專利名稱：一種太陽能聚光及跟蹤裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種太陽能光伏領(lǐng)域，尤其涉及一種太陽能聚光及跟蹤裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展面臨著能源短缺、環(huán)境污染日益嚴(yán)重等問題，世界各國都急需開發(fā)常規(guī)能源的替代品。太陽能作為一種巨大的、清潔的可再生能源，已經(jīng)得到大力開發(fā)，且逐步將會(huì)在能源結(jié)構(gòu)中占有相當(dāng)?shù)姆蓊~。目前，太陽能光伏系統(tǒng)現(xiàn)已在家用、交通、通信、空間應(yīng)用等諸多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。該系統(tǒng)主要通過太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽⑼ㄟ^控制器的控制給蓄電池充電或者在滿足負(fù)載需求的情況下直接給負(fù)載供電。而太陽能電池是太陽能光伏系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)化的核心部件，它的光電轉(zhuǎn)化率直接影響著光伏系統(tǒng)的性能。但目前的太陽能電池光電轉(zhuǎn)化率較低，其中很大一部分原因是由于在使用過程中，太陽能電池所接收的光照強(qiáng)度不足。雖然，目前已有一種太陽能聚光及跟蹤裝置的設(shè)計(jì)，但其造價(jià)較高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù)工作量大、故障率高，并不利于推廣應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型是為了要克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，利用跟蹤設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)語言控制單片機(jī)技術(shù)，設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡單而高效的一種太陽能聚光及跟蹤裝置。目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、高效的太陽聚光及跟蹤裝置，在太陽能光伏系統(tǒng)中提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化率，以提高能源的利用率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種太陽能聚光及跟蹤裝置，包括支架腳，支架腳上鉸接有支架，所述的支架上鉸接有跟蹤支架座，該跟蹤支架座上鉸接有轉(zhuǎn)動(dòng)桿，轉(zhuǎn)動(dòng)桿上設(shè)有太陽能聚光裝置；還包括有控制跟蹤支架座轉(zhuǎn)動(dòng)的跟蹤裝置。根據(jù)支架腳與支架，支架與跟蹤支架座，跟蹤支架座與轉(zhuǎn)動(dòng)桿，上述的三個(gè)層面的鉸接，從而使太陽能聚光裝置始終保持太陽光源最佳的收集效果，更有效追蹤太陽直射點(diǎn)，接收到太陽光垂直射出的最有效太陽光源。并且，支架與跟蹤支架座是由太陽能跟蹤裝設(shè)所設(shè)有的單片機(jī)與伺服電機(jī)所操控，在單片機(jī)導(dǎo)入C語言編程后，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)根據(jù)所輸入的程序，實(shí)行對太陽能聚光裝置跟蹤太陽日照的轉(zhuǎn)動(dòng)功能，從而得到一個(gè)相對日照太陽光跟蹤的靈活性，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的操作。作為對前述技術(shù)方案的進(jìn)一步設(shè)計(jì)所述的太陽能聚光裝置包括面向太陽并設(shè)有凹面鏡、凹面鏡的凹面鏡組件與凹面鏡對向設(shè)置的太陽能電池板，凹面鏡的鏡面與太陽能電池板的鏡面對向設(shè)置。上述的凹面鏡主要是起到聚光的作用，當(dāng)太陽光線直接照射在凹面鏡時(shí)，太陽光線首先會(huì)反射到凹面鏡周圍的其它位置，再經(jīng)過凹面鏡折射后太陽光線會(huì)反射集中在設(shè)有的太陽能電池板上，然而在太陽能電池板對向凹面鏡表面上形成形成聚焦平面達(dá)到聚光效果，以提高太陽能電池板所接收的光照強(qiáng)度。在一定范圍內(nèi)，使用凹面鏡聚光后，接收的太陽光源得到更有效的聚光倍數(shù)，聚光倍數(shù)比的提高，同樣條件下，倍率越高，所需太陽能電池板面積越小而且功效越大。作為對前述技術(shù)方案的進(jìn)一步設(shè)計(jì)所述的跟蹤裝置包括單片機(jī)、由單片機(jī)控制驅(qū)動(dòng)的伺服電機(jī)、伺服電機(jī)上設(shè)有的主動(dòng)齒輪、連接于跟蹤支架座并與主動(dòng)齒輪嚙合的從動(dòng)齒輪。所述的單片機(jī)為程序控制器。該從動(dòng)齒輪套于第二轉(zhuǎn)軸上。單片機(jī)、伺服電機(jī)和齒輪之間的關(guān)系在于驅(qū)動(dòng)第二轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)，根據(jù)周日視太陽運(yùn)動(dòng)從東向西的特點(diǎn)，得出某地區(qū)某一時(shí)期太陽的運(yùn)行軌跡，設(shè)定第二轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)軌跡為每天轉(zhuǎn)動(dòng)150度、每20分鐘轉(zhuǎn)5度。利用C語言編程控制單片機(jī)，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)和齒輪按照需求轉(zhuǎn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)太陽能聚光裝置跟蹤太陽轉(zhuǎn)動(dòng)的功能。上述的單片機(jī)能操控伺服電機(jī)使伺服電機(jī)按單片機(jī)所編入的程序進(jìn)行有規(guī)律的運(yùn)轉(zhuǎn)，從而使帶動(dòng)主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)更加有規(guī)律地控制相應(yīng)的部件運(yùn)動(dòng)。作為對前述技術(shù)方案的進(jìn)一步設(shè)計(jì)所述的跟蹤支架座與轉(zhuǎn)動(dòng)桿通過第一轉(zhuǎn)軸連接，支架與跟蹤支架座通過第二轉(zhuǎn)軸連接，支架腳與支架通過第三轉(zhuǎn)軸連接。該第一轉(zhuǎn)軸與第三轉(zhuǎn)軸均為橫向設(shè)置，第二轉(zhuǎn)軸為縱向設(shè)置；或者第一轉(zhuǎn)軸與第三轉(zhuǎn)軸均為縱向設(shè)置，第二轉(zhuǎn)軸為橫向設(shè)置。其中，跟蹤支架座與轉(zhuǎn)動(dòng)桿通過第一轉(zhuǎn)軸連接，用于根據(jù)某一地區(qū)太陽周年赤緯(即太陽直射地理緯度)變化進(jìn)行調(diào)整，每月調(diào)整I一2次，為人手調(diào)控；支架腳與支架通過第三轉(zhuǎn)軸連接，用于根據(jù)使用地區(qū)的緯度調(diào)整跟蹤軌跡，作一次性調(diào)整，為人手調(diào)控；支架與跟蹤支架座通過第二轉(zhuǎn)軸連接，該轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)由計(jì)算機(jī)語言、單片機(jī)、伺服電機(jī)控制，用于跟蹤太陽每天從東向西的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行自動(dòng)調(diào)控。作為對前述技術(shù)方案的進(jìn)一步設(shè)計(jì)所述的跟蹤支架座兩側(cè)分別設(shè)有兩個(gè)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)桿角度的調(diào)節(jié)螺釘。上述兩個(gè)調(diào)節(jié)螺釘于跟蹤支架座的兩側(cè)，而且可以根據(jù)太陽能聚光裝置所收集太陽光源最佳的位置作相應(yīng)調(diào)節(jié)，從而對調(diào)節(jié)螺釘進(jìn)行調(diào)控固定，該調(diào)節(jié)螺釘具有調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)桿所設(shè)有的太陽能聚光裝置的一個(gè)調(diào)整收集太陽光源所指定最佳位置的作用。本實(shí)用新型針對目前太陽能電池光電轉(zhuǎn)化率低的問題，根據(jù)太陽運(yùn)動(dòng)規(guī)律及太陽能電池板光電轉(zhuǎn)化原理，采用三軸縱橫跟蹤設(shè)計(jì)，根據(jù)不同地區(qū)緯度、同一地區(qū)太陽赤緯變化、太陽每天運(yùn)動(dòng)軌跡變化進(jìn)行精確跟蹤。三軸縱橫跟蹤裝置由太陽赤緯軸、周日轉(zhuǎn)動(dòng)軸、地區(qū)緯度軸組成。其中，第一轉(zhuǎn)軸為太陽赤緯軸，用于根據(jù)某一地區(qū)太陽周年赤緯(即太陽直射地理緯度)變化進(jìn)行調(diào)整，每月調(diào)整I一2次；第二轉(zhuǎn)軸為周日轉(zhuǎn)動(dòng)軸用于跟蹤太陽每天從東向西的運(yùn)動(dòng)軌跡，該轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)由計(jì)算機(jī)語言、單片機(jī)、伺服電機(jī)控制；第三轉(zhuǎn)軸為地區(qū)緯度軸用于根據(jù)使用地區(qū)的緯度調(diào)整跟蹤軌跡，作一次性調(diào)整。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡單、高效的太陽能聚光裝置及跟蹤裝置，在太陽能光伏系統(tǒng)中提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化率，以提高能源的利用率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。隨著聚光比的提高，聚光光伏系統(tǒng)所接收的光線的角度范圍就會(huì)減少，為了更充分的利用太陽光，使太陽光總是能夠精確地垂直入射再聚光在太陽能電池板上，必須配備跟蹤裝置。根據(jù)太陽周年視運(yùn)動(dòng)及周日視運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，利用計(jì)算機(jī)語言控制單片機(jī)技術(shù)，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)追蹤太陽直射點(diǎn)，并采取周日定時(shí)跟蹤以及對周年視察的修正，使太陽能電池始終工作在最大功率點(diǎn)。

[0012]圖I是本實(shí)用新型實(shí)施例I 一種太陽能聚光及跟蹤裝置的示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例I 一種太陽能聚光及跟蹤裝置的原理圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例I本實(shí)用新型實(shí)施例I所描述的一種太陽能聚光及跟蹤裝置，如圖I及圖2所示，包括支架腳1，支架腳上鉸接有支架2，所述的支架上鉸接有跟蹤支架座3，該跟蹤支架座上鉸接有轉(zhuǎn)動(dòng)桿4，轉(zhuǎn)動(dòng)桿上設(shè)有太陽能聚光裝置；還包括有控制跟蹤支架座轉(zhuǎn)動(dòng)的跟蹤裝置。所述的太陽能聚光裝置包括面向太陽并設(shè)有凹面鏡6、凹面鏡的凹面鏡組件與凹面鏡對向設(shè)置的太陽能電池板7，凹面鏡的鏡面與太陽能電池板的鏡面對向設(shè)置。所述的跟蹤裝置包括單片機(jī)8、由單片機(jī)控制驅(qū)動(dòng)的伺服電機(jī)9、伺服電機(jī)上設(shè)有的主動(dòng)齒輪5、連接于跟蹤支架座并與主動(dòng)齒輪嚙合的從動(dòng)齒輪11。所述的單片機(jī)為程序控制器。所述的跟蹤支架座與轉(zhuǎn)動(dòng)桿通過第一轉(zhuǎn)軸12連接，支架與跟蹤支架座通過第二轉(zhuǎn)軸13連接，支架腳與支架通過第三轉(zhuǎn)軸14連接。所述的第一轉(zhuǎn)軸與第三轉(zhuǎn)軸均為橫向設(shè)置，第二轉(zhuǎn)軸為縱向設(shè)置；或者第一轉(zhuǎn)軸與第三轉(zhuǎn)軸均為縱向設(shè)置，第二轉(zhuǎn)軸為橫向設(shè)置。所述的跟蹤支架座兩側(cè)分別設(shè)有兩個(gè)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)桿角度的調(diào)節(jié)螺釘。該一種太陽能聚光及跟蹤裝置采用三軸縱橫跟蹤設(shè)計(jì)，根據(jù)不同地區(qū)緯度、同一地區(qū)太陽赤緯變化、太陽每天運(yùn)動(dòng)軌跡變化進(jìn)行精確跟蹤。三軸縱橫跟蹤裝置由太陽赤緯軸、周日轉(zhuǎn)動(dòng)軸、地區(qū)緯度軸組成。其中，太陽赤緯軸用于根據(jù)某一地區(qū)太陽周年赤緯(即太陽直射地理緯度)變化進(jìn)行調(diào)整，每月調(diào)整I一2次；地區(qū)緯度軸用于根據(jù)使用地區(qū)的緯度調(diào)整跟蹤軌跡，作一次性調(diào)整；周日轉(zhuǎn)動(dòng)軸用于跟蹤太陽每天從東向西的運(yùn)動(dòng)軌跡，該轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)由計(jì)算機(jī)語言、單片機(jī)、伺服電機(jī)控制；單片機(jī)、伺服電機(jī)和齒輪用于驅(qū)動(dòng)周日轉(zhuǎn)動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)。根據(jù)周日視運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，得出某地區(qū)某一時(shí)期太陽的運(yùn)行軌跡，再根據(jù)當(dāng)?shù)鼐暥纫约疤栔苣暌曔\(yùn)動(dòng)所造成的黃緯差異加以修正。由于地平線以上15度的地暉影響，設(shè)定周日轉(zhuǎn)動(dòng)軸裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)軌跡為每天轉(zhuǎn)動(dòng)150度、每20分鐘轉(zhuǎn)5度。利用C語言編程控制單片機(jī)，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)和齒輪按照需求轉(zhuǎn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)太陽能聚光裝置跟蹤太陽轉(zhuǎn)動(dòng)的功能。該太陽能聚光裝置主要由凹面鏡和太陽能電池板組成。當(dāng)太陽照射到凹面鏡表面時(shí)，凹面鏡將光線反射出去，在某一位置上形成焦平面，將太陽能電池板反向安放在焦平面位置，以接收高強(qiáng)度的太陽光，提高光電轉(zhuǎn)化率。太陽能電池板經(jīng)過反射聚光后，輸出電功率有明顯的提高，即提高了電池的光電轉(zhuǎn)化率。采用三軸縱橫跟蹤設(shè)計(jì)，并利用計(jì)算機(jī)編程語言控制單片機(jī)技術(shù)，能使裝置較為準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)太陽跟蹤，增強(qiáng)太陽能電池的光照強(qiáng)度，以進(jìn)一步提高電池的光電轉(zhuǎn)化率。以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容作任何形式上的限制。凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型的技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種太陽能聚光及跟蹤裝置，其特征在于包括支架腳(1)，支架腳上鉸接有支架(2)，所述的支架上鉸接有跟蹤支架座(3)，該跟蹤支架座上鉸接有轉(zhuǎn)動(dòng)桿(4)，轉(zhuǎn)動(dòng)桿上設(shè)有太陽能聚光裝置；還包括有控制跟蹤支架座轉(zhuǎn)動(dòng)的跟蹤裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種太陽能聚光及跟蹤裝置，其特征在于所述的太陽能聚光裝置包括有面向太陽并設(shè)有凹面鏡(6 )、凹面鏡的凹面鏡組件與及凹面鏡對向設(shè)置的太陽能電池板(7)，凹面鏡的鏡面與太陽能電池板的鏡面對向設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種太陽能聚光及跟蹤裝置，其特征在于所述的跟蹤裝置包括有單片機(jī)(8)、由單片機(jī)控制驅(qū)動(dòng)的伺服電機(jī)(9)、伺服電機(jī)上設(shè)有的主動(dòng)齒輪(5)、連接于跟蹤支架座并與主動(dòng)齒輪嚙合的從動(dòng)齒輪(11)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種太陽能聚光及跟蹤裝置，其特征在于所述的單片機(jī)為程序控制器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的一種太陽能聚光及跟蹤裝置，其特征在于所述的跟蹤支架座與轉(zhuǎn)動(dòng)桿通過第一轉(zhuǎn)軸(12)連接，支架與跟蹤支架座通過第二轉(zhuǎn)軸(13)連接，支架腳與支架通過第三轉(zhuǎn)軸(14)連接；所述的從動(dòng)齒輪套于第二轉(zhuǎn)軸上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種太陽能聚光及跟蹤裝置，其特征在于所述的第一轉(zhuǎn)軸與第三轉(zhuǎn)軸均為橫向設(shè)置，第二轉(zhuǎn)軸為縱向設(shè)置；或者第一轉(zhuǎn)軸與第三轉(zhuǎn)軸均為縱向設(shè)置，第二轉(zhuǎn)軸為橫向設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種太陽能聚光及跟蹤裝置，其特征在于所述的跟蹤支架座兩側(cè)分別設(shè)有兩個(gè)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)桿角度的調(diào)節(jié)螺釘。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種太陽能聚光及跟蹤裝置，包括支架腳，支架腳上鉸接有支架，所述的支架上鉸接有跟蹤支架座，該跟蹤支架座上鉸接有轉(zhuǎn)動(dòng)桿，轉(zhuǎn)動(dòng)桿上設(shè)有太陽能聚光裝置；還包括有控制跟蹤支架座轉(zhuǎn)動(dòng)的跟蹤裝置。本實(shí)用新型通過設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡單、高效的太陽能聚光裝置及跟蹤裝置，在太陽能光伏系統(tǒng)中提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化率，以提高能源的利用率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。
文檔編號G05F1/67GK202735852SQ201220249349
公開日2013年2月13日 申請日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月30日
發(fā)明者趙汝益, 麥德平, 李琳琳 申請人:江門市第一中學(xué)