过由4个光敏二极管组成的太阳光感应传感器来采集太阳光线,当太阳光角度变化时,光电传感器输出相应强弱变化的电信号,这种强弱变化的电信号传给数据采集卡,数据采集卡与PC机相连,PC机通过虚拟仪器技术处理数据并反馈至控制模块控制电机(水平电机与俯仰电机)的转动方向与角度达到实时跟踪太阳光线的目的。 【关键词】：虚拟仪器 太阳能自动跟踪 光电传感器 光电跟踪 双轴跟踪 时间跟踪
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TK513.4
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-5
• 目录5-7
• 1 绪论7-15
• 1.1 课题背景7-8
• 1.2 课题的研究意义8-9
• 1.3 太阳能跟踪国内外研究现状9-10
• 1.4 虚拟仪器的发展现状10-13
• 1.5 论文研究的主要内容及章节安排13-14
• 1.6 本章小结14-15
• 2 太阳能跟踪方法的研究及总体方案的设计15-24
• 2.1 太阳光跟踪的常用方法15-19
• 2.1.1 时间跟踪模式的基本原理15-16
• 2.1.2 光电跟踪16-18
• 2.1.3 时间跟踪和光电跟踪相结合18-19
• 2.2 方案总体设计19-21
• 2.3 系统组成结构图21-22
• 2.4 软件设计平台LabVIEW8介绍22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 3 系统的硬件设计24-36
• 3.1 光敏器件的选择24-26
• 3.2 太阳光检测电路26-27
• 3.3 数据采集卡27-31
• 3.3.1 数据采集卡的组成27-28
• 3.3.2 数据采集卡的内部结构及工作原理28-31
• 3.4 电机控制电路31-33
• 3.5 太阳能电池板33-35
• 3.6 本章小结35-36
• 4 系统的软件设计36-55
• 4.1 软件设计平台Labview8的介绍36-40
• 4.1.1 Labview8的开发环境36-37
• 4.1.2 LabVIEW8的操作选板37-40
• 4.2 系统的整体程序流程图40-41
• 4.3 时间跟踪模式的程序设计41-46
• 4.3.1 太阳高度角与方位角的计算程序43-44
• 4.3.2 时间跟踪模式高度角与方位角的调整程序设计44-46
• 4.4 光电跟踪模式的程序设计46-50
• 4.4.1 光电跟踪模式高度角与方位角调整程序的设计47-48
• 4.4.2 光强采集子程序设计48-49
• 4.4.3 电机控制子程序设计49-50
• 4.5 光强显示和角度存储程序的设计50-51
• 4.6 调试模式的设计51
• 4.7 夜间复位系统的设计51-53
• 4.8 前面板的设计53-54
• 4.9 本章小结54-55
• 5 太阳能自动跟踪系统的测试及各模块样机图55-60
• 5.1 太阳能自动跟踪系统测试过程55-56
• 5.2 太阳能自动跟踪系统测试界面56-57
• 5.3 太阳能自动跟踪系统各模块样机图57-59
• 5.4 本章小结59-60
• 6 总结与展望60-61
• 6.1 结论60
• 6.2 研究展望60-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-63

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