一種基于FPGA的太陽跟蹤器的設(shè)計及實(shí)現(xiàn)

　　3 基于FPGA的太陽跟蹤系統(tǒng)各模塊設(shè)計

　　太陽跟蹤系統(tǒng)模塊圖如圖4所示。這里對基于FPGA的太陽實(shí)時跟蹤系統(tǒng)建立的計時模塊、日出日落時間計算模塊、高度角方位角計算模塊、步進(jìn)電機(jī)脈沖產(chǎn)生模塊的設(shè)計及結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

　　3．1 計時模塊

　　視日運(yùn)動跟蹤方法需要時間和地理緯度信息，一般的太陽跟蹤系統(tǒng)的位置固定，可以自行設(shè)定其地理緯度值。對于時間建立了計時模塊，通過對時鐘進(jìn)行多級分頻輸出視日運(yùn)動跟蹤算法所需的間信息。

　　3．2 太陽日出日落時間計算模塊

　　此模塊計算每天太陽的日出日落時間，據(jù)此保證在太陽的照射時間范圍內(nèi)，太陽跟蹤系統(tǒng)正常運(yùn)行，在非照射時間，太陽跟蹤系統(tǒng)處于休眠狀態(tài)。太陽的日出日落時間即太陽的高度角為零的時間。由高度角計算公式(8)和時角計算公式(9)推出太陽的日出日落時間公式(10)。

　　太陽日出日落時間計算模塊仿真波形如圖5所示，輸出為10 b Q4格式，dn為時間序號，其中richu代表日出時刻，riluo代表日落時刻。對太陽日出日落模塊輸出結(jié)果分析如表1所示，dn為仿真隨機(jī)選取的日期，太陽日出日落時間只與dn有關(guān)。對該模塊輸出的10 b Q4格式的時間計算其實(shí)際的代表值，并與理論計算值做比較，經(jīng)計算其輸出時間誤差很小，該模塊能夠準(zhǔn)確計算出日出日落時間。