專利名稱：自動(dòng)跟蹤陽(yáng)光采集器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種陽(yáng)光采集裝置，尤其是一種陽(yáng)光采集裝置的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，屬于太陽(yáng)能利用技術(shù)領(lǐng)域。
我國(guó)華北、西北以及青藏高原等干旱少雨地區(qū)，全年日照時(shí)數(shù)超過2500小時(shí)，太陽(yáng)能資源相當(dāng)豐富，太陽(yáng)灶、太陽(yáng)能熱水器之類的陽(yáng)光采集器在這些地區(qū)很受歡迎。目前，我國(guó)是世界上使用太陽(yáng)灶和太陽(yáng)能熱水器最多的國(guó)家之一。
據(jù)調(diào)查，我國(guó)在用的太陽(yáng)灶結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)陋、原始，沒有跟蹤裝置，使用中需要不時(shí)人工調(diào)整方向，很不方便。此外，目前已在國(guó)內(nèi)大量推廣應(yīng)用的真空管熱水器因?yàn)闆]有太陽(yáng)光跟蹤裝置，因此其采光能力和集熱效率都無法提高。為了解決這類問題，人們根據(jù)對(duì)太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)，發(fā)明了各種自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)的陽(yáng)光采集裝置。但是，由于長(zhǎng)期以來人們一直從天文學(xué)的角度觀測(cè)，形成了以地面某一點(diǎn)觀察太陽(yáng)時(shí)，其運(yùn)動(dòng)軌跡為一空間曲線的固定觀念，因此認(rèn)為跟蹤太陽(yáng)必須通過至少兩個(gè)方向的跟蹤才能實(shí)現(xiàn)。在此認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上，現(xiàn)有自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)的陽(yáng)光采集裝置均采用至少四組光敏探測(cè)器探測(cè)陽(yáng)光信號(hào)，再據(jù)此信號(hào)經(jīng)控制電路計(jì)算處理確定太陽(yáng)位置，最終控制由二根轉(zhuǎn)軸構(gòu)成的執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)采光裝置對(duì)日角度全方位的自動(dòng)跟蹤調(diào)整。這類發(fā)明雖然跟蹤太陽(yáng)的精確度及自動(dòng)化程度較高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)整麻煩、成本昂貴，不適合國(guó)情，無法在我國(guó)推廣應(yīng)用。例如，已公開的申請(qǐng)日為1995．5．30、申請(qǐng)?zhí)枮?5107321．5的中國(guó)專利申請(qǐng)《太陽(yáng)光采集裝置及控制該太陽(yáng)光采集裝置的太陽(yáng)光采光控制裝置》即是一例。
本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)采光裝置普遍存在的問題，提出一種既可較精確自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)、又結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的自動(dòng)跟蹤陽(yáng)光采集器，從而在保證使用性能的前提下，降低制造成本，以利于在我國(guó)推廣應(yīng)用。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的發(fā)明人首先跳出了人們對(duì)太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律研究的天文學(xué)框框，認(rèn)識(shí)到以提高采光能力和集熱效率為目的的陽(yáng)光跟蹤裝置完全沒有必要象天文觀測(cè)儀器那樣精確跟蹤。而以地面某一點(diǎn)為參照點(diǎn)來觀察時(shí)，太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)軌跡在一定時(shí)間間隔中近似為一平面圓弧。因此繞調(diào)整到合適位置的某一軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的采光器，就完全可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于采光集熱而言具有足夠精確度的陽(yáng)光自動(dòng)跟蹤。以此理論為指導(dǎo)，本實(shí)用新型的自動(dòng)跟蹤陽(yáng)光采集器主要由采光器、驅(qū)動(dòng)采光器運(yùn)動(dòng)的機(jī)械傳動(dòng)裝置、控制機(jī)械傳動(dòng)裝置的光信號(hào)處理電路、向光信號(hào)處理電路傳送探測(cè)信號(hào)的光敏探測(cè)器組成。其中機(jī)械傳動(dòng)裝置由傾角可調(diào)的支架結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)組成，轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)中只有一根由機(jī)械傳動(dòng)裝置帶動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)軸鉸支在支架上，并與采光器固連，所述光敏探測(cè)器與采光器相對(duì)固定，由二組感光方向相反的感光元件組成。
在安置本實(shí)用新型的陽(yáng)光采集器支架時(shí)，首先通過調(diào)整傾角，使轉(zhuǎn)軸與水平面傾角對(duì)應(yīng)所在地緯度，并使采光器正對(duì)太陽(yáng)。接通電源后，二組感光方向相反的感光元件將因太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生探測(cè)信號(hào)，經(jīng)光信號(hào)處理電路處理后，通過機(jī)械傳動(dòng)裝置控制轉(zhuǎn)軸，帶動(dòng)采光器跟蹤太陽(yáng)，使采光器始終保持理想的采陽(yáng)能力和集熱效率。由于本實(shí)用新型合理利用了太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)軌跡短時(shí)間近似為一平面圓弧的原理，整機(jī)無論是機(jī)械部分還是光控部分均大為簡(jiǎn)化，從而在保證使用性能的前提下，有效降低了成本，適合我國(guó)國(guó)情，具有廣闊的推廣前景。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。


圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例三采光器部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1中所示的自動(dòng)跟蹤陽(yáng)光采集器實(shí)質(zhì)是可以自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)的太陽(yáng)灶，其組成部分包括采光器1及其底托板2、驅(qū)動(dòng)采光器轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械傳動(dòng)裝置、控制機(jī)械傳動(dòng)裝置的光信號(hào)處理電路、向光信號(hào)處理電路傳送探測(cè)信號(hào)的光敏探測(cè)器。其中機(jī)械傳動(dòng)裝置由支架結(jié)構(gòu)和和轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)組成。支架結(jié)構(gòu)的底部固連有三至六個(gè)支撐底腳13，每個(gè)底腳13上各裝有一個(gè)調(diào)節(jié)螺釘14和滑輪15，形成類似于轉(zhuǎn)椅的結(jié)構(gòu)，這樣使得整個(gè)太陽(yáng)灶搬移方便。支架支軸11的下部插裝在與支撐底腳13固連的套管12中，上部與支架10固連。轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)中唯一的轉(zhuǎn)軸3鉸支在支架10上，并與采光器1的底托板2固連。通過調(diào)整調(diào)節(jié)螺釘14，間接使得轉(zhuǎn)軸3傾角可調(diào)。電機(jī)8可以通過離合器7及空心蝸桿4、蝸輪5帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸3轉(zhuǎn)動(dòng)。采光器1為鍍有反光膜的曲面聚光器。手輪9與空心蝸桿4同軸連接。電機(jī)8受控于光信號(hào)處理電路。光敏探測(cè)器由二組感光面方向相反的感光元件16、17組成，固定在采光器1的周邊。這種感光元件的安裝方式具有最佳的探測(cè)敏感性，安裝方便。
使用時(shí)，本實(shí)施例中的支架結(jié)構(gòu)立式垂直安放，首先通過調(diào)整支架10，使采光器1的可運(yùn)動(dòng)方向與安放地太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)方向一致，并使曲面聚光器1對(duì)著太陽(yáng)。這樣，當(dāng)二組光敏探測(cè)元件16、17接受到的太陽(yáng)光信號(hào)不等時(shí)，光信號(hào)處理電路就會(huì)控制電機(jī)8轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過空心蝸桿4、蝸輪5帶動(dòng)采光器1繞轉(zhuǎn)軸3轉(zhuǎn)動(dòng)，直至采光器正對(duì)太陽(yáng)、二組光敏探測(cè)元件的感光信號(hào)一致為止。手輪9的作用是，當(dāng)采光器1離正對(duì)太陽(yáng)的位置偏離較遠(yuǎn)時(shí)，迅速通過手工調(diào)整到位。
實(shí)踐證明，本實(shí)施例不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本經(jīng)濟(jì)，而且跟蹤可靠，集熱效率高，安裝移動(dòng)方便，非常實(shí)用。實(shí)施例二本實(shí)施例如圖2所示，與實(shí)施例一相比，雖外觀上差異較大，但實(shí)質(zhì)結(jié)構(gòu)基本相同，其組成部分也包括采光器1及其底托板2、驅(qū)動(dòng)采光器轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械傳動(dòng)裝置、控制機(jī)械傳動(dòng)裝置的光信號(hào)處理電路、向光信號(hào)處理電路傳送探測(cè)信號(hào)的光敏探測(cè)器。主要不同之處在于采光器1不是曲面聚光器，而是真空管式太陽(yáng)能熱水器18，此外支架結(jié)構(gòu)的底部固定在安裝面上，安裝角度可以通過調(diào)節(jié)螺栓19改變。
除了上述實(shí)施例外，本實(shí)用新型還有許多其他實(shí)施方式，例如采用諧波、行星減速器取代蝸輪、蝸桿傳動(dòng)，采光器的數(shù)量可以是二個(gè)或三個(gè)以上等等。這類等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案均為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1．一種自動(dòng)跟蹤陽(yáng)光采集器，主要由采光器、驅(qū)動(dòng)采光器運(yùn)動(dòng)的機(jī)械傳動(dòng)裝置、控制機(jī)械傳動(dòng)裝置的光信號(hào)處理電路、向光信號(hào)處理電路傳送探測(cè)信號(hào)的光敏探測(cè)器組成，其特征在于機(jī)械傳動(dòng)裝置由傾角可調(diào)的支架和轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)組成，轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)中只有一根由機(jī)械傳動(dòng)裝置帶動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)軸鉸支在支架上，并與采光器固連，所述光敏探測(cè)器與采光器相對(duì)固定，由二組感光方向不同的感光元件組成。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽(yáng)光采集器，其特征在于所述光敏探測(cè)器由二組感光面方向相反的感光元件組成，固定在采光器的周邊。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽(yáng)光采集器，其特征在于所述機(jī)械傳動(dòng)裝置為諧波或行星減速器。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽(yáng)光采集器，其特征在于所述采光器為鍍有反光膜的曲面聚光器。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽(yáng)光采集器，其特征在于所述采光器為真空管式太陽(yáng)能熱水器。
6．根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的陽(yáng)光采集器，其特征在于所述曲面聚光器有三個(gè)，呈“品”字形固定在底托板上。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種自動(dòng)跟蹤陽(yáng)光采集器,主要由采光器、驅(qū)動(dòng)采光器運(yùn)動(dòng)的機(jī)械傳動(dòng)裝置、控制機(jī)械傳動(dòng)裝置的光信號(hào)處理電路、向光信號(hào)處理電路傳送探測(cè)信號(hào)的光敏探測(cè)器組成。其中機(jī)械傳動(dòng)裝置由傾角可調(diào)的支架和轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)組成,轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)中只有一根由機(jī)械傳動(dòng)裝置帶動(dòng)的轉(zhuǎn)軸,該轉(zhuǎn)軸鉸支在支架上,并與采光器固連,所述光敏探測(cè)器與采光器相對(duì)固定,由二組感光方向不同的感光元件組成。本實(shí)用新型合理利用了太陽(yáng)入射光線軌跡短時(shí)間近似為一平面圓弧的原理,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單有效降低了成本,適合我國(guó)國(guó)情,具有廣闊的推廣前景。
文檔編號(hào)F24J2/38GK2416441SQ0021932
公開日2001年1月24日 申請(qǐng)日期2000年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月1日
發(fā)明者張耀明, 張振遠(yuǎn), 張文進(jìn), 陳強(qiáng), 孫利國(guó), 郝思俊, 管陵生 申請(qǐng)人:張耀明