[實(shí)用新型]一種基于LabVIEW的自追蹤太陽(yáng)能磁懸浮演示儀

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420275821.1
• 申請(qǐng)日: 2014-05-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204087633U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙傳華;趙凌宇;張熙曼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 泰山醫(yī)學(xué)院
• 主分類號(hào): G09B23/18
• 分類號(hào): G09B23/18
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種基于LabVIEW的自追蹤太陽(yáng)能磁懸浮演示儀。?

背景技術(shù)

磁懸浮技術(shù)是一種利用懸浮磁力將物體懸浮于空間，使其與其他物體處于無(wú)摩擦、無(wú)接觸的平衡狀態(tài)的一種支承技術(shù)。磁懸浮技術(shù)由于具有傳統(tǒng)支承技術(shù)無(wú)法比擬的無(wú)接觸、無(wú)摩擦、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，而有具有廣泛的應(yīng)用空間和研究?jī)r(jià)值。并且隨著電子技術(shù)和新型電磁材料的發(fā)展，磁懸浮技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展，磁懸浮技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于交通、機(jī)床、航空航天等領(lǐng)域。由于磁懸浮技術(shù)原理結(jié)合了電磁學(xué)、機(jī)械學(xué)、電動(dòng)力學(xué)等高新技術(shù)，因此對(duì)磁懸浮技術(shù)的直觀演示并應(yīng)用于課堂教學(xué)中，不僅可以促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和主動(dòng)性，激發(fā)大家探索前沿科技的動(dòng)力，同時(shí)還能幫助學(xué)生對(duì)相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)的了解，并在充分了解實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)思路、功能的基礎(chǔ)上，提出自己獨(dú)特的新觀點(diǎn)，促進(jìn)可以的發(fā)展。傳統(tǒng)的磁懸浮演示儀具有一定的缺陷，例如專利號(hào)為200910181945.7的“一種磁懸浮演示裝置”，利用磁鐵同性相斥的原理使物體處于懸浮狀態(tài)，但是懸浮的效果差，只能對(duì)恒定重量的物體進(jìn)行懸浮，并且不能定量顯示磁懸浮技術(shù)的相關(guān)物理原理。?

在全球能源危機(jī)和空氣污染的背景下，作為一種清潔能源，太陽(yáng)能的利用受到了許多國(guó)家的重視。太陽(yáng)能電池板的發(fā)電量與照射到它上面的光照強(qiáng)度成正比，且當(dāng)太陽(yáng)光垂直照射時(shí)，其發(fā)電效率最高。太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)是光熱和光伏發(fā)電過(guò)程中，利用各種傳控裝置使太陽(yáng)能電池板在太陽(yáng)位置不斷變化的情況下，仍能時(shí)刻保證太陽(yáng)光垂直照射到太陽(yáng)能電池板，從而達(dá)到提高光電轉(zhuǎn)換效率的機(jī)械及電控單元系統(tǒng)。傳統(tǒng)的磁懸浮演示采用普通的220V的家用電器標(biāo)準(zhǔn)電壓，極大地限制了使用的范圍，或者采用普通電池，工作時(shí)間短暫，無(wú)法帶到戶外或者偏遠(yuǎn)區(qū)域進(jìn)行教學(xué)演示。將自追蹤式的太陽(yáng)能電池應(yīng)用于磁懸浮演示儀的研制，不僅節(jié)能環(huán)保、提高系統(tǒng)的工作效率，而且能同時(shí)對(duì)磁懸浮和太陽(yáng)能跟蹤等不同的物理現(xiàn)象進(jìn)行演示，具有較高的教學(xué)價(jià)值。?

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種基于LabVIEW的自追蹤太陽(yáng)能磁懸浮演示儀。?

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是：一種基于LabVIEW的自追蹤式太陽(yáng)能磁懸浮演示儀，由自追蹤式太陽(yáng)能電池系統(tǒng)、磁懸浮控制系統(tǒng)、基于LabVIEW的磁場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)與顯示系統(tǒng)構(gòu)成，其特征在于：太陽(yáng)光跟蹤器和光照度傳感器安裝在太陽(yáng)能電池表面，89C52單片機(jī)和保護(hù)電路被集成在主電路盒中；電磁鐵安裝系統(tǒng)主支撐架的上端，磁阻傳感?器放置在懸浮物正上方和正下方。自追蹤式太陽(yáng)能電池實(shí)時(shí)跟蹤太陽(yáng)位置并校準(zhǔn)太陽(yáng)能電池方位，保證太陽(yáng)光垂直照射太陽(yáng)能電池，提供直流電源驅(qū)動(dòng)裝置。兩個(gè)磁阻傳感器分別檢測(cè)懸浮物兩端永磁體的磁場(chǎng)強(qiáng)度，單片機(jī)通過(guò)磁場(chǎng)強(qiáng)度信號(hào)獲取懸浮物位置信息，并控制電磁鐵的電磁力，使懸浮物處于穩(wěn)定懸浮狀態(tài)。?

所述的自追蹤式太陽(yáng)能電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由太陽(yáng)能電池、89C52單片機(jī)、太陽(yáng)光跟蹤傳感器、光照度傳感器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元、保護(hù)電路和蓄電池組成。通過(guò)太陽(yáng)能電池發(fā)出的直流電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，蓄電池作為積蓄太陽(yáng)能發(fā)電板的剩余電力的設(shè)備，用于在太陽(yáng)光照較弱時(shí)為系統(tǒng)提供電能。太陽(yáng)光跟蹤器安裝在太陽(yáng)能電池表面且探測(cè)表面與太陽(yáng)能電池表面平行，用于檢測(cè)太陽(yáng)能電池是否對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)。當(dāng)太陽(yáng)光垂直入射時(shí)，太陽(yáng)光跟蹤器上的四個(gè)方位輸出信號(hào)相等為零。當(dāng)入射太陽(yáng)光偏離垂直角度時(shí)，傳感器能檢測(cè)出當(dāng)前太陽(yáng)偏離的方位，相應(yīng)方位發(fā)出信號(hào)，并傳輸給單片機(jī)。光照度傳感器對(duì)太陽(yáng)光強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，使系統(tǒng)在不同天氣和季節(jié)條件下，采用不同的電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序，提高太陽(yáng)能跟蹤的準(zhǔn)確性。單片機(jī)通過(guò)對(duì)太陽(yáng)光跟蹤傳感器和光照度傳感器的信息進(jìn)行分析后，發(fā)出跟蹤信號(hào)，使電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元對(duì)太陽(yáng)能電池板的角度進(jìn)行控制，保證太陽(yáng)光垂直入射到太陽(yáng)能電池上。單片機(jī)控制該系統(tǒng)每十分鐘對(duì)太陽(yáng)光的角度進(jìn)行一次校正。保護(hù)電路包括太陽(yáng)能控制器和方位角保護(hù)電路，太陽(yáng)能控制器控制蓄電池對(duì)太陽(yáng)能的采集和儲(chǔ)存的工作狀態(tài)，并對(duì)蓄電池起到保護(hù)作用，延長(zhǎng)蓄電池使用壽命，方位角保護(hù)電路保證跟蹤支架的安全性。?