[实用新型]一种基于LabVIEW的自追踪太阳能磁悬浮演示仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于LabVIEW的自追踪太阳能磁悬浮演示仪。 

背景技术

磁悬浮技术是一种利用悬浮磁力将物体悬浮于空间，使其与其他物体处于无摩擦、无接触的平衡状态的一种支承技术。磁悬浮技术由于具有传统支承技术无法比拟的无接触、无摩擦、无污染等优点，而有具有广泛的应用空间和研究价值。并且随着电子技术和新型电磁材料的发展，磁悬浮技术得到了进一步的发展，磁悬浮技术已经被广泛应用于交通、机床、航空航天等领域。由于磁悬浮技术原理结合了电磁学、机械学、电动力学等高新技术，因此对磁悬浮技术的直观演示并应用于课堂教学中，不仅可以促进学生学习的兴趣和主动性，激发大家探索前沿科技的动力，同时还能帮助学生对相关领域技术的了解，并在充分了解实验装置设计思路、功能的基础上，提出自己独特的新观点，促进可以的发展。传统的磁悬浮演示仪具有一定的缺陷，例如专利号为200910181945.7的“一种磁悬浮演示装置”，利用磁铁同性相斥的原理使物体处于悬浮状态，但是悬浮的效果差，只能对恒定重量的物体进行悬浮，并且不能定量显示磁悬浮技术的相关物理原理。 

在全球能源危机和空气污染的背景下，作为一种清洁能源，太阳能的利用受到了许多国家的重视。太阳能电池板的发电量与照射到它上面的光照强度成正比，且当太阳光垂直照射时，其发电效率最高。太阳能跟踪系统是光热和光伏发电过程中，利用各种传控装置使太阳能电池板在太阳位置不断变化的情况下，仍能时刻保证太阳光垂直照射到太阳能电池板，从而达到提高光电转换效率的机械及电控单元系统。传统的磁悬浮演示采用普通的220V的家用电器标准电压，极大地限制了使用的范围，或者采用普通电池，工作时间短暂，无法带到户外或者偏远区域进行教学演示。将自追踪式的太阳能电池应用于磁悬浮演示仪的研制，不仅节能环保、提高系统的工作效率，而且能同时对磁悬浮和太阳能跟踪等不同的物理现象进行演示，具有较高的教学价值。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种基于LabVIEW的自追踪太阳能磁悬浮演示仪。 

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：一种基于LabVIEW的自追踪式太阳能磁悬浮演示仪，由自追踪式太阳能电池系统、磁悬浮控制系统、基于LabVIEW的磁场强度检测与显示系统构成，其特征在于：太阳光跟踪器和光照度传感器安装在太阳能电池表面，89C52单片机和保护电路被集成在主电路盒中；电磁铁安装系统主支撑架的上端，磁阻传感 器放置在悬浮物正上方和正下方。自追踪式太阳能电池实时跟踪太阳位置并校准太阳能电池方位，保证太阳光垂直照射太阳能电池，提供直流电源驱动装置。两个磁阻传感器分别检测悬浮物两端永磁体的磁场强度，单片机通过磁场强度信号获取悬浮物位置信息，并控制电磁铁的电磁力，使悬浮物处于稳定悬浮状态。 

所述的自追踪式太阳能电池系统的结构如图1所示，主要由太阳能电池、89C52单片机、太阳光跟踪传感器、光照度传感器、电机驱动单元、保护电路和蓄电池组成。通过太阳能电池发出的直流电驱动系统，蓄电池作为积蓄太阳能发电板的剩余电力的设备，用于在太阳光照较弱时为系统提供电能。太阳光跟踪器安装在太阳能电池表面且探测表面与太阳能电池表面平行，用于检测太阳能电池是否对准太阳。当太阳光垂直入射时，太阳光跟踪器上的四个方位输出信号相等为零。当入射太阳光偏离垂直角度时，传感器能检测出当前太阳偏离的方位，相应方位发出信号，并传输给单片机。光照度传感器对太阳光强度进行检测，使系统在不同天气和季节条件下，采用不同的电机驱动程序，提高太阳能跟踪的准确性。单片机通过对太阳光跟踪传感器和光照度传感器的信息进行分析后，发出跟踪信号，使电机驱动单元对太阳能电池板的角度进行控制，保证太阳光垂直入射到太阳能电池上。单片机控制该系统每十分钟对太阳光的角度进行一次校正。保护电路包括太阳能控制器和方位角保护电路，太阳能控制器控制蓄电池对太阳能的采集和储存的工作状态，并对蓄电池起到保护作用，延长蓄电池使用寿命，方位角保护电路保证跟踪支架的安全性。