阳光输送机研制与改进

来源 :陕西科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tcwf2009
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步入21世纪,人类对能源的需求量越来越大,伴随着一次性化石能源煤炭、天然气、石油开采殆尽,能源危机已经成为人们关注的焦点。近年以来,寻找开发新能源成为许多科学家研究的重点,太阳能以储量巨大、持续长久、低碳环保等优点赢得了广泛关注。由于太阳能的能量密度小,太阳方位随时间变化,使得太阳能的收集、传输、储存等具有较大的困难。因此,只有采用高倍聚光和自动跟踪技术才能提高太阳能的利用率,扩大太阳能的应用范围。本文提出的阳光输送机是将太阳光通过光导纤维直接导入室内照明,不经过光、热、电和机械等能量转换,将传统的照明模式(光-电-光)简化为(光-光),太阳能的利用效率将提高8倍以上,而且光源又是最理想的自然光。阳光输送机主要由阳光传感器、自动跟踪控制系统、跟踪执行机构、采光装置、LED灯照明等部分组成。本文设计了新型四象限粗调传感器和立体式细调传感器,通过二者相互配合可以为跟踪系统提供大范围、稳定、可靠的阳光方位信号。自动跟踪控制系统是阳光输送机的核心,该系统采用二维双轴自动跟踪控制技术,MCU选用单片机ATmega32控制电机分别在东西方向和南北方向转动寻找太阳,跟踪误差角度小于0.1°从而使云台的采光板始终受到太阳光的垂直照射。阳光输送机的采光装置通过直径为80mm的平面凸透镜将阳光汇聚成直径为2mm的高亮光斑,利用安装在光纤受口器中的光导纤维将高亮光斑导入室内照明,使得绿色照明得以实现。夜晚或者阴雨天则利用节能LED灯照明,其能量来源于太阳能电池板发电存储在蓄电池中的电量。本文主要介绍了阳光输送机的研制和改进,包括硬件电路结构设计、软件架构设计、机械结构设计,最后对系统进行了整体调试,并对测试数据进行了总结分析。现场运行结果表明,该自动跟踪控制系统跟踪准确,阳光输送机运行可靠、稳定,达到了预期设计要求,大幅度提高了太阳能的利用效率,因此具有较高的实用推广价值。
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