針對高層建筑互相遮擋致使室內(nèi)采光不足的問題,設(shè)計了一種基于方位角和高度角的光纖導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通信的遠程測控系統(tǒng),設(shè)計了系統(tǒng)的通信協(xié)議和程序功能,利用LabVIEW開發(fā)了陽光導入器的遠程測控系統(tǒng),實驗結(jié)果表明:基于WiFi的遠程測控系統(tǒng)的通信功能正確,可遠程實現(xiàn)整機工作參數(shù)的實時監(jiān)控,完成控制系統(tǒng)的PID參數(shù)在線調(diào)整,實現(xiàn)高精度陽光追蹤控制。該方法為陽光導入器的智能化和網(wǎng)絡(luò)化提供了基礎(chǔ)。 

【文章來源】：實驗室研究與探索. 2019,38(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

太陽光聚光和傳導的工作原理1．2陽光導入器裝置

平面始終正對太陽光線。設(shè)計樣機的受光平面上安裝18個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現(xiàn)太陽光的光纖傳導。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．導光光纖，8．亞克力防護罩，9．集光器，10．高度角轉(zhuǎn)動機構(gòu)，11．方位角轉(zhuǎn)動機構(gòu)圖2陽光導入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖由于導光光纖的直徑d小，僅當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，并進行傳導。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。為實現(xiàn)聚光焦點在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控制方位電機與高度電機實現(xiàn)追蹤太陽。而視日追蹤策略采用實時時鐘芯片DS1307和GPS/北斗模塊。系統(tǒng)中編碼器用于獲取集光平面當前方位和高度的姿態(tài)角，用于研究太陽位置運行軌跡及系統(tǒng)追蹤策略的特性;設(shè)置方位與高度限位開關(guān)用于保證追蹤起點和終點，以防止執(zhí)行機構(gòu)出現(xiàn)誤追蹤。圖4陽光導入器控制系統(tǒng)組成221

陽光導入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖由于導光光纖的直徑d小，僅當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，并進行傳導。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。為實現(xiàn)聚光焦點在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控制方位電機與高度電機實現(xiàn)追蹤太陽。而視日追蹤策略采用實時時鐘芯片DS1307和GPS/北斗模塊。系統(tǒng)中編碼器用于獲取集光平面當前方位和高度的姿態(tài)角，用于研究太陽位置運行軌跡及系統(tǒng)追蹤策略的特性;設(shè)置方位與高度限位開關(guān)用于保證追蹤起點和終點，以防止執(zhí)行機構(gòu)出現(xiàn)誤追蹤。圖4陽光導入器控制系統(tǒng)組成221

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3311997