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基于ARM的太陽能電池組件多參量測量系統(tǒng)

作者: 時間:2009-03-26 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

l、引言

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/173833.htm


  發(fā)電時并不是將其接收到的所有光能轉(zhuǎn)化為電能,而是只有一小部分轉(zhuǎn)化為電能,大部分能量以熱能的形式在的背板上揮發(fā)掉了,同時熱能的揮發(fā)也會增加背板的溫度,從而降低了能量的轉(zhuǎn)換效率。對于這一現(xiàn)象,研究者提出了對常規(guī),散熱太陽電池組件,蓄冷太陽電池組件進(jìn)行對比研究,通過蓄冷設(shè)備降低背板的溫度,提高能量的轉(zhuǎn)換效率。這就要求對電池組件溫度的檢測具有足夠的精度和實時性。鑒于此,本采用精度為0.1℃的鉑電阻溫度傳感器為測溫元件,以Philips公司的7芯片LPC2124為控制器,使用繼電器對溫度傳感器進(jìn)行切換,從而滿足了的精度與實時性要求。

2、系統(tǒng)的總體設(shè)計

  系統(tǒng)主要由前端電路,LPC2124控制器和數(shù)據(jù)傳輸單元組成,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。前端電路包括溫度、輻照度測量、電壓測量和電流測量:溫度測量主要是通過恒流源獲取溫度信號,將電阻量轉(zhuǎn)化為電壓量,并經(jīng)放大電路送入控制器;輻照度測量是將輻照度傳感器微弱的電壓信號放大后傳入控制器;電壓測量和電流測量是為了獲取的功率,以便對各組件在相同條件下的發(fā)電效率進(jìn)行對比。數(shù)據(jù)傳輸單元通過RS485總線將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)給上位機,供上位機處理、存儲和繪圖。

3、系統(tǒng)功能的設(shè)計與實現(xiàn)

3.1簡介

  本系統(tǒng)主控制器選用Philips公司的LPC2124芯片,LPC2124是一個支持實時仿真和跟蹤的16/32 位7TDMI-S內(nèi)核,并內(nèi)置256 KB的高速Flash存儲器。4路10 位A/D轉(zhuǎn)換器,轉(zhuǎn)換時間低至2.44μs,46 個GPIO為系統(tǒng)提供了的豐富的I/O口,不需要擴展即可滿足系統(tǒng)的要求[1]。由于內(nèi)置了寬范圍的串行通信接口,它們也非常適合于通信網(wǎng)關(guān)、協(xié)議轉(zhuǎn)換器、嵌入式軟件調(diào)制解調(diào)器等應(yīng)用。128 位寬度的存儲器接口和獨特的加速結(jié)構(gòu)使32 位代碼能夠在最大時鐘速率下運行,極大地滿足了系統(tǒng)的實時性要求。

3.2 鉑電阻溫度傳感器測溫原理

   是電阻式溫度傳感器,Pt100作為常用的測溫傳感器,其電阻值反映了它所處位置的溫度。鉑電阻具有較高的精度、較好的長期穩(wěn)定性,是高精度測溫用標(biāo)準(zhǔn)傳感器。它的溫度范圍是:鉑電阻阻值與溫度的關(guān)系可以近似用下式表示,在范圍內(nèi):

表達(dá)式中t的一次冪以上項的系數(shù)非常小,可以看出電阻與溫度的關(guān)系具有較好的線性度。由于該表達(dá)式比較復(fù)雜,用ARM控制器處理這樣的計算過程,將會占用大量的資源和CPU時間,影響系統(tǒng)的實時性,所以本設(shè)計采用數(shù)字非線性補償?shù)姆椒ㄏ炔楸恚ㄒ?度為單位建表),再插值換算出溫度,從而大大提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。

  Pt100作為電阻式溫度傳感器,測溫的本質(zhì)其實是測量傳感器的電阻,通常是將電阻的變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流等模擬信號,再將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,再由處理器換算出相應(yīng)溫度。鑒于此,測溫的方法有電橋法,恒壓源法和恒流源法,具體測量原理圖如圖2所示。


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