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可寻光感知的双轴太阳能聚光照明装置的设计

486    2023-08-15

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作者:张洗玉1, 周猛2, 宁铎3

作者单位:1. 广西科技师范学院数学与计算机科学学院,广西 来宾 546199;
2. 英飞特电子股份有限公司,浙江 杭州 310053;
3. 陕西科技大学,陕西 西安 710021


关键词:寻光感知;模糊-PID算法;光谱分离;低温聚光;可见光照明


摘要:

针对目前太阳能照明光-电-光模式中太阳能利用效率低下的现状,该文研制一套基于多传感器信息融合和智能寻光感知技术的双轴太阳能聚光照明装置,实现太阳能高效利用。使用两组寻光感知器件光敏二极管设计一种全天候阳光跟踪传感器,能在竖直方向上0°~90°、水平方向180°范围内感知太阳光照射强度;以模糊-PID算法控制电机角度,可驱动采光板精准快速追踪至最大光强处;在高倍聚光条件下,光纤聚受光区域接口装置对太阳直射光进行光谱分离,有效实现低温聚光且消除了光污染。实验结果表明,当聚焦比P=2500时,该照明装置的跟踪精度可达0.09°且光纤输出端光谱特性为390~670 nm可见光。


Design of dual axis solar concentrating lighting device with light sensing
ZHANG Xiyu1, ZHOU Meng2, NING Duo3
1. School of Mathematics and Computer Science, Guangxi Normal University of Science and Technology, Laibin 546199, China;
2. Infight Electronics Co., Ltd., Hangzhou 310053, China;
3. Shaanxi University of Science and Technology, Xi'an 710021, China
Abstract: Aiming at the low utilization efficiency of solar energy in light-electricity-light mode of solar lighting,the set of dual axis solar concentrating lighting equipment is developed to realize the efficient utilization of solar energy,which is based on multi-sensor information fusion and intelligent light sensing technology. The sun tracking sensor is is designed by using two groups of photodiodes,which can track the sun from 0 to 90o in the vertical direction and track the sun from 0 to 180o in the horizonta direction. The photoelectric sun tracking sensor is designed by using photodiodes. The motor angle is controlled by fuzzy PID algorithm,which can drive the daylighting board to track to the maximum light intensity accurately and quickly.Under the condition of high concentration,the interface device of optical fiber collecting area can separate the spectrum of direct sunlight,and realize low temperature concentration effectively and the light pollution is eliminated. The experimental results show that when the focusing ratio P=2500. The tracking accuracy of the lighting device can reach 0.09° and the spectral characteristics of optical fiber output are 390 nm to 670 nm cold color light.
Keywords: light seeking perception;fuzzy-PID algorithm;spectral separation;low temperature concentration;visible light illumination
2023, 49(4):127-133,139  收稿日期: 2021-06-18;收到修改稿日期: 2021-08-09
基金项目: 广西创新驱动发展专项(桂科AA21077018);广西中青年教师科研基础能力提升项目(2021KY0857)
作者简介: 张洗玉(1988-),男,陕西西安市人,讲师,硕士,研究方向为智能控制技术应用、自动化仪器仪表研制
参考文献
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