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随着社会的发展,能源问题已经越来越受到了人们的关注,能源是人类赖以生存的基础,也是经济和社会发展的物质保障。近年以来,随着一次性化石能源煤炭、石油、天然气开采殆尽,寻找、开发、应用新能源成为必须,太阳能以储量巨大、持续长久、低碳环保等优点赢得了广泛关注。目前对太阳能主要有两方面的利用,太阳能发电与太阳能热水器,而通常采用太阳能发电后,在将电转换成光照明(光-电-光),其效率仅为5%以下,而如果直接利用太阳来照明(光-光),其对太阳能的利用率将明显提高,达到55%以上,基于此,本文提出了阳光输送机。
阳光输送机是将太阳光用于室内照明的装置,一个新兴的朝阳产业,其功能是把洁净的、剔除大部分有害射线的太阳光输送到室内,用于照明或者其他用途。它主要用于白天也需要照明的场所,比如地下停车场、病房、商场、体育馆、宾馆等场合。目前,国外的阳光输送机造价昂贵,不具备推广价值;国内的阳光输送机性价比不高,使用性不强,更多的还停留在理论研究阶段,本文所提出的阳光输送机是通过阳光跟踪系统保证阳光输送机云台上的采光面板始终与太阳垂直,云台上安装的凸透镜将太阳光进行聚光,光斑直径大小约为2mm,然后利用光导纤维将该光斑的光导入到室内直接照明,其中最为核心的就是阳光的自动跟踪系统,要想使阳光输送机正常工作,那么其跟踪太阳精度必须达到0.3°,甚至更高,基于此,本文设计了一种跟踪精度高、成本低、鲁棒性强的二维智能阳光自动跟踪系统,它由阳光传感器、控制电路、云台、键盘及显示电路、太阳能电池板(配蓄电池)等组成。其中的阳光传感器采用互补对称、差模输出的二组阳光信号采集装置,通过滤波放大电路,将信号处理后送入STC12C5.A60S2单片机,单片机经过数据处理,输出相应控制信号控制云台始终与太阳垂直;太阳能电池板为整个系统提供电力,按键显示电路用于测试。经过测试,整套系统能够稳定工作、鲁棒性强、跟踪误差小于0.1°,能够满足阳光输送机对太阳跟踪要求。
本文阐述的阳光输送机不仅性能可靠稳定,而且大幅度的提高了太阳能的利用效率,节约了能源。作为阳光输送机的具体应用,它具有很强的实用价值,而且作为太阳能利用的基础研究,在光伏发电和光热发电领域对于推广太阳能的应用都有着很强的指导意义。