專利名稱：太陽能集熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種利用吸收的太陽能對水進(jìn)行加熱的裝置。
背景技術(shù)：
專利號為93107487.8，名稱為“簧輪自動跟日機(jī)”的發(fā)明專利，公開了一種太陽能集熱器，它的隨動系統(tǒng)主要采用彈簧結(jié)構(gòu)。工作時，首先由電機(jī)帶動系統(tǒng)復(fù)位到初始位置，此時彈簧被壓縮或拉伸進(jìn)行蓄能，然后系統(tǒng)在蓄能彈簧的回彈力作用下隨太陽旋轉(zhuǎn)，達(dá)到跟綜太陽的目的。這種結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，安裝和調(diào)試比較困難，成本也較高，而且需要較大功率的電機(jī)才能壓縮和拉伸彈簧，當(dāng)彈簧失控時容易產(chǎn)生安全事故。長時間使用后會出現(xiàn)彈簧抗力變化，破壞已調(diào)整好的運(yùn)行關(guān)系，使系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定。該發(fā)明的跟綜控制系統(tǒng)，采用時鐘計(jì)時方式。時鐘一旦設(shè)定，系統(tǒng)就會按照時鐘的固定走時規(guī)律運(yùn)行。由于太陽一年四季的運(yùn)行規(guī)律是不一樣的，太陽相對地球的運(yùn)行規(guī)律表明太陽高度角和太陽方位角是變化的，即每天固定時刻太陽并不總是在一個固定位置。因此，靠時鐘計(jì)時方式很難達(dá)到準(zhǔn)確跟綜太陽的目的。該發(fā)明采用普通的集熱管，集熱效果不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、性能安全可靠、熱效率高、能準(zhǔn)確實(shí)時跟綜太陽的太陽能集熱器。
本實(shí)用新型包括集熱管、經(jīng)度隨動系統(tǒng)、緯度隨動系統(tǒng)、單片機(jī)。經(jīng)度隨動系統(tǒng)由安裝在機(jī)架上的經(jīng)度電機(jī)、經(jīng)度蝸輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)和安裝在轉(zhuǎn)體上的經(jīng)度光敏對偶傳感器組成，經(jīng)度電機(jī)與經(jīng)度蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)相配合，經(jīng)度蝸輪與固定在轉(zhuǎn)體主軸上的齒輪嚙合，兩只經(jīng)度光敏對偶傳感器位于轉(zhuǎn)體上，經(jīng)度光敏對偶傳感器的信號輸出端和經(jīng)度電機(jī)的輸入控制端分別與單片機(jī)相應(yīng)端電連結(jié)；緯度隨動系統(tǒng)由安裝在轉(zhuǎn)體上的緯度電機(jī)、緯度蝸輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)、緯度光敏對偶傳感器和安裝在縱架上的蝸輪弧段組成，緯度電機(jī)與緯度蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)相配合，緯度蝸桿與固接在縱架上的蝸輪弧段嚙合，兩只緯度光敏對偶傳感器位于轉(zhuǎn)體上，緯度光敏對偶傳感器的信號輸出端和緯度電機(jī)的輸入控制端分別與單片機(jī)相應(yīng)端電連接；集熱管管芯由三根矩形方管組成，兩根在上，一根在下，三根方管的一端相并聯(lián)通，另一端與換熱箱密封聯(lián)接，方管及換熱箱都間接與大氣相通，方管表面鍍有吸熱材料，三根方管外套裝有玻璃管外殼，方管和玻璃管外殼間為真空；在經(jīng)度隨動系統(tǒng)和緯度隨動系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的最初和最終位置均設(shè)有限位開關(guān)，限位開關(guān)均與單片機(jī)相應(yīng)端電連接。
光敏對偶傳感器是由圓管和裝入其管中的光敏傳感器組成；兩只經(jīng)度光敏對偶傳感器7分別位于轉(zhuǎn)體縱向?qū)ΨQ軸的兩側(cè)，并且兩管上端圓心相離的距離大于下端圓心相離的距離；兩只緯度光敏對偶傳感器4分別位于轉(zhuǎn)體縱向?qū)ΨQ軸上，并且兩管上端圓心相離的距離大于下端圓心相離的距離。
光敏對偶傳感器是由圓管和裝入其圓管中的光敏傳感器組成；兩只經(jīng)度光敏對偶傳感器分別位于轉(zhuǎn)體縱向?qū)ΨQ軸的兩側(cè)，并且兩圓管上端圓心相離的距離大于下端圓心相離的距離；兩只緯度光敏對偶傳感器分別位于轉(zhuǎn)體縱向?qū)ΨQ軸上，并且兩圓管上端圓心相離的距離大于下端圓心相離的距離。
經(jīng)度隨動系統(tǒng)和緯度隨動系統(tǒng)采用蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)，隨動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大大減化，成本低廉，性能更加可靠。全系統(tǒng)采用單片機(jī)控制，跟蹤系統(tǒng)采用光敏對偶傳感器，使跟蹤太陽目標(biāo)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)了跟蹤目標(biāo)自動化，提高了跟蹤精度。在經(jīng)度和緯度隨動系統(tǒng)起動的初始位置和運(yùn)行的最終位置均設(shè)置了限位開關(guān)，并與單片機(jī)相聯(lián)，使系統(tǒng)運(yùn)行的安全性得到充分保證。集熱管芯采用三方管結(jié)構(gòu)，增大了液流的熱采集熱交換時間，提高了集熱采能的效率。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的經(jīng)度隨動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型的單片機(jī)控制系統(tǒng)電連接示意圖；圖4為本實(shí)用新型的單片機(jī)控制程序流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1、圖2、圖3所示，本實(shí)用新型包括集熱管(6)、經(jīng)度隨動系統(tǒng)、緯度隨動系統(tǒng)、單片機(jī)。經(jīng)度隨動系統(tǒng)由安裝在機(jī)架上的經(jīng)度電機(jī)(8)、經(jīng)度蝸輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)和安裝在轉(zhuǎn)體上的經(jīng)度光敏對偶傳感器(7)組成，經(jīng)度電機(jī)(8)與經(jīng)度蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)相配合，經(jīng)度蝸輪(10)與固定在轉(zhuǎn)體主軸(1)上的齒輪嚙合，兩只經(jīng)度光敏對偶傳感器(7)位于轉(zhuǎn)體上，經(jīng)度光敏對偶傳感器的信號輸出端和經(jīng)度電機(jī)的輸入控制端分別與單片機(jī)相應(yīng)端電連結(jié)；緯度隨動系統(tǒng)由安裝在轉(zhuǎn)體上的緯度電機(jī)(5)、緯度蝸輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)、緯度光敏對偶傳感器(4)和安裝在縱架(2)上的蝸輪弧段(3)組成，緯度電機(jī)(5)與緯度蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)相配合，緯度蝸桿與固接在縱架(2)上的蝸輪弧段(3)嚙合，兩只緯度光敏對偶傳感器(4)位于轉(zhuǎn)體上，緯度光敏對偶傳感器的信號輸出端和緯度電機(jī)的輸入控制端分別與單片機(jī)相應(yīng)端電連接；集熱管(6)管芯由三根矩形方管組成，兩根在上，一根在下，三根方管的一端相并聯(lián)通，另一端與換熱箱密封聯(lián)接，方管及換熱箱都間接與大氣相通，方管表面鍍有吸熱材料，三根方管外套裝有玻璃管外殼，方管和玻璃管外殼間為真空；在經(jīng)度隨動系統(tǒng)和緯度隨動系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的最初和最終位置均設(shè)有限位開關(guān)，限位開關(guān)均與單片機(jī)相應(yīng)端電連接。光敏對偶傳感器是由圓管和裝入其管中的光敏傳感器組成；兩只經(jīng)度光敏對偶傳感器(7)分別位于轉(zhuǎn)體縱向?qū)ΨQ軸的兩側(cè)，并且兩管上端圓心相離的距離大于下端圓心相離的距離；兩只緯度光敏對偶傳感器(4)分別位于轉(zhuǎn)體縱向?qū)ΨQ軸上，并且兩管上端圓心相離的距離大于下端圓心相離的距離。本實(shí)施例中采用通用型的MCS-51系列的8031型單片機(jī)，圖4為單片機(jī)的控制程序流程圖。本實(shí)用新型的工作過程如下當(dāng)單片機(jī)中程序設(shè)定的啟動時間到時，系統(tǒng)自動啟動工作。單片機(jī)分別實(shí)時檢測經(jīng)度隨動系統(tǒng)和緯度隨動系統(tǒng)的光敏對偶傳感器(4)(7)的信號，當(dāng)各光敏對偶傳感器(4)(7)產(chǎn)生的差值信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器傳送到單片機(jī)后，單片機(jī)中的軟件程序?qū)ζ漭斎胫蹬c設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，當(dāng)大于設(shè)定的閥值時，單片機(jī)分別輸出控制信號經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器后送到經(jīng)度電機(jī)或緯度電機(jī)，從而啟動經(jīng)度隨動系統(tǒng)和緯度隨動系統(tǒng)工作。經(jīng)度隨動系統(tǒng)帶動集光板左右旋轉(zhuǎn)，目的是使太陽直對集光板的縱向中心線；緯度隨動系統(tǒng)帶動集光板上下旋轉(zhuǎn)，目的是使太陽直對集光板的橫向中心線。在經(jīng)度隨動系統(tǒng)和緯度隨動系統(tǒng)共同配合下，使集光板朝正對太陽方向旋轉(zhuǎn)，使太陽直對集光板的中心，以獲取最佳的采光效果。當(dāng)各隨動系統(tǒng)轉(zhuǎn)至最佳光照位置時，各對偶傳感器的差值信號小于設(shè)定的閥值，經(jīng)度隨動系統(tǒng)和緯度隨動系統(tǒng)停止旋轉(zhuǎn)。待太陽轉(zhuǎn)離最佳采光位置，單片機(jī)檢測到光敏對偶傳感器的信號大于設(shè)定的閥值時，又發(fā)出下一次啟動信號。當(dāng)經(jīng)度隨動系統(tǒng)和緯度隨動系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)到運(yùn)行軌跡的終點(diǎn)時，限位開關(guān)向單片機(jī)傳送信號，單片機(jī)接到信號后關(guān)閉電機(jī)電源，限制隨動系統(tǒng)作進(jìn)一步運(yùn)行，防止發(fā)生安全事故。當(dāng)單片機(jī)設(shè)定的結(jié)束工作時間到時，單片機(jī)向經(jīng)度隨動系統(tǒng)發(fā)出結(jié)束工作信號，隨動系統(tǒng)向初始位置復(fù)位，為下一次工作作好定位準(zhǔn)備。當(dāng)經(jīng)度隨動系統(tǒng)和緯度隨動系統(tǒng)復(fù)位運(yùn)行至初始位置時，設(shè)在初始位置的限位開關(guān)向單片機(jī)傳送信號，單片機(jī)接到信號后關(guān)閉經(jīng)度隨動系統(tǒng)和緯度隨動系統(tǒng)的電源。單片機(jī)的電源始終保持接通，繼續(xù)計(jì)時工作，為下一次啟動作準(zhǔn)備。
權(quán)利要求1.一種太陽能集熱器，包括集熱管6、經(jīng)度隨動系統(tǒng)、緯度隨動系統(tǒng)、單片機(jī)，其特征在于經(jīng)度隨動系統(tǒng)由安裝在機(jī)架上的經(jīng)度電機(jī)8、經(jīng)度蝸輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)和安裝在轉(zhuǎn)體上的經(jīng)度光敏對偶傳感器7組成，經(jīng)度電機(jī)8與經(jīng)度蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)相配合，經(jīng)度蝸輪10與固定在轉(zhuǎn)體主軸1上的齒輪嚙合，兩只經(jīng)度光敏對偶傳感器7位于轉(zhuǎn)體上，經(jīng)度光敏對偶傳感器的信號輸出端和經(jīng)度電機(jī)的輸入控制端分別與單片機(jī)相應(yīng)端電連結(jié)；緯度隨動系統(tǒng)由安裝在轉(zhuǎn)體上的緯度電機(jī)5、緯度蝸輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)、緯度光敏對偶傳感器4和安裝在縱架2上的蝸輪弧段3組成，緯度電機(jī)5與緯度蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)相配合，緯度蝸桿與固接在縱架2上的蝸輪弧段3嚙合，兩只緯度光敏對偶傳感器4位于轉(zhuǎn)體上，緯度光敏對偶傳感器的信號輸出端和緯度電機(jī)的輸入控制端分別與單片機(jī)相應(yīng)端電連接；集熱管6管芯由三根矩形方管組成，兩根在上，一根在下，三根方管的一端相并聯(lián)通，另一端與換熱箱密封聯(lián)接，方管及換熱箱都間接與大氣相通，方管表面鍍有吸熱材料，三根方管外套裝有玻璃管外殼，方管和玻璃管外殼間為真空；在經(jīng)度隨動系統(tǒng)和緯度隨動系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的最初和最終位置均設(shè)有限位開關(guān)，限位開關(guān)均與單片機(jī)相應(yīng)端電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能集熱器，其特征在于光敏對偶傳感器是由圓管和裝入其管中的光敏傳感器組成；兩只經(jīng)度光敏對偶傳感器7分別位于轉(zhuǎn)體縱向?qū)ΨQ軸的兩側(cè)，并且兩管上端圓心相離的距離大于下端圓心相離的距離；兩只緯度光敏對偶傳感器4分別位于轉(zhuǎn)體縱向?qū)ΨQ軸上，并且兩管上端圓心相離的距離大于下端圓心相離的距離。
專利摘要本實(shí)用新型太陽能集熱器包括經(jīng)度隨動系統(tǒng)、緯度隨動系統(tǒng)、集熱管和單片機(jī)控制系統(tǒng)。各隨動系統(tǒng)均由電機(jī)、蝸輪蝸桿傳動系統(tǒng)和光敏對偶傳感器組成。單片機(jī)與各隨動系統(tǒng)的電機(jī)、光敏對偶傳感器和限位開關(guān)電聯(lián)結(jié)。當(dāng)太陽偏離集熱板采光的最佳位置時，光敏對偶傳感器將差值信號輸入單片機(jī)，單片機(jī)控制相應(yīng)的隨動系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)追綜太陽，當(dāng)達(dá)到最佳采光照角度時，隨動系統(tǒng)停止旋轉(zhuǎn)。集熱管管芯采用三根方管的結(jié)構(gòu)，增大了液流的熱采集熱交換時間，提高了集熱采能的效率。
文檔編號F24J2/38GK2725801SQ200420091379
公開日2005年9月14日 申請日期2004年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月13日
發(fā)明者申建光 申請人:申建光