專利名稱：一種采用gps定位實(shí)現(xiàn)陽光自動(dòng)追蹤的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種太陽光追蹤裝置，具體是一種采用GPS定位實(shí)現(xiàn)陽光自動(dòng)追蹤的裝置，該裝置可以實(shí)現(xiàn)對太陽光的實(shí)時(shí)精確追蹤。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的進(jìn)步、科技的發(fā)展，人們對太陽光的利用越來越廣泛。因此實(shí)時(shí)追蹤太陽光的方向，對太陽光的利用有著重要的意義。通過對陽光光線的追蹤可以實(shí)時(shí)的確定太陽位置，在太陽能發(fā)電領(lǐng)域也可以提高發(fā)電效率。解決對太陽光的快速精確追蹤技術(shù)，對后續(xù)技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展有著重要的推動(dòng)作用。因此，為實(shí)現(xiàn)對太陽光的精確實(shí)時(shí)追蹤，研究一種采用GPS定位實(shí)現(xiàn)陽光自動(dòng)追蹤的裝置是十分有必要的。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷或不足，本實(shí)用新型的目的在于，提供一種采用GPS定位實(shí)現(xiàn)陽光自動(dòng)追蹤的裝置，該裝置能夠?qū)崟r(shí)追蹤太陽光線。為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)解決方案:一種采用GPS定位實(shí)現(xiàn)陽光自動(dòng)追蹤的裝置，包括GPS接收儀、追光探測器、智能控制器、兩臺直流電機(jī)、裝置安裝板、直流電源、水平軸、豎直軸、豎直軸傳動(dòng)齒輪、水平軸傳動(dòng)齒輪和底座，其中，底座上安裝豎直軸，一臺直流電機(jī)通過豎直軸傳動(dòng)齒輪連接豎直軸，豎直軸能在豎直軸傳動(dòng)齒輪的帶動(dòng)下繞自身軸線旋轉(zhuǎn)；豎直軸上端通過支架安裝水平軸，另一臺直流電機(jī)通過水平軸傳動(dòng)齒輪連接水平軸，水平軸能在水平軸傳動(dòng)齒輪的帶動(dòng)下繞自身軸線旋轉(zhuǎn)；裝置安裝板固定在水平軸上；GPS接收儀固定在裝置安裝板上，追光探測器安裝在裝置安裝板正面；所述GPS接收儀和追光探測器的輸出端分別連接智能控制器的輸入端，所述智能控制器的輸出端連接兩臺直流電機(jī)；所述直流電源的輸出端分別連接GPS接收儀、追光探測器、智能控制器和兩臺直流電機(jī)為其供電。本實(shí)用新型還包括如下其他技術(shù)特征:所述追光探測器采用四象限太陽跟蹤傳感器，包括四象限探測器、平凸透鏡和不透光筒體，四象限探測器為圓形太陽能光電池板，其正面有以圓心為中心由激光割出“十”字形溝道；平凸透鏡安裝在不透光筒體的上端開口處，四象限探測器固定在平凸透鏡正下方的不透光筒體內(nèi)，且位于平凸鏡焦段內(nèi)的2分之I到4分之3處，平凸透鏡的光軸通過四象限探測器的“十”字形溝道的中心，平凸透鏡直徑為四象限探測器直徑的1-2倍；太陽能光電池板的四個(gè)象限各焊接一根引線連接智能控制器。所述GPS接收儀用時(shí)鐘芯片替換。本實(shí)用新型的采用GPS定位實(shí)現(xiàn)陽光自動(dòng)追蹤的裝置，首先由GPS接收儀確定陽光光線的方向，根據(jù)該信息由智能控制器控制兩個(gè)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，由直流電機(jī)提供動(dòng)力經(jīng)由減速齒輪組精確改變太陽能電池板的橫向與縱向角度，從而粗略調(diào)整追光探測器到陽光大致位置；再由追蹤探測器采集光強(qiáng)信息，由智能控制器該信息控制直流電機(jī)精確調(diào)整裝置安裝板的位置，直到使追光探測器正面與太陽光光線垂直，此時(shí)追光探測器所指向的方向就是陽光光線的實(shí)時(shí)方向。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本實(shí)用新型的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是追光探測器的四象限探測器與平凸透鏡的結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖中標(biāo)號:1、GPS接收儀，2、追光探測器，3、智能控制器，4、直流電機(jī)，5、裝置安裝板，6、直流電源，7、水平軸，8、豎直軸，9、水平軸傳動(dòng)齒輪，10、底座，11、支架，21、太陽光線，22、平凸透鏡，23、四象限探測器，24、光斑，25、引線。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
具體實(shí)施方式
參見圖1、圖2，本實(shí)用新型的采用GPS定位實(shí)現(xiàn)陽光自動(dòng)追蹤的裝置，包括GPS接收儀1、追光探測器2、智能控制器3、兩臺直流電機(jī)4、裝置安裝板5、直流電源6、水平軸7、豎直軸8、豎直軸傳動(dòng)齒輪、水平軸傳動(dòng)齒輪9和底座10，其中，底座10上安裝豎直軸8，一臺直流電機(jī)4通過豎直軸傳動(dòng)齒輪連接豎直軸8 (豎直軸傳動(dòng)齒輪在圖中未示出)，豎直軸8能在豎直軸傳動(dòng)齒輪的帶動(dòng)下繞自身軸線旋轉(zhuǎn)；豎直軸8上端通過支架11安裝水平軸7，另一臺直流電機(jī)4通過水平軸傳動(dòng)齒輪9連接水平軸7，水平軸7能在水平軸傳動(dòng)齒輪9的帶動(dòng)下繞自身軸線旋轉(zhuǎn)；裝置安裝板5固定在水平軸7上；GPS接收儀I固定在裝置安裝板5上，追光探測器2安裝在裝置安裝板5正面；所述GPS接收儀I和追光探測器2的輸出端分別連接智能控制器3的輸入端，所述智能控制器3的輸出端連接兩臺直流電機(jī)4 ;所述直流電源6的輸出端分別連接GPS接收儀1、追光探測器2、智能控制器3和兩臺直流電機(jī)4為其供電；光探測器2、智能控制器3、兩臺直流電機(jī)4構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)反饋。GPS接收儀I用于實(shí)時(shí)接收太陽在不同時(shí)間和不同地點(diǎn)的經(jīng)度和緯度信息并發(fā)送到智能控制器3。追光探測器2用于采集陽光落在四個(gè)象限內(nèi)的光強(qiáng)信息。智能控制器3用于接收GPS接收儀I和追光探測器2發(fā)送的經(jīng)緯度信息和光強(qiáng)信息，分別根據(jù)接收到的信息控制直流電機(jī)4工作，實(shí)現(xiàn)裝置安裝板5位置的粗略調(diào)整以及精細(xì)調(diào)整。直流電機(jī)4用于根據(jù)智能控制器3發(fā)送的控制指令驅(qū)動(dòng)裝置安裝板5轉(zhuǎn)動(dòng)。安裝中要保證追光探測器2平面與裝置安裝板5平面平行。所述GPS 接收儀 I 采用 HYW1-BG300-W5。所述追光探測器2采用四象限太陽跟蹤傳感器，追光探測器2的具體設(shè)計(jì)參見《四象限太陽光跟蹤傳感器設(shè)計(jì)》(出自《能源研究與利用》，2010年第四期)，也可以直接按照如下方案進(jìn)行簡單設(shè)計(jì):四象限太陽跟蹤傳感器包括四象限探測器23、平凸透鏡22和不透光筒體，其中，四象限探測器23采用圓形的太陽能光電池板，在其正面右以圓心為中心的由激光割出的“十”字形溝道；平凸透鏡22安裝在不透光筒體的上端開口處，四象限探測器23固定在平凸透鏡22下方的不透光筒體內(nèi)部，且位于平凸透鏡22焦段內(nèi)的2分之I到4分之3處，平凸透鏡22的光軸通過四象限探測器23的“十”字形溝道的中心，平凸透鏡22直徑為四象限探測器23直徑的1-2倍。太陽能光電池板的四個(gè)象限各焊接一根引線25連接智能控制器3。太陽光線21通過平凸透鏡22射入不透光筒體內(nèi)，會(huì)在四象限探測器23的表面形成光斑24，根據(jù)每個(gè)象限中光斑24的面積大小，由每個(gè)引線25輸出信號到智能控制器3作為四個(gè)象限的光強(qiáng)信息。所述智能控制器3采用單片機(jī)開發(fā)而成，該實(shí)施例中的單片機(jī)可選用PIC18F系列型號。所述水平傳動(dòng)齒輪7和豎直傳齒輪8均由減速齒輪組組成，以提高對系統(tǒng)的精確控制。所述透明罩9采用直徑為1200mm的3/4透明防水球殼。所述GPS接收儀可以用時(shí)鐘芯片替換，時(shí)鐘芯片與智能控制器3連接。本實(shí)用新型的工作原理如下:GPS接收儀I向智能控制器3輸出經(jīng)緯度信息，智能控制器3將該信息與太陽在某一時(shí)刻的經(jīng)緯度信息進(jìn)行處理，得到裝置安裝板5應(yīng)該移動(dòng)的位置信息(在采用時(shí)鐘芯片代替GPS接收儀器的情況下，由時(shí)鐘芯片向智能控制器3輸出時(shí)間信息，智能控制器3將該信息與太陽在某一時(shí)刻的經(jīng)緯度信息進(jìn)行處理，得到太陽能電池板應(yīng)該移動(dòng)的位置信息)，根據(jù)該信息控制兩臺直流電機(jī)4驅(qū)動(dòng)兩個(gè)齒輪組工作，兩個(gè)齒輪組分別帶動(dòng)水平軸和豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，直至裝置安裝板5轉(zhuǎn)動(dòng)到指定位置，完成初步粗略定位。四象限探測器實(shí)時(shí)探測到陽光照進(jìn)四個(gè)象限的光強(qiáng)信息，并將該信息發(fā)送給智能控制器3，智能控制器3控制兩臺直流電機(jī)4工作，驅(qū)動(dòng)裝置安裝板5移動(dòng)直至陽光光線直射裝置安裝板5，此時(shí)四象限探測器的四個(gè)象限內(nèi)光強(qiáng)相似，設(shè)定閾值:任意兩個(gè)象限內(nèi)的光強(qiáng)差值小于四個(gè)象限光強(qiáng)平均值的千分之三，在粗略定位的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)精確定位。上述方位調(diào)整過程中，水平方向和豎直方向的調(diào)整同時(shí)進(jìn)行，直到達(dá)到設(shè)定閾值為止。裝置安裝板5在水平和豎直方向上調(diào)整角度，通過水平傳動(dòng)齒輪7帶動(dòng)水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)從而調(diào)整裝置安裝板5的水平方向角度，通過豎直傳齒輪8帶動(dòng)豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)以調(diào)整裝置安裝板5的豎直方向角度。
權(quán)利要求1.一種采用GPS定位實(shí)現(xiàn)陽光自動(dòng)追蹤的裝置，其特征在于，包括GPS接收儀(I)、追光探測器(2)、智能控制器(3)、兩臺直流電機(jī)(4)、裝置安裝板(5)、直流電源(6)、水平軸(7)、豎直軸(8)、豎直軸傳動(dòng)齒輪、水平軸傳動(dòng)齒輪(9)和底座(10)，其中，底座(10)上安裝豎直軸(8 )，一臺直流電機(jī)(4 )通過豎直軸傳動(dòng)齒輪連接豎直軸(8 )，豎直軸(8 )能在豎直軸傳動(dòng)齒輪的帶動(dòng)下繞自身軸線旋轉(zhuǎn)；豎直軸(8)上端通過支架(11)安裝水平軸(7)，另一臺直流電機(jī)(4)通過水平軸傳動(dòng)齒輪(9 )連接水平軸(7 )，水平軸(7 )能在水平軸傳動(dòng)齒輪(9 )的帶動(dòng)下繞自身軸線旋轉(zhuǎn)；裝置安裝板(5)固定在水平軸(7)上；GPS接收儀(I)固定在裝置安裝板(5)上，追光探測器(2)安裝在裝置安裝板(5)正面；所述GPS接收儀(I)和追光探測器(2)的輸出端分別連接智能控制器(3)的輸入端，所述智能控制器(3)的輸出端連接兩臺直流電機(jī)(4);所述直流電源(6)的輸出端分別連接GPS接收儀(I)、追光探測器(2)、智能控制器(3)和兩臺直流電機(jī)(4)為其供電。
2.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)追蹤陽光的裝置，其特征在于，所述追光探測器(2)采用四象限太陽跟蹤傳感器，包括四象限探測器(23)、平凸透鏡(22)和不透光筒體，四象限探測器(23)為圓形的太陽能光電池板，在其正面有以圓心為中心的由激光割出的“十”字形溝道；平凸透鏡(22)安裝在不透光筒體的上端開口處，四象限探測器(23)固定在平凸透鏡(22)正下方的不透光筒體內(nèi)，且位于平凸鏡(22)焦段內(nèi)的2分之I到4分之3處，平凸透鏡 (22)的光軸通過四象限探測器(23)的“十”字形溝道的中心，平凸透鏡(22)直徑為四象限探測器(23)直徑的1-2倍；太陽能光電池板的四個(gè)象限各焊接一根引線連接智能控制器(3)。
3.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)追蹤陽光的裝置，其特征在于，所述GPS接收儀(I)用時(shí)鐘芯片替換。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種采用GPS定位實(shí)現(xiàn)陽光自動(dòng)追蹤的裝置，包括GPS接收儀、追光探測器、智能控制器、兩臺直流電機(jī)、裝置安裝板、直流電源、水平軸、豎直軸和底座，底座上安裝豎直軸，直流電機(jī)連接豎直軸；豎直軸上端安裝水平軸，直流電機(jī)連接水平軸，裝置安裝板固定在水平軸上；GPS接收儀固定在裝置安裝板上，追光探測器安裝在裝置安裝板正面；GPS接收儀和追光探測器分別連接智能控制器，智能控制器連接兩臺直流電機(jī)；裝置安裝板的連接追光探測器，直流電源連接GPS接收儀、追光探測器、智能控制器、兩臺直流電機(jī)。該裝置能夠?qū)崟r(shí)追蹤太陽光線，實(shí)現(xiàn)對太陽光線進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，精確確定太陽光的實(shí)時(shí)方向。
文檔編號G05D3/12GK202975842SQ20122069580
公開日2013年6月5日 申請日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月14日
發(fā)明者鄭晅, 潘根東, 楊亞龍, 羅高峰, 王磊, 劉金棟, 丁婷, 李夢, 高一然, 金紹晨, 趙寧, 李貝嘉 申請人:長安大學(xué)