学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

太阳光室内照明系统的设计

作　者: 李建鹏
导　师: 曹玉强
学　校: 山东大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 太阳光室内照明系统菲涅尔透镜视日运动轨迹跟踪光电跟踪
分类号: TM914
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 81次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着煤炭、天然气、石油等化石能源的日益枯竭,人类社会面临着越来越严重的能源危机。于是人们渐渐将目光转向了清洁、可循环使用的太阳能资源。照明能耗是建筑能耗较多的一项。据测算,照明能耗占建筑总能耗的30%左右。因此如果我们能够将外界清洁、健康的太阳光线引入到室内阴暗的地方来,这不仅大大减少照明能耗,而且让人足不出户就能沐浴在纯净天然的阳光之下,无疑对人们身心健康都有好处。本文设计的太阳光室内照明系统由聚光系统、太阳跟踪系统和光的传输系统三部分组成。本文对这三部分进行了详细的介绍和分析。在聚光系统部分中,本文列举了三个常用的聚光器种类,比较了它们的性能特点和优缺点,选出了符合我们太阳光照明系统要求的大直径的菲涅尔透镜作为系统的聚光器。太阳光室内照明的太阳跟踪方式主要分为视日运动轨迹跟踪方式和光电跟踪方式。视日运动轨迹跟踪方式有不受外界环境影响的优点,但存在误差累积和开环控制的缺点。光电跟踪方式具有控制电路简单、精度高和闭环控制的优点,但存在受外界天气环境影响较大。本文提出了一种基于GPS视日运动轨迹粗跟踪和四象限硅光电池光电跟踪校准的闭环跟踪太阳方式。这种方式既弥补视日运动轨迹跟踪开环控制的缺点,又克服光电跟踪方式受环境影响较大的缺点,最终形成了一个精度高、受环境影响较小的闭环控制系统。在传光系统部分中先介绍了各种传光介质,并比较它们的优缺点,决定采用传光损耗小,传光距离远和成本低廉的塑料光缆。并且在传光的过程中,采用滤光片和准直镜的办法,在滤除红外线、紫外线、γ射线和β射线后,将清洁健康阳光引入到室内。本文还介绍了系统的上位机程序。上位机程序记录了多个太阳光室内照明系统的运行数据情况,并可以从系统单片机发送给上位机的字符串信息中判断当前照明系统是否运行正常。

全文目录

摘要  8-9
Abstract  9-11
第一章绪论  11-17
  1.1 课题的背景  11-13
  1.2 课题的研究意义  13-14
  1.3 国内外的研究现状和目前存在的问题  14-16
    1.3.1 国内外研究现状  14-15
    1.3.2 目前的主要问题  15-16
  1.4 课题的主要研究内容  16-17
第二章太阳光照明系统的总体设计  17-37
  2.1 总体设计方案  17
  2.2 聚光器的选择  17-27
    2.2.1 聚光器的作用  17-19
    2.2.2 聚光器的主要性能参数  19-20
    2.2.3 聚光器的种类  20-26
    2.2.4 三种聚光器的比较  26-27
  2.3 太阳跟踪器的种类  27-29
    2.3.1 主动式跟踪器  27-28
    2.3.2 被动式跟踪器  28-29
  2.4 传光系统的设计  29-35
    2.4.1 滤光措施  30-31
    2.4.2 传光介质的选择  31-35
  2.5 本章总结  35-37
第三章太阳跟踪方式的设计  37-59
  3.1 太阳位置  37-42
    3.1.1 太阳时角  40-41
    3.1.2 太阳高度角和方位角的计算  41-42
  3.2 视日运动轨迹跟踪的设计  42-45
    3.2.1 GPS接收模块  42-44
    3.2.2 仿真数据  44-45
  3.3 两种光电跟踪方式的设计  45-50
    3.3.1 光纤分布光敏电阻的光电检测方法  45-47
    3.3.2 PSD光电位置传感器  47-50
  3.4 四象限硅光电池跟踪器的设计  50-57
    3.4.1 光电池的基本知识  50-52
    3.4.2 基于四象限硅光电池的太阳跟踪  52-55
    3.4.3 光电转化  55
    3.4.4 电压运算电路  55-56
    3.4.5 角度的偏移  56-57
  3.5 本系统太阳跟踪器的设计方案  57-59
第四章太阳跟踪控制系统的硬件和软件设计  59-71
  4.1 电源模块  59-60
  4.2 GPS接收模块  60
  4.3 Atmega168芯片  60-61
    4.3.1 Atmega168芯片的简介  60-61
    4.3.2 Atmega168单片机振荡频率的设置  61
  4.4 步进电机42H401  61-62
  4.5 步进电机驱动器ST-26  62-64
    4.5.1 驱动器的参数  62-63
    4.5.2 步进电机的速度计算  63-64
    4.5.3 与单片机的连接示意图  64
  4.6 环境光检测部分  64-66
  4.7 显示模块  66-67
  4.8 单片机的程序设计  67-69
    4.8.1 GPS接收器发送数据的设置  67
    4.8.2 单片机接受和发送字符串  67-68
    4.8.3 单片机整体程序设计  68-69
  4.9 硬件调试心得和本章总结  69-71
第五章上位机串行通讯和数据库程序  71-79
  5.1 与上位机的串行通讯  71-75
    5.1.1 MSCOMM控件的基本介绍  72-73
    5.1.2 SQL Server 2000  73-75
  5.2 Visual C++的上位机程序  75-76
  5.3 程序运行  76-78
  5.4 本章总结  78-79
第六章系统仿真与实验对比  79-87
  6.1 Skymap软件的设置  79-80
  6.2 单点跟踪试验  80
  6.3 连续跟踪试验  80-83
  6.4 实物测试  83-87
第七章总结与展望  87-89
参考文献  89-93
致谢  93-94
学位论文评阅及答辩情况表  94

太阳光室内照明系统的设计

内容摘要

全文目录

相似论文