碟式斯特林太陽自動跟蹤控制系統(tǒng)設計
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2．4 碟轉向機構
在時刻t，太陽的高度角h和太陽的方位角α分別為：
其中，φ為當前碟安裝地點的地理緯度，δ為太陽的赤緯角，ω為太陽時角。
碟轉向機構主要由水平方向調整電機、俯仰方向調整電機和減速箱組成。當ATmega128單片機根據(jù)M12模塊得到當前位置的經(jīng)緯度和時間，根據(jù)公式(1)、(2)計算出當前的太陽高度角增量和方位角增量，輸出一定數(shù)量的PWM信號，驅動電機在水平和俯仰兩個方向上進行調整，實現(xiàn)對太陽的初步跟蹤。
2．5 反饋調整部分
如圖4所示，系統(tǒng)采用四象限硅光電池作為太陽跟蹤誤差校正用傳感器。假設太陽光經(jīng)光學系統(tǒng)在四象限硅光電池上成一圓斑狀的光斑且分布均勻，設其中心坐標為(X，Y)。當?shù)骄酃馄鲗侍枙r，四象限硅光電池的光軸對準太陽，圓斑的中心在光軸上，四個象限的硅光電池接收到相同的光功率，輸出相同的電壓信號，經(jīng)過和差運算放大器對信號處理后，輸出為零。當?shù)骄酃馄魑磳侍枙r，即四象限硅光電池的光軸未對準太陽，則太陽光與光軸成一角度θ，光線經(jīng)光學系統(tǒng)照射到四象限光電池上形成的光斑必然發(fā)生偏移(X≠0，Y≠0)，則各象限光電池產(chǎn)生的電壓不盡相同。和差運算放大器的輸出也隨之產(chǎn)生相對位移方向上的正負變化，ATmega128單片機根據(jù)該變化計算出需要調整的角度，輸出PWM信號，使俯仰角電機和方位角電機轉動，直到和差運算放大器輸出為零，表明系統(tǒng)已經(jīng)對準太陽。根據(jù)以上原理即可對碟式聚光器位置誤差進行校正。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/159588.htm
2．6 觸模屏
觸模屏主要用來對碟式斯特林系統(tǒng)進行參數(shù)設置或運行控制，并對系統(tǒng)的實時運行狀態(tài)輸出顯示，是一個帶觸摸功能的工業(yè)平板電腦。與ATmega128單片機之間通過RS-232進行信息交換。
3 系統(tǒng)軟件描述
ATmega128單片機軟件開發(fā)采用Atmel公司的AVR STUDIO3．53集成開發(fā)環(huán)境，提供AVR ASSEM-BLER編譯器、AVR STUDIO調試功能、AVR PROG串行／并行下載功能、JTAG ICE仿真功能，本設計采用的是JTAG ICE仿真調試。軟件設計包括單片機初始化設計、GPS模塊接口程序設計、主程序設計和上位機程序設計。
3．1 單片機初始化設計
ATmega128單片機在工作前，需要對其進行初始化，主要設置ATmega128單片機以及外設的工作方式，使其能滿足系統(tǒng)工作要求。初始化工作主要有I／O端口初始化、ADC初始化、PWM初始化和串行口初始化等。其中串行口初始化usart0_init()的程序如下：
3．2 GPS模塊接口程序設計
系統(tǒng)只需要M12模塊提供經(jīng)緯度，單片機與M12的接口程序流程如圖5所示。ATmega128首先請求M12模塊輸出定位數(shù)據(jù)(向M12模塊發(fā)出指令“@@EqmC”)，然后等待M12模塊回送數(shù)據(jù)。當M12模塊回送數(shù)據(jù)后，ATmega128首先做出判斷，確認其收到的是否為預期的定位信息，然后將定位信息(經(jīng)緯度數(shù)據(jù))截取下來，最后將串口的接收緩沖區(qū)清空，以免下次接收信息時出錯。
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