專利名稱：一種太陽光追蹤裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于太陽定位技術領域，特別涉及一種太陽光追蹤裝置。
背景技術：
目前，已有很多對太陽光進行跟蹤的裝置，根據跟蹤方式的不同可分為兩大類光電跟蹤和視日軌跡跟蹤。光電跟蹤是由光電傳感器根據入射光線的強弱變化，反饋信號到特定電路或計算機，電路或計算機通過調節(jié)傳動裝置實現對太陽光的跟蹤。這種追蹤方式時時性好，定位準確且穩(wěn)定性高，但實現電路較為復雜，成本較高，且易受天氣影響。視日運動軌跡跟蹤是事先觀測記錄全年每天太陽的運動軌跡參數，輸入到計算機程序，再控制傳動裝置，實現對太陽的跟蹤，這種方式的原理和裝置結構較為簡單，成本相對較低且可實現全天候的太陽定位，但它對裝置的安放位置有較高要求，對不同的緯度需要另加測量且精度較差。隨著科技的不斷進步，功能較為成熟的太陽定位系統(tǒng)有很多，BYT-STS-I全自動太陽跟蹤系統(tǒng)是由北京中慧天誠科技有限公司生產，該全自動太陽跟蹤系統(tǒng)是針對太陽能空調、太陽能制氫、太陽輻照度測量、材料老化實驗、高效太陽能光伏發(fā)電、高效太陽能熱水器等需要對太陽進行實時跟蹤的應用領域設計的。它采用傳感器跟蹤以及天文定位跟蹤兩種模式，并且可以自動根據天氣狀況在兩種模式之間切換。無論哪種模式下，都可以實現高精度的太陽跟蹤。系統(tǒng)可以自動跟蹤太陽運轉，使太陽光垂直照射到物體表面，保證跟蹤架上產品獲得最大太陽輻射能量，該系統(tǒng)由底板、支架、絲杠、液壓、齒輪，步進電機，電腦控制器，電源等部分組成。系統(tǒng)控制跟蹤軟件按照太陽運動軌跡方式運行。采用二維自動跟蹤方式(跟蹤太陽由東向西)，太陽赤緯角跟蹤自動調整(系統(tǒng)自動顯示當地的太陽赤緯角)， 該功能可實現全天8小時自動對太陽的實時追蹤。由深圳集美華太科技有限公司生產的太陽自動跟蹤系統(tǒng)，結合了多種定位方式， 機械部分由兩電機合成運動使太陽能電池板對準太陽方向，追蹤器實現水平方向200度旋轉，垂直方向15 90度旋轉。該運動范圍可以滿足在地球任意經度緯度的地區(qū)安裝，可實現追蹤太陽的目的。垂直方向的運動實現可以選用電動推桿，進行DC電機線性驅動，水平方向使用蝸輪蝸桿電機驅動的方式，垂直方向的運動實現可以選用電動推桿，進行DC電機線性驅動，水平方向使用蝸輪蝸桿電機驅動的方式。由于該太陽能發(fā)電系統(tǒng)長期工作在室外，需保證適應各類環(huán)境因素，如雷擊，溫度、濕度、抗風能力和鹽霧等。電控部分的追蹤器控制系統(tǒng)和太陽傳感系統(tǒng)為該監(jiān)控系統(tǒng)的核心，完成太陽當前位置的檢測以及太陽能電池板朝向的控制，以保證太陽能電池板受到太陽垂直輻射。且該系統(tǒng)配有室內監(jiān)控系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)，方便中央控制和集中監(jiān)測，集中處理在不同風速的影響下追蹤系統(tǒng)的安全性及正常工作的操作，監(jiān)控系統(tǒng)完成各單體追蹤器的異常狀態(tài)的實時報警，當太陽光強很微弱甚至產生電能不能滿足自身工作需要的時候，該控制系統(tǒng)將進入休眠，在休眠狀態(tài)下由備用電池供電并且會被周期性喚醒并檢測太陽光強；當光強達到一定程度的時候控制系統(tǒng)將綜合所處經緯位置、當前時間和傳感器的反饋信息，以GPS定位追蹤得到太陽的準確方位，并且換算為追蹤器調整信息，通過電機驅動改變方向，使追蹤器平臺與太陽光保持垂直，而見不到太陽的陰雨天則會完全根據其經緯位置和當前時間計算太陽的當前位置，此外，該系統(tǒng)還配備風速檢測系統(tǒng)。此外還有基于PSD傳感器的光電特性，用PIC16F873單片機作為控制核心，由PSD 傳感器給出四個方向信號，通過數據線送到控制器處理，計算得到太陽的方位角和仰角，然后由控制器發(fā)出控制信息，控制電動機響應相應動作，實現了對太陽的自動跟蹤。上述太陽光追蹤系統(tǒng)都可以實現對太陽光的精確定位，系統(tǒng)均包括有傳感器、控制部件、傳動裝置三部分。以上各系統(tǒng)中傳感部分設計各異，但控制部分基本上都用到集成度較高的單片機、計算機或較為復雜的控制電路，甚至昂貴的GPS。這些部件雖然在一定程度上提高了定位精度，但成本和耗能會大大提高，所以很難大規(guī)模推廣和應用。鑒于以上缺陷，實有必要提供一種改進的太陽光追蹤裝置以克服上述缺陷。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種太陽光追蹤裝置，其控制電路簡單、 成本低、耗能低，因此，適合于大規(guī)模推廣，特別適合于太陽能發(fā)電大規(guī)模的集成運用。為實現上述目的，本實用新型提供了一種太陽光追蹤裝置，包括探測太陽光信號的探測頭、聚集太陽光能量的太陽能電池板、根據探測頭測得的太陽光信號調整太陽能電池板方向的控制電路和傳動機構，所述探測頭的朝向與太陽光方向平行，所述太陽能電池板所在的平面與探測頭的朝向垂直；所述探測頭由遮光物體和位于遮光物體四個側面和后面的五個光敏電阻組成；所述傳動機構包括固定支架以及設置在固定支架上的經度調節(jié)馬達和緯度調節(jié)馬達；所述控制電路由電源以及四個結構相同且均并聯在電源兩端的支路組成，每一個支路包括光敏電阻、分壓電阻、光耦、三極管，以及繼電器，所述光敏電阻和分壓電阻串聯后連接在電源的正負極兩端，所述光耦的輸入端并聯在分壓電阻的兩端，而光耦的輸出端的一支連接在電源的正極，另一支連接在三極管的基極，所述三極管的發(fā)射極與繼電器的控制端串聯，而三極管的集電極連接在電源的正極，所述繼電器的另一端連接在電源的負極；所述經度調節(jié)馬達連接在支路一的繼電器和支路二的繼電器之間，所述緯度調節(jié)馬達連接在支路三的繼電器和支路四的繼電器之間。作為本實用新型的最佳實施例，所述控制電路進一步包括與支路一結構相同的支路五，該支路五的繼電器與支路二的繼電器的接地端及支路一的繼電器的控制端相連；作為本實用新型的最佳實施例，所述經度調節(jié)馬達的旋轉速度為·
5作為本實用新型的最佳實施例，所述傳動機構的固定支架包括橫軸和縱軸，所述經度調節(jié)馬達通過變速齒輪的減速調節(jié)與縱軸相連，所述緯度調節(jié)馬達通過變速齒輪的減速調節(jié)與橫軸相連。與現有技術相比，本實用新型太陽光追蹤裝置至少具有以下優(yōu)點本實用新型裝置的控制電路部分由電源和四個結構完全相同的支路組成，每一個支路僅包括光敏電阻、 分壓電阻、光耦、三極管和繼電器，因此，結構簡單，大大降低了成本，適用于大規(guī)模推廣，特別適用于太陽能發(fā)電大規(guī)模的集成運用。
圖1是本實用新型太陽光追蹤裝置的控制電路圖。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型太陽光追蹤裝置做詳細描述本實用新型太陽光追蹤裝置包括探測太陽光信號的探測頭、聚集太陽光能量的太陽能電池板、根據探測頭測得的太陽光信號調整太陽能電池板方向的控制電路和傳動機構。所述探測頭的朝向與太陽光方向平行，所述太陽能電池板所在的平面與探測頭的朝向垂直，這樣，探測頭利用太陽光的平行特性感應太陽光的位置，產生特定信號，該信號作為控制電路的輸入，然后經過電路識別、轉換、放大，最終指導調節(jié)太陽能電池板的方位， 使之與陽光垂直。所述探測頭由遮光物體和位于遮光物體四個側面和后面的五個光敏電阻組成。所述五個光敏電阻的放置位置和仰角很特殊，當太陽能電池板與陽光不垂直時，遮光物體的頂面無法擋住全部的光敏電阻，某個光敏電阻被光照到，其阻值減小，該阻值的變化將作為一種信號，該信號經光電轉換和兩級放大后，指導傳動機構朝特定方向轉動，將探測頭的頂面調節(jié)到垂直位置，這時遮光物體恰好將產生該信號的光敏電阻遮住，此時，該光敏電阻的阻值不再發(fā)生變化，信號消失，傳動機構轉動停止。由于電池板與探測頭頂面平行，所以電池板此時也與太陽光垂直。所述四個光敏電阻，相對的兩個作為一組，用于控制一個馬達，它們控制馬達轉動的方向相反，這樣就可以確保這個方向時刻與太陽光垂直。所述傳動機構包括固定支架以及固定在固定支架上的經度調節(jié)馬達Ml和緯度調節(jié)馬達M2。所述固定支架包括橫軸和縱軸，所述經度調節(jié)馬達可以在360°范圍內旋轉，其
通過變速齒輪的減速調節(jié)，與縱軸相連，其旋轉速度為所述緯度調節(jié)馬達通過變速
ο
齒輪的減速調節(jié)與橫軸相連，從而可以使橫軸在豎直平面內旋轉，活動范圍超過180°。所述控制電路由電源以及五個支路組成，所述支路一包括光敏電阻Rl、分壓電阻 R、光耦01、三極管Si，以及繼電器J1。所述光敏電阻Rl和分壓電阻R串聯后連接在電源的正負極兩端，所述光耦的輸入端并聯在分壓電阻R的兩端，而光耦的輸出端的一支連接在電源的正極，另一支連接在三極管Sl的基極，所述三極管Sl的發(fā)射極與繼電器Jl的控制端串聯，而三極管Sl的集電極連接在電源的正極，所述繼電器Jl的另一端連接在電源的負極。所述支路二、支路三、支路四和支路五的結構以及連接關系與支路一相同，且均并聯在電源的正負極兩端，所述經度調節(jié)馬達Ml連接在支路一的繼電器Jl和支路二的繼電器J2之間，形成電橋，借此，將支路一和支路二連接在一起。所述緯度調節(jié)馬達M2連接在支路三的繼電器J3和支路四的繼電器J4之間，形成電橋，借此，將支路三和支路四連接在一起。另外，支路五的繼電器J5與支路二的繼電器J2的接地端及支路一的繼電器Jl的控制端相連，控制支路一、二的通斷。[0025]支路一和支路二的繼電器Jl、J2協同控制經度調節(jié)馬達Ml。當支路一和支路二的光敏電阻R1、R2都未受光照時，其對應的繼電器J1、J2都未吸合，經度調節(jié)馬達Ml通過兩繼電器接地不工作；當支路一的光敏電阻Rl被光照時，支路一的繼電器Jl吸合，經度調節(jié)馬達Ml的電流向右，經度調節(jié)馬達正轉，直到路一的光敏電阻Rl被遮光物擋住(即太陽能板與陽光垂直)，經度調節(jié)馬達Ml停止；當支路二的光敏電阻R2受光照時(注意，此時支路一的光敏電阻Rl被遮光物擋住)，支路二的繼電器J2吸合，經度調節(jié)馬達朝反方向旋轉。這兩支路控制系統(tǒng)在軸向方位上指向太陽；當出現意外，支路一和支路二的繼電器J1、 J2同時吸合時，經度調節(jié)馬達兩端同時接高，也不會引起短路。支路一、二協調工作，控制方位角上與太陽光垂直。支路三、四工作原理相同，但控制緯度調節(jié)馬達M2，在仰俯角上與太陽光垂直。支路五起到擴大追蹤范圍的作用，它的控制端通過繼電器J5與支路二的繼電器 J2的接地端相連，同時又與支路一的繼電器Jl的控制端直接相連，同時控制支路一和支路二的繼電器Jl和J2，即當太陽照到傳感器背面支路五的光敏電阻R5時，支路五的控制端 S5接高，則支路一和支路五的繼電器Jl和J5同時吸合，支路二的繼電器J2接地端斷開，經度調節(jié)馬達Ml正轉，當轉動一定角度后，支路一的光敏電阻Rl正好被光照到而繼續(xù)調節(jié)， 直到調節(jié)至垂直位置而停止。以上所述僅為本實用新型的一種實施方式，不是全部或唯一的實施方式，本領域普通技術人員通過閱讀本實用新型說明書而對本實用新型技術方案采取的任何等效的變換，均為本實用新型的權利要求所涵蓋。
權利要求1.一種太陽光追蹤裝置，其特征在于包括探測太陽光信號的探測頭、聚集太陽光能量的太陽能電池板、根據探測頭測得的太陽光信號調整太陽能電池板方向的控制電路和傳動機構，所述探測頭的朝向與太陽光方向平行，所述太陽能電池板所在的平面與探測頭的朝向垂直；所述探測頭由遮光物體和位于遮光物體四個側面和后面的五個光敏電阻組成； 所述傳動機構包括固定支架以及設置在固定支架上的經度調節(jié)馬達(Ml)和緯度調節(jié)馬達 (M2)；所述控制電路由電源以及四個結構相同且均并聯在電源兩端的支路組成，每一個支路包括光敏電阻(Rl)、分壓電阻(R)、光耦(01)、三極管(Si)，以及繼電器(Jl)，所述光敏電阻(Rl)和分壓電阻(R)串聯后連接在電源的正負極兩端，所述光耦(01)的輸入端并聯在分壓電阻(R)的兩端，而光耦的輸出端的一支連接在電源的正極，另一支連接在三極管 (Si)的基極，所述三極管(Si)的發(fā)射極與繼電器(Jl)的控制端串聯，而三極管(Si)的集電極連接在電源的正極，所述繼電器(Jl)的另一端連接在電源的負極；所述經度調節(jié)馬達 (Ml)連接在支路一的繼電器(Jl)和支路二的繼電器(E)之間，所述緯度調節(jié)馬達(M2)連接在支路三的繼電器(J3)和支路四的繼電器(J4)之間。
2.如權利要求1所述的太陽光追蹤裝置，其特征在于所述控制電路進一步包括與支路一結構相同的支路五，該支路五的繼電器(歷)與支路二的繼電器(E)的接地端及支路一的繼電器(Jl)的控制端相連。
3.如權利要求1或2所述的太陽光追蹤裝置，其特征在于所述經度調節(jié)馬達(Ml)的旋轉速度為ο
4.如權利要求1所述的太陽光追蹤裝置，其特征在于所述傳動機構的固定支架包括橫軸和縱軸，所述經度調節(jié)馬達(Ml)通過變速齒輪的減速調節(jié)與縱軸相連，所述緯度調節(jié)馬達(M》通過變速齒輪的減速調節(jié)與橫軸相連。
專利摘要本實用新型提供了一種太陽光追蹤裝置，包括探測頭、太陽能電池板、控制電路和傳動機構，探測頭的朝向與太陽光方向平行，太陽能電池板所在的平面與探測頭的朝向垂直；探測頭由遮光物體和位于遮光物體四個側面和后面的五個光敏電阻組成；傳動機構包括固定支架以及設置在固定支架上的經度調節(jié)馬達和緯度調節(jié)馬達；所述控制電路由電源以及四個結構相同且均并聯在電源兩端的支路組成，每一支路的光敏電阻R1和電阻R控制光耦O1，光耦O1調節(jié)三極管S1的基極電壓，三極管S1與繼電器J1控制端串聯。支路一與支路二通過經度調節(jié)馬達M1相連，支路三與支路四通過緯度調節(jié)馬達M2相連。本實用新型裝置的控制電路簡單、成本低，適合于大規(guī)模推廣。
文檔編號G05D3/00GK202033667SQ20112010104
公開日2011年11月9日 申請日期2011年4月8日 優(yōu)先權日2011年4月8日
發(fā)明者劉建科, 周恒 , 孫華君, 張曉凡, 張翔, 張鵬, 王明, 郭州 申請人:陜西科技大學