專(zhuān)利名稱(chēng)：太陽(yáng)能集熱器追光系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及追蹤光源系統(tǒng)，尤其涉及一種可全時(shí)追蹤光源且自動(dòng)不斷修正太陽(yáng)能集熱器對(duì)正光源位置的太陽(yáng)能集熱器追光系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能光電板為一種新興技術(shù)領(lǐng)域的產(chǎn)品，目前各國(guó)的研發(fā)重點(diǎn)仍放在如何增強(qiáng)面板材料本身的光源轉(zhuǎn)電源的效能上。該面板的設(shè)置一般多為固定在屋頂、樓頂或其他日照充足且無(wú)遮蔽的處所。
上述現(xiàn)有固定式集熱裝置本身為—低效率的受光結(jié)構(gòu)，因該受光面板在日照期間僅有正午前后達(dá)到最高的日照率，其余日出后或日落前的時(shí)間都無(wú)法有效地收集日光光能。故，整天的光能收集率很低，甚至，若在中午前后遇有烏云蔽日，則當(dāng)天的光能收集率必然非常低下。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有產(chǎn)品存在的上述缺點(diǎn)，而提供一種太陽(yáng)能集熱器追光系統(tǒng)，其載有太陽(yáng)能集熱板的架體上設(shè)置圓弧軌面，并在其弧面上嵌設(shè)與太陽(yáng)能集熱板相同材質(zhì)的小光電板組，以正確感測(cè)供發(fā)電的光線(xiàn)強(qiáng)弱(若以一般光感測(cè)器容易造成錯(cuò)誤判斷，因有些光線(xiàn)波長(zhǎng)屬于太陽(yáng)能光電板無(wú)法應(yīng)用，但光感測(cè)器可判斷的情形，而此情形不應(yīng)修正大陽(yáng)能光電板角度)；通過(guò)判斷邏輯單元根據(jù)小光電板組的電流數(shù)據(jù)令仰角修正裝置的步進(jìn)馬達(dá)進(jìn)行停止、正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)動(dòng)作，以修正太陽(yáng)能光電板達(dá)到特定角度；其底桿及支撐桿將座體撐起而呈一固定的仰角，使太陽(yáng)能光電板旋轉(zhuǎn)軌道與大陽(yáng)行進(jìn)軌跡重合，使光電板確實(shí)垂直對(duì)正角度；達(dá)到可持續(xù)感測(cè)光源且自動(dòng)調(diào)整太陽(yáng)能集熱裝置對(duì)正光源的功效。
本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明太陽(yáng)能集熱器自動(dòng)追光系統(tǒng)，其包括一太陽(yáng)能集熱板，為平板狀太陽(yáng)能光電板，可作為光能轉(zhuǎn)換電能的裝置；一架體，為一供太陽(yáng)能集熱板安裝的板體，板體兩端面中央中心軸線(xiàn)上或其垂直側(cè)板中心軸線(xiàn)上另固設(shè)水平短軸以利于座體軸承結(jié)合，并在水平短軸上設(shè)有一齒輪；一座體，是一設(shè)有二垂直支架的固定基座，該垂直支架上各設(shè)有一軸孔與軸承，供架體樞設(shè)；一小光電板組，為架設(shè)在架體或其垂直側(cè)板上的數(shù)片小光電板，供收集光線(xiàn)強(qiáng)度的數(shù)據(jù)；一仰角修正裝置，是一固設(shè)在座體且與架體水平短軸齒輪嚙合的步進(jìn)馬達(dá)及齒輪，可依據(jù)判斷邏輯單元訊號(hào)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，以順時(shí)針或逆時(shí)針修正架體板體平面仰角；一判斷邏輯單元，為一電子電路裝置，可接受小光電板組資料數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，以(適當(dāng))對(duì)仰角修正裝置的步進(jìn)馬達(dá)發(fā)出控制訊號(hào)，使載有太陽(yáng)能集熱板的架體與太陽(yáng)對(duì)正；其特征在于所述小光電板組的各片小光電板嵌在架體板體上或其垂直側(cè)板上的圓弧軌面上且各小光電板板面與弧面切線(xiàn)平行，其所分布的小光電板至少有一片小光電板s[-2]位于圓弧前端約0度位置及一片小光電板s[+2]位于圓弧后端約180度位置；另，二片小光電板s[+2]、s[-2]之間(約在60度、120度角等位置)各設(shè)有相等間隔的小光電板s[-1]、s[+1]，該四片小光電板s[-2]、s[-1]、s[+2]、s[+1]同時(shí)將接受光源產(chǎn)生的電流數(shù)據(jù)輸入判斷邏輯單元后，其判斷步驟至少為a、初始化自動(dòng)；b、讀取每片小光電板電流數(shù)據(jù)；c、若電流大小為s[-1]＝s[+1]，停止步進(jìn)馬達(dá)動(dòng)作并跳至步驟b繼續(xù)進(jìn)行流程；d、若電流大小s[-1]＜s[-2]，或s[+1]＜s[-1]，則令步進(jìn)馬達(dá)開(kāi)始反轉(zhuǎn)使架體反向修正即轉(zhuǎn)向s[-2]方向，反回步驟b繼續(xù)進(jìn)行流程；e、若電流大小s[-1]＜s[+1]，或s[+1]＜s[+2]，則令步進(jìn)馬達(dá)正轉(zhuǎn)使架體正向修正即轉(zhuǎn)向s[+2]方向，并反回步驟b，繼續(xù)進(jìn)行流程，以形成回圈。
前述的太陽(yáng)能集熱器自動(dòng)追光系統(tǒng)，其中座體一端底部?jī)蓚?cè)分別螺設(shè)在一底桿而固定在地面，底桿另一端螺設(shè)一桿體設(shè)有數(shù)個(gè)定位孔的支撐桿，使該支撐桿撐起座體另一端，將座體調(diào)至一仰角后選擇一定位孔螺固之，使該座體呈一固定傾斜角。
前述的太陽(yáng)能集熱器自動(dòng)追光系統(tǒng)，其中仰角修正裝置與判斷邏輯單元的電源來(lái)自太陽(yáng)能集熱板。
前述的太陽(yáng)能集熱器自動(dòng)追光系統(tǒng)，其中判斷邏輯單元與步進(jìn)馬達(dá)間設(shè)有一步進(jìn)馬達(dá)過(guò)載保護(hù)電路，以忽略該次步進(jìn)馬達(dá)動(dòng)作，并回復(fù)原判斷邏輯單元的判斷步驟b，繼續(xù)進(jìn)行流程。
四

圖1為本發(fā)明較佳實(shí)施例立體結(jié)構(gòu)組合外觀示意圖。
圖2為本發(fā)明較佳實(shí)施例剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明架體與座體另一實(shí)施例結(jié)構(gòu)剖視示意圖。
圖4為本發(fā)明判斷邏輯單元?jiǎng)幼髁鞒虉D。
圖5a為本發(fā)明較佳實(shí)施例一安裝方向及角度示意圖。
圖5b為本發(fā)明較佳實(shí)施例另一安裝方向及角度示意圖。
圖6為本發(fā)明具體實(shí)施例仰角控制裝置日出轉(zhuǎn)向示意圖。
圖7為本發(fā)明具體實(shí)施例仰角控制裝置正午轉(zhuǎn)向示意圖。
圖8為本發(fā)明具體實(shí)施例仰角控制裝置日落轉(zhuǎn)向示意圖。
圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明10太陽(yáng)能集熱板、20架體、201板體、202垂直側(cè)板、203水平短軸、204齒輪、30座體、301垂直支架、302基座、303軸承、304軸孔、305底桿、306支撐桿、307定位孔、31基座所在平面、32太陽(yáng)、321太陽(yáng)軌道、33緯度、34基座仰角、s[-2]小光電板、s[-1]小光電板、s[+1]小光電板、s[+2]小光電板、40小光電板組、401圓弧軌面、402夾角、50仰角修正裝置、501步進(jìn)馬達(dá)、502齒輪、60判斷邏輯單元、70過(guò)載保護(hù)電路。
五具體實(shí)施例方式
參閱圖1及圖2所示的本發(fā)明組合結(jié)構(gòu)立體外觀示意圖；其中，包括一太陽(yáng)能集熱板10，為平板狀太陽(yáng)能光電板，可接受光能，并將光能轉(zhuǎn)換成電能。
一架體20，是供太陽(yáng)能集熱板10安裝的板體201，板體201兩端面中央中心軸線(xiàn)上(或在板體201上分別螺設(shè)一向下垂直側(cè)板202并在該垂直側(cè)板202中心軸線(xiàn)上(如圖3所示)另固定設(shè)有水平短軸203以利于座體30軸承303嵌合，水平短軸203上設(shè)有一齒輪204。
一座體30，其為一設(shè)有二垂直支架301的固定基座302，該垂直支架301上分別設(shè)有一軸孔304和軸承303，供架體20樞設(shè)。
一小光電板組40，是由架設(shè)在架體20上或其垂直側(cè)板202上的數(shù)只小光電板s[-2]、s[-1]、s[+1]和s[+2]組成，供收集真正供發(fā)電用的光線(xiàn)強(qiáng)度的數(shù)據(jù)。各小光電板s[-2]、s[-1]、s[+1]及s[+2]是嵌在其垂直側(cè)板202上(或架體20的板體201上)的圓弧軌面401上且光電板板面與弧面呈切線(xiàn)平行，其所分布的小光電板組s[-2]、s[-1]、s[+1]及s[+2]的一片小光電板s[-2]位于圓弧前端約0度位置及另一片小光電板s[+2]位置圓弧面后端約180度位置；另，可在二片小光電板s[-2]及s[+2]之間(約60度、120度角等位置)各設(shè)有適當(dāng)間隔的一片小光電板s[-1]、s[+1]；該4片小光電板s[-2]、s[-1]、s[+1]及s[+2]同時(shí)將接受光源后產(chǎn)生電流大小的數(shù)據(jù)輸入判斷邏輯單元60進(jìn)行后續(xù)處理。
一仰角修正裝置50，是由一固定設(shè)在座體30且與架體20水平短軸203齒輪204嚙合的步進(jìn)馬達(dá)501及齒輪502組成，可依據(jù)判斷邏輯單元60的訊號(hào)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)501正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，以根據(jù)座體30軸孔304順時(shí)針或逆時(shí)針修正架體20板體201平面的仰角。
一判斷邏輯單元60，為一電子電路裝置，可接受小光電板組4()傳來(lái)的資料數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，參閱圖4所示，其判斷步驟至少有(a)供電后初始化啟動(dòng)；(b)讀取每片小光電板s[-2]、s[-1]、s[+1]及s[+2]的電流數(shù)據(jù)；(c)若電流大小為s[-1]＝s[+1]，停止步進(jìn)馬達(dá)動(dòng)作并跳至步驟b繼續(xù)進(jìn)行流程；(d)若電流大小s[-1]＜s[-2]；或s[+1]＜s[-1]，則令步進(jìn)馬達(dá)開(kāi)始反轉(zhuǎn)使架體反向修正(轉(zhuǎn)向s[-2]方向)，并回步驟(b)，繼續(xù)流程；(e)若電流大小s[-1]＜s[+1]；或s[+1]＜s[+2]，則令步進(jìn)馬達(dá)正轉(zhuǎn)使架體正向修正(轉(zhuǎn)向s[+2]方向)，并回步驟(b)，繼續(xù)流程，以形成回圈。
參閱圖5a、圖5b所示，本發(fā)明座體30基座所在平面31應(yīng)與太陽(yáng)32垂直，故，當(dāng)基座所在平面31設(shè)在赤道時(shí)，其太陽(yáng)軌道321經(jīng)過(guò)正上方，即該緯度33為0度，故基座所在平面31可水平設(shè)置；但當(dāng)所處地域位于南半球或北半球時(shí)，以北半球緯度33為23.5度為例，此設(shè)置地點(diǎn)的太陽(yáng)軌道321由南方23.5度經(jīng)過(guò)(非正上方)，為使該基座所在平面31確實(shí)對(duì)正太陽(yáng)32，則該基座所在平面31應(yīng)設(shè)一與緯度33相同的基座仰角34，借助該基座仰角34使基底通過(guò)仰角修正裝置進(jìn)行校調(diào)的架體能夠獲得最佳日照效果；本發(fā)明利用設(shè)在座體30基座302上的底桿305作為腳架，并將支撐桿306立起，利用該支撐桿306上的定位孔307修正仰起的適合角度(依所處地域決定最佳角度，如臺(tái)灣為向南后抬高23.5度仰角)，之后螺固在另一基座302底端，使該座體30形成一固定的仰角。
參閱圖6、圖7及圖8所示，假設(shè)架體20的初始位置位于平面位置，當(dāng)太陽(yáng)出來(lái)時(shí)，該小光電板組40的小光電板s[-2]、s[-1]、s[+1]及s[+2]所獲得電流值應(yīng)為s[-2]＞s[-1]，此數(shù)據(jù)符合判斷邏輯單元60的步驟d，故，令步進(jìn)馬達(dá)501反轉(zhuǎn)使架體20板體201向s[-2]方向修正，并回到讀取每片小光電板電流數(shù)據(jù)的步驟b；當(dāng)架體20板體201轉(zhuǎn)向太陽(yáng)方向時(shí)，此時(shí)諸小光電板內(nèi)的電流值數(shù)據(jù)依序由原來(lái)的小光電板s[-2]值最大的狀態(tài)變?yōu)樾」怆姲錽[-1]值最大，但是，此時(shí)仍不符合步驟c的停止步進(jìn)馬達(dá)501的條件，故，持續(xù)向原方向轉(zhuǎn)動(dòng)，待轉(zhuǎn)至正對(duì)太陽(yáng)時(shí)，該小光電板s[-1]值與小光電板s[+1]值相同，故，符合停止轉(zhuǎn)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)501條件，即停止轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)太陽(yáng)繼續(xù)爬升后，該小光電板s[+1]的電流值會(huì)大于小光電板s[-1])的電流值，此時(shí)即觸發(fā)步進(jìn)馬達(dá)501正轉(zhuǎn)，進(jìn)行修正架體20板體201的位置直至對(duì)正(即小光電板s[+1]值＝s[-1])才停止修正仰角動(dòng)作，此時(shí)即一步一步地使架體20板體201的位置跟隨太陽(yáng)位置直至日落為止。
又，因?yàn)楸景l(fā)明修正架體20板體201角度位置的動(dòng)作是在日照期間動(dòng)作才有意義，即為日照期間，該仰角修正裝置50與判斷邏輯單元60所需要的電源可直接由太陽(yáng)能集熱板10提供。
另，由于本發(fā)明常放置在無(wú)人看管的環(huán)境，故，架體20板體201在修正角度時(shí)也有可能會(huì)發(fā)生有障礙物阻擋而卡住的狀況，此時(shí)極易損害步進(jìn)馬達(dá)501，甚至整個(gè)判斷邏輯單元60，故，可在判斷邏輯單元60與步進(jìn)馬達(dá)501間設(shè)有一步進(jìn)馬達(dá)501過(guò)載保護(hù)電路70，以忽略該次步進(jìn)馬達(dá)動(dòng)作而跳至下一程序，以保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)。
另外，本發(fā)明的太陽(yáng)能集熱板10及其架體20若需要增加面積時(shí)，宜采取向水平短軸軸向延伸的方式，以保持可承受的面板受風(fēng)力距，不致使之傾倒。
綜上，本發(fā)明的太陽(yáng)能集熱器自動(dòng)追光系統(tǒng)能夠達(dá)到可持續(xù)感測(cè)光源且自動(dòng)調(diào)整太陽(yáng)能集熱裝置對(duì)正光源的功效，具有實(shí)用性，新穎性及創(chuàng)造性，符合發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)要件。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能集熱器自動(dòng)追光系統(tǒng)，其包括一太陽(yáng)能集熱板，為平板狀太陽(yáng)能光電板，可作為光能轉(zhuǎn)換電能的裝置；一架體，為一供太陽(yáng)能集熱板安裝的板體，板體兩端面中央中心軸線(xiàn)上或其垂直側(cè)板中心軸線(xiàn)上另固設(shè)水平短軸以利于座體軸承結(jié)合，并在水平短軸上設(shè)有一齒輪；一座體，是一設(shè)有二垂直支架的固定基座，該垂直支架上各設(shè)有一軸孔與軸承，供架體樞設(shè)；一小光電板組，為架設(shè)在架體或其垂直側(cè)板上的數(shù)片小光電板，供收集光線(xiàn)強(qiáng)度的數(shù)據(jù)；一仰角修正裝置，是一固設(shè)在座體且與架體水平短軸齒輪嚙合的步進(jìn)馬達(dá)及齒輪，可依據(jù)判斷邏輯單元訊號(hào)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，以順時(shí)針或逆時(shí)針修正架體板體平面仰角；一判斷邏輯單元，為一電子電路裝置，可接受小光電板組資料數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，以(適當(dāng))對(duì)仰角修正裝置的步進(jìn)馬達(dá)發(fā)出控制訊號(hào)，使載有太陽(yáng)能集熱板的架體與太陽(yáng)對(duì)正；其特征在于所述小光電板組的各片小光電板嵌在架體板體上或其垂直側(cè)板上的圓弧軌面上且各小光電板板面與弧面切線(xiàn)平行，其所分布的小光電板至少有一片小光電板s[-2]位于圓弧前端約0度位置及一片小光電板s[+2]位于圓弧后端約180度位置；另，二片小光電板s[+2]、s[-2]之間(約在60度、120度角等位置)各設(shè)有相等間隔的小光電板s[-1]、s[+1]，該四片小光電板s[-2]、s[-1]、s[+2]、s[+1]同時(shí)將接受光源產(chǎn)生的電流數(shù)據(jù)輸入判斷邏輯單元后，其判斷步驟至少為a、初始化啟動(dòng)；b、讀取每片小光電板電流數(shù)據(jù)；c、若電流大小為s[-1]＝s[+1]，停止步進(jìn)馬達(dá)動(dòng)作并跳至步驟b繼續(xù)進(jìn)行流程；d、若電流大小s[-1]＜s[-2]，或s[+1]＜s[-1]，則令步進(jìn)馬達(dá)開(kāi)始反轉(zhuǎn)使架體反向修正即轉(zhuǎn)向s[-2]方向，反回步驟b繼續(xù)進(jìn)行流程；e、若電流大小s[-1]＜s[+1]，或s[+1]＜s[+2]，則令步進(jìn)馬達(dá)正轉(zhuǎn)使架體正向修正即轉(zhuǎn)向s[+2]方向，并反回步驟b，繼續(xù)進(jìn)行流程，以形成回圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能集熱器自動(dòng)追光系統(tǒng)，其特征在于，所述座體一端底部?jī)蓚?cè)分別螺設(shè)在一底桿而固定在地面，底桿另一端螺設(shè)一桿體設(shè)有數(shù)個(gè)定位孔的支撐桿，使該支撐桿撐起座體另一端，將座體調(diào)至一仰角后選擇一定位孔螺固之，使該座體呈一固定傾斜角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽(yáng)能集熱器自動(dòng)追光系統(tǒng)，其特征在于，所述仰角修正裝置與判斷邏輯單元的電源來(lái)自太陽(yáng)能集熱板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽(yáng)能集熱器自動(dòng)追光系統(tǒng)，其特征在于，所述判斷邏輯單元與步進(jìn)馬達(dá)間設(shè)有一步進(jìn)馬達(dá)過(guò)載保護(hù)電路，以忽略該次步進(jìn)馬達(dá)動(dòng)作，并回復(fù)原判斷邏輯單元的判斷步驟b，繼續(xù)進(jìn)行流程。
全文摘要
本發(fā)明提供一種太陽(yáng)能集熱器自動(dòng)追光系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能集熱板、架體、座體、小光電板組、仰角修正裝置及判斷邏輯單元，座體固定整個(gè)系統(tǒng)，架體上固定設(shè)置呈圓弧形軌面分布的小光電板組，通過(guò)將小光電板組的圓弧形軌面對(duì)正太陽(yáng)日照軌道平行方位而設(shè)置定位整個(gè)系統(tǒng)后，利用小光電板組讀取電流數(shù)據(jù)，供判斷邏輯單元作決策，并對(duì)仰角調(diào)整裝置的步進(jìn)馬達(dá)下達(dá)停止、正傳或者反轉(zhuǎn)動(dòng)作指令，直至架體上的太陽(yáng)能集熱板對(duì)正太陽(yáng)位置，同時(shí)判斷邏輯單元仍持續(xù)不斷監(jiān)控光感測(cè)數(shù)據(jù)并及時(shí)反應(yīng)，從而達(dá)到可持續(xù)感測(cè)光源且自動(dòng)調(diào)整太陽(yáng)能集熱裝置對(duì)正光源的功效。
文檔編號(hào)F24J2/38GK1734206SQ200410058078
公開(kāi)日2006年2月15日 申請(qǐng)日期2004年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月12日
發(fā)明者曾銘松, 謝學(xué)澤, 林圣倫 申請(qǐng)人:曾銘松, 謝學(xué)澤, 林圣倫