基于嵌入式的太阳跟踪系统研究与设计

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能源是社会和经济发展的重要物质基础,也是提高人们生活水平的先决条件。人类社会要发展,必须建筑在大量能源消耗的基础上。然而现有的不可再生能源已经被人类过度消费,那么寻找可再生资源就成为发展的必要前提。太阳能作为一种可再生新能源,它具有清洁、高效和永不衰竭等优点,是二十一世纪世界经济发展中最具决定力的五大技术领域之一,各国政府都将太阳能资源利用作为国家可持续发展战略的重要内容。太阳能在实际应用中较为广泛,比如利用太阳能热水器、太阳灶等将太阳能转化为热能;用太阳能电池将太阳能转化为化学能;太阳能发电站将太阳能转化为电能。  随着近年来太阳能光伏发电技术的发展,高精度太阳位置跟踪技术越来越重要。一般系统为了保证太阳跟踪精度,往往采用光电跟踪和视日运动轨迹跟踪互补的传感器结构。当出现阴天或多云天气时,系统调用视日运动轨迹方式进行跟踪。但是当系统改变使用地区时,经纬度也随之发生改变,这个时候就需要对系统重新调整参数。此跟踪方式会使系统产生跟踪精度不高、运算速率慢及迁移麻烦等问题。为了保证太阳跟踪系统在跟踪、系统运算和迁移方面同时达到要求,本文提出了一种基于嵌入式的太阳自动跟踪系统设计方案,此方案采用的是光电跟踪和视日运动轨迹跟踪互补的光筒式传感器结构,并提出一种利用数据库技术的新思路。通过使用数据库来记录各个地区经纬度信息及每天晴天情况下的太阳运动轨迹,当天气为阴天或多云时,系统会调用去年这天晴天记录进行跟踪,而不会再采用视日运动轨迹进行跟踪,这样就更加有效的提高对太阳能的收集利用率及系统运算速度,而且当改变系统使用地区时,用户还可以选择系统所在地区,方便了系统的迁移。所以此系统有较好的应用前景。  以S3C2410开发板为核心,对太阳跟踪系统进行研究与设计的内容主要包括:对现有的太阳跟踪装置进行研究比较,提出一个基于嵌入式的太阳能跟踪系统的方案;研究、计算了视日运动轨迹跟踪方式下的太阳方位角、高度角并在此基础上发现一种简单的日出日落时间计算方法;分析光电跟踪方式下的传感器及结构,设计了以硅光电池为传感器的光筒式结构;硬件选型并设计传感器运算电路;在软件设计上提出了利用数据库存储相应数据的新思路,并通过对数据库中相应数据的调用,实现了一种以光电跟踪为主,视日运动轨迹为辅的新型太阳跟踪方式;最后是对系统的调试与测试。
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