基于虚拟仪器技术太阳能自动跟踪系统的研究与实现(5)
2.2光电跟踪
目前，国内常用的光电跟踪有重力式、电磁式和电动式，这些光电跟踪装置都使用光敏传感器如硅光电管。在这些装置中，光电管的安装靠近采光板，调整采光板的位置使采光板对准太阳、硅光电池处于阴影区;当太阳西移时采光板的阴影偏移，光电管受到阳光直射输出一定值的微电流，作为偏差信号，经放大电路放大，由伺服机构调整角度使跟踪装置对准太阳完成跟踪。光电跟踪灵敏度高，结构设计较为方便但受天气的影响很大，如果在稍长时间段里出现乌云遮住太阳的情况，太阳光线往往不能照到硅光电管上，导致跟踪装置无法对准太阳，甚至会引起执行机构的误动作。
太阳光感应传感器由上下左右对称的两对光敏二极管组成，其中4个光敏二极管放在一个圆柱罩里用来检测太阳光的的照射方向是否和太阳能电池板垂直，还有一个光敏二极管用来检测太阳光的强度，再把该装置安装在能够用微动电机调整其水平和垂直角度的支架上。当太阳光角度变化时，光电传感器输出相应强弱相对变化的电信号，这种强弱变化的电信号传给信号采集与处理系统，信号处理系统将这种强弱相对变化的电信号经过计算转化为调整执行机构的脉冲信号，从而达到控制太阳能板转动的目的。
2.3时间跟踪和光电跟踪相结合
由上述讨论可知，时间跟踪存在许多局限性，主要是在开始运行前需要精确定位，出现误差后不能自动调整等。因此在时间跟踪方法中，需要定期的人为调整跟踪装置的方向。而光电跟踪也存在响应慢、精度差、稳定性差、某些情况下出现错误跟踪等缺点。特别是多云天气会试图跟踪云层边缘的亮点，电机往复运行，造成了能源的浪费和部件的额外磨损。若两者结合，各取其长处，可获得较满意的跟踪结果。在时间跟踪的基础上加上四个光电传感器。当跟踪装置开始运行时，用时间跟踪法初始定位，然后通过光电传感器瞬时测量作反馈，对时间跟踪法产生的误差进行修正，从而达到精密跟踪的效果，这样能在任何气候条件下使太阳能电池板得到稳定而可靠的跟踪控制。这种跟踪方案跟踪精度高，工作过程稳定，应用于目前许多大型太阳能发电装置。
3 总体方案设计
3.1太阳能跟踪系统设计方案的类型
太阳能跟踪系统的设计有很多种方案，根据目前国内外的研究现状，控制部分大致可概括为以下四种:1)基于ARM控制;2)基于DSP控制;J)基于单片机控制;
4)基于虚拟仪器控制。本系统选择虚拟仪器为控制部分。
虚拟仪器控制是硬件以计算机为核心，利用USB接口的数据采集卡，软件以LabVIEW图形化编程方式。LabVIEW软件用图形缩程语一言，直观简单、易于操作。使用LabVIEW用户可以随意创建程序，并把它当作子程序调用，以创建更复杂的程序，且调用的层次没有限制LabVIEW这种创和调用子程序的方法，使创建的程序结构模块化，更易于调试、理解和文护。因此Labview编程无须太多的编程经验，只要以很直觉的方式建立前面板人机界面和方块图程序，便可完成编程过程，这样就可以使没有丰富编程经验的工程师从繁重的程序文字编码中解脱出来，把更多精力放在试验的测试上，不像传统的编程语一言程序必须逐行地执行。因此我们选择了虚拟仪器作为本系统的控制部分。下面重点介绍基于虚拟仪器控制的太阳能跟踪系统的设计方案。
3.2太阳能自动跟踪系统的结构图
图3-1 基于虚拟仪器控制的太阳能跟踪系统硬件设计框图