基于虚拟仪器技术太阳能自动跟踪系统的研究与实现(3)
意大利1998年开始实行“全国太阳能屋顶计划”，将于2002年完成，总投入5500亿里拉，总容量达5万千瓦。
法国已批准了代号为“太阳神2006”的太阳能利用计划，按照该计划，每年将投入3000万法郎资金，到2006年，法国每年安装太阳能热水器的用户达2万家。
印度也于1997年12月宣布，将在2002年前推广150万套太阳能屋顶系统。
我国由建设部制定的《建筑节能“九五”计划和2010年规则》中已将太阳能热水系统列入成果推广项目。目前我国太阳能热水器的推广普及十分迅速，1997年销售面积近300万平方米，数量居世界首位。
1.2.2太阳追踪系统的国内外研究现状
1.3虚拟仪器发展现状与前景
1.4 论文的主要内容和编排
该系统基于虚拟仪器的平台，通过光敏器件组成太阳光感应传感器，用以采集太阳光，通过光电转化，以光角度的变化控制传感器电信号的强弱，传递给数据采集卡，再传递给计算机的虚拟仪器平台进行处理，最终传递给控制电动机，从而实现太阳能自动跟踪的目的。
本论文的主要编排如下：
第一章，绪论。主要阐述了课题研究的目的，意义以及应用背景，另介绍了虚拟仪器的发展现状。
第二章，主要介绍了太阳能跟踪方法的研究的种类以及本论文选择的方法。
第三章，介绍了总体方案的设计，给出了结构图。
第四章，介绍太阳能自动跟踪系统的硬件设计。
第五章，介绍太阳能自动跟踪系统的软件设计。
第吹冰章, 介绍太阳能自动跟踪系统的测试。
2 太阳能跟踪方法的研究
计算机控制的太阳能自动装置跟踪太阳的方法主要有三种：1.时间跟踪2.光电跟踪3.时间与光电跟踪相结合。其中光电跟踪是闭环的随机系统，时间跟踪是开环的程控系统且可分为单轴跟踪和双轴跟踪两种[13]。
2.1时间跟踪
2.1.1时间跟踪的分类
a.单轴跟踪
单轴跟踪一般采用：倾斜布置东西跟踪；焦线南北水平布置，即东西跟踪；焦线东西水平布置，即南北跟踪。这三种方式都是单轴转动的南北向或东西向跟踪。工作原理相似。图2-1是南北跟踪方式的原理，跟踪系统的转轴东西布置，根据事先计算的太阳赤纬角的变化，柱形抛物面反射镜绕转轴做俯仰转动跟踪太阳。采用这种跟踪方式，一天中只有正午时刻太阳光与柱形抛物面的母线相垂直，此时热流最大；而早上或下午太阳光都是斜射。
单轴跟踪的优点是结构简单，缺点是入射光线不能始终与主光轴平行，收集太阳能的效果并不理想。
图2-1 南北跟踪
b.双轴跟踪
如果能够在太阳高度和赤纬角的变化上都能跟踪太阳就能获得更多的太阳能，双轴跟踪就是根据这样的要求设计的。双轴跟踪可分为极轴式全跟踪和高度角-方位角式全跟踪。
1）极轴式全跟踪。
极轴式全跟踪原理如图2-2: 聚光镜的一轴指向天球北极，即与地球自转轴相平行，故称为极轴；另一轴与极轴垂直，称为赤纬轴。工作时反射镜面绕极轴运转，其转速的设定与地球自转角转速大小相同方向相反用以跟踪太阳的视日运动；反射镜围绕赤纬轴做俯仰转动是为了适应赤纬角的变化，通常根据季节的变化定期调整。这种跟踪方式并不复杂，但在结构上反射镜的重量不通过极轴轴线，极轴支撑装置的设计有难度。
图2-2 极轴式跟踪
2）高度角-方向角式全跟踪。高度角-方向角式太阳跟踪方法又称为地平坐标系双轴跟踪，其原理如图2-3所示。集热器的方位轴垂直于地平面，另一轴与方位轴垂直，称为俯仰轴。工作时集热器根据太阳的视日运动绕方位轴转动改变方位角，绕俯仰轴做俯仰运动改变集热器的倾斜角，从而使反射镜的主光轴始终与太阳光平行。这种跟踪系统的特点是跟踪精度高，而且集热器装置的重量保持在垂直轴所在平面内，支撑结构的设计比较容易。