目录
1引言 (1)
2太阳跟踪方式及控制系统的选择 (4)
3太阳自动跟踪监控系统的硬件设计 (8)
4太阳自动跟踪监控系统软件设计 (11)
5总结 (23)
附录A (24)
附录B (25)
附录C (39)
参考文献 (40)
致谢 (42)
1引言
1.1课题的研究背景
当今世界正面临能源短缺，许多国家对能源问题十分重视，包括核能，水力能，风能，太阳能，地热能等可持续发展能源 。在诸多的可持续能源中，太阳能是一种取之不尽，用之不绝的清洁能源，在开发和利用过程中能节约大量化石能源，不仅环保，而且安全 。太阳能有着非常广阔的前景，在众多的可再生清洁能源中，被科学家认为是未来的主要能源之一，其主要优势有如下几点：
（1）到达地球大气外层的太阳照射强度其中约30%被大气层反射回外太空，其余到达地面的能量被大气，海水，陆地，植物吸收 。这些能源相当于全世界2009年全部能源消耗的8000倍 。也就是说地球表面一小时接收的太阳能足够人类使用一年 。
（2）存在的普遍性，从空间上来说，太阳能非常容易获得，在地球表面无处不在，同时没有勘探和开采成本，可随时获取，这为能源缺乏的国家提供了一种可行性的方法 。（3）环保，在获取和利用太阳能的过程中不会产生污染气体排放，像风能，潮汐能一样对环境无污染，是新时期的理想能源 。
1.2课题的发展历程和现状
1.2.1太阳自动跟踪监控系统的发展历程
随着科技的发展,测量领域发展迅猛,仅就测量方式来说,已经从最早的电磁感应的指针仪表发展到以微处理器为基础的智能化仪表 。但是,随着虚拟仪器的出现,人类在测量技术上的发展已经进入到一个新的时代 。虚拟仪器从最初的设想到现在的技术发日渐成熟,标志着虚拟仪器技术对传统测量技术的工业革命 。所谓的LabVIEW就是在基于PC
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的基础上,用户根据自己的需要和设想开发测量平台 。其核心是将传统的测量仪器硬件和计算机软件结合起来,完成测量任务 。通过LabVIEW搭建的控制系统,外围硬件设备只是为了数据的传输提供通道,软件才是控制系统的核心 。对于使用者来说,可以通过修改LabVIEW后面板的程序来改变平台的功能,这可以充分发挥用户的想象力,按照自己的构思,设计自己的虚拟仪器平台 。
目前,随着太阳能跟踪技术的发展,由于虚拟仪器有着互换性强、成本低廉等非常明显的优势,虚拟仪器逐渐应用到太阳能跟踪中 。
1.2.2 太阳自动跟踪系统的发展现状：
（1）国外发展现状
在国外,埃及吉萨电子研究所的Atia Yousry建立的基于LabVIEW和微控制器接口的太阳能电池曲线测量系统,该系统通过虚拟仪器建立光伏太阳能电池及其模块的数据采集系统,在太阳能电池板跟踪太阳过程中,通过虚拟仪器和单片机的串行接口建立通讯,相关数据信息显示在虚拟仪器建立的用户界面上,实时测量和监控太阳能电池的位置信息 。印度的NITSilchar电子工程系建立的基于LabVIEW SVM 二维太阳能电池板跟踪系统,该系统通过光敏电阻来实现自动跟踪太阳,使得太阳的入射光线垂直照射到太阳能电池板上,得到最大的发电功率,太阳能电池板的运动由两个步进电机控制,该系统跟踪精度高,已经投入使用 。
（2）国内发展现状
在国内,南通大学电子工程系设计的基于LabVIEW的无线监控聚焦光伏发电系统,该系统通过双抛物面反射器聚焦和跟踪技术产生太阳能光伏发电,无线远程监控通过Zigbee和LabVIEW来完成,系统通过上位机和下位机建立通讯,实现对系统在线监测、远程控制、故障诊断等操作 。湖北工业大学的曾利霞设计的基于视日运动轨迹的双轴太阳跟踪系统,该系统通过天文知识计算出太阳的高度角和方位角,利用工控机控制两个轴的伺服电机转动,通过LabVIEW设计用户界面,实现双轴跟踪,跟踪精度在±2° 。
香港大学建筑系的KPcheung和scMHui教授研究了太阳光照角度与太阳能接收率的关系，理论分析表明:太阳的跟踪与非跟踪，能量的接收率相差37.7%，精确的跟踪太阳可使接收器的热接收率大大提高，进而提高了太阳能装置的太阳能利用率，拓宽了太阳能的利用领域 。因此，本文研究了关于如何充分高效利用太阳能的方法，希望在所有能
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接收到阳光的地方都能充分利用这一能源 。
综上所述,Amonix公司和Acciona太阳能公司幵发的太阳能跟踪装置主要是基于天文知识,计算太阳的运动轨迹,从而驱动跟踪装置跟踪太阳,这种装置不受天气的影响,跟踪精度取决于算法的算法的准确性,同时由于是开环控制,电机在运行中的产生的误差难以消除,随着运行时间的不断增加精度会降低 。而对于国内的汉龙集团的核心产品Zstaig2000和武汉理工大学的杨培环设计的光筒式二级传感器,由于是闭环控制,跟踪精度比较高,但是由于光敏元件受天气影响很大,在阴天和多云天气条件下光电跟踪失效,同时可能因为杂光的影响导致误跟踪,因而很难保证跟踪的准确性和稳定性 。

稿源：(未知)

【傻大方】网址：/a/2021/0402/0021244152.html

标题：基于LabVIEW和单片机的太阳自动跟踪监控系统