針對(duì)高層建筑互相遮擋致使室內(nèi)采光不足的問題,設(shè)計(jì)了一種基于方位角和高度角的光纖導(dǎo)入式太陽光追蹤控制系統(tǒng),以滿足人們在室內(nèi)享受健康陽光的需求。為解決追光控制系統(tǒng)的參數(shù)調(diào)整和監(jiān)控問題,提出了以C/S架構(gòu)和WiFi通信的遠(yuǎn)程測控系統(tǒng),設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的通信協(xié)議和程序功能,利用LabVIEW開發(fā)了陽光導(dǎo)入器的遠(yuǎn)程測控系統(tǒng),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:基于WiFi的遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)的通信功能正確,可遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)整機(jī)工作參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控,完成控制系統(tǒng)的PID參數(shù)在線調(diào)整,實(shí)現(xiàn)高精度陽光追蹤控制。該方法為陽光導(dǎo)入器的智能化和網(wǎng)絡(luò)化提供了基礎(chǔ)。 

【文章來源】：實(shí)驗(yàn)室研究與探索. 2019,38(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

太陽光聚光和傳導(dǎo)的工作原理1．2陽光導(dǎo)入器裝置

平面始終正對(duì)太陽光線。設(shè)計(jì)樣機(jī)的受光平面上安裝18個(gè)固定焦距的聚光透鏡，可將太陽光聚焦并耦合到集光器上實(shí)現(xiàn)太陽光的光纖傳導(dǎo)。1．控制系統(tǒng)，2．U支架，3．支撐架，4．殼體，5．受光平面，6．四象限追蹤傳感器，7．導(dǎo)光光纖，8．亞克力防護(hù)罩，9．集光器，10．高度角轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，11．方位角轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)圖2陽光導(dǎo)入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖由于導(dǎo)光光纖的直徑d小，僅當(dāng)透鏡聚焦到光纖受光范圍之內(nèi)的太陽光才能被有效利用，并進(jìn)行傳導(dǎo)。根據(jù)結(jié)構(gòu)分析，透鏡聚焦角度范圍如圖3所示，其中透鏡直徑D為100mm，集光器的直徑d為2mm，聚光透鏡的焦距f為150mm。為實(shí)現(xiàn)聚光焦點(diǎn)在2mm范圍內(nèi)，追光裝置的追蹤角度φ范圍需要滿足［－0．340°，+0．340°］，裝置的效率和太陽能的利用率才能最大。圖3系統(tǒng)追蹤角度范圍1．3控制系統(tǒng)組成以STM32F103為核心設(shè)計(jì)了追蹤控制系統(tǒng)，系統(tǒng)架構(gòu)如圖4所示。光電追蹤策略利用四象限傳感器獲取太陽方位角和高度角，通過偏移量Δx與Δy控制方位電機(jī)與高度電機(jī)實(shí)現(xiàn)追蹤太陽。而視日追蹤策略采用實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1307和GPS/北斗模塊。系統(tǒng)中編碼器用于獲取集光平面當(dāng)前方位和高度的姿態(tài)角，用于研究太陽位置運(yùn)行軌跡及系統(tǒng)追蹤策略的特性;設(shè)置方位與高度限位開關(guān)用于保證追蹤起點(diǎn)和終點(diǎn)，以防止執(zhí)行機(jī)構(gòu)出現(xiàn)誤追蹤。圖4陽光導(dǎo)入器控制系統(tǒng)組成221

陽光導(dǎo)入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖由于導(dǎo)光光纖的直徑d小，僅當(dāng)透鏡聚焦到光纖受光范圍之內(nèi)的太陽光才能被有效利用，并進(jìn)行傳導(dǎo)。根據(jù)結(jié)構(gòu)分析，透鏡聚焦角度范圍如圖3所示，其中透鏡直徑D為100mm，集光器的直徑d為2mm，聚光透鏡的焦距f為150mm。為實(shí)現(xiàn)聚光焦點(diǎn)在2mm范圍內(nèi)，追光裝置的追蹤角度φ范圍需要滿足［－0．340°，+0．340°］，裝置的效率和太陽能的利用率才能最大。圖3系統(tǒng)追蹤角度范圍1．3控制系統(tǒng)組成以STM32F103為核心設(shè)計(jì)了追蹤控制系統(tǒng)，系統(tǒng)架構(gòu)如圖4所示。光電追蹤策略利用四象限傳感器獲取太陽方位角和高度角，通過偏移量Δx與Δy控制方位電機(jī)與高度電機(jī)實(shí)現(xiàn)追蹤太陽。而視日追蹤策略采用實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1307和GPS/北斗模塊。系統(tǒng)中編碼器用于獲取集光平面當(dāng)前方位和高度的姿態(tài)角，用于研究太陽位置運(yùn)行軌跡及系統(tǒng)追蹤策略的特性;設(shè)置方位與高度限位開關(guān)用于保證追蹤起點(diǎn)和終點(diǎn)，以防止執(zhí)行機(jī)構(gòu)出現(xiàn)誤追蹤。圖4陽光導(dǎo)入器控制系統(tǒng)組成221

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3311997