一種太陽(yáng)能全方位自動(dòng)跟蹤器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種太陽(yáng)能全方位自動(dòng)跟蹤器，包括感光系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，感光系統(tǒng)由若干個(gè)光敏電阻組成，根據(jù)太陽(yáng)光強(qiáng)弱，光敏電阻輸出不同的電位信號(hào)到中央控制系統(tǒng)，中央控制系統(tǒng)對(duì)電位信號(hào)進(jìn)行處理后發(fā)出相應(yīng)指令，控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)向相應(yīng)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而調(diào)整太陽(yáng)能板的位置，使得太陽(yáng)光始終垂直照射在太陽(yáng)能板上。本發(fā)明的有益效果是：它可以實(shí)時(shí)的對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行全方位的跟蹤，極大的提高了吸收太陽(yáng)能的效率。
【專利說(shuō)明】一種太陽(yáng)能全方位自動(dòng)跟蹤器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能采集裝置，具體涉及一種太陽(yáng)能全方位自動(dòng)跟蹤器。
【背景技術(shù)】
[0002]能源是人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。當(dāng)前，全世界絕大多數(shù)國(guó)家都以石油、天然氣和煤炭等礦物燃料為主要能源，隨著礦物燃料的日漸枯竭和全球環(huán)境的惡化，很多國(guó)家或地區(qū)正遭受著程度不一的自然災(zāi)害和能源的爭(zhēng)端。據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在地球上還有石油I萬(wàn)億桶，天然氣120萬(wàn)立方米，煤炭I萬(wàn)億噸。按照目前全世界對(duì)化石燃料的消耗速度計(jì)算，這些能源可供人類使用的時(shí)間大約還有:石油45-50年；天然氣50-60年；煤200-220年。今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，礦物燃料仍將在世界能源結(jié)構(gòu)中占相當(dāng)大比重，但人們對(duì)太陽(yáng)能、核能、風(fēng)能、水利能及地?zé)崮艿瓤沙掷m(xù)能源的利用日益重視。
[0003]目前，世界各國(guó)加大了對(duì)太陽(yáng)能利用研究的力度，由于地球的自轉(zhuǎn)，相對(duì)于某一個(gè)固定地點(diǎn)的太陽(yáng)能采集裝置，一年春夏秋冬四季、每天日升日落，太陽(yáng)的光照角度時(shí)時(shí)刻刻都在變化，只有有效的保證太陽(yáng)能電池板能夠時(shí)刻正對(duì)太陽(yáng)，吸收太陽(yáng)能的效率才會(huì)達(dá)到最佳狀態(tài)?，F(xiàn)有技術(shù)中來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)技術(shù)有電子時(shí)鐘跟蹤、液壓式跟蹤和單向跟蹤，而這些跟蹤方法的局限比較大，易受外界干擾，并且難以實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能實(shí)時(shí)、全方位的跟蹤，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能吸收效率的最大化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可以自動(dòng)分辨太陽(yáng)光照射角度從而調(diào)整太陽(yáng)能板位置的太陽(yáng)能跟蹤器，它可以實(shí)時(shí)的對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行全方位的跟蹤，極大的提高了吸收太陽(yáng)能的效率。
[0005]本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:一種太陽(yáng)能全方位自動(dòng)跟蹤器，包括感光系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和太陽(yáng)能板，其特征在于:所述感光系統(tǒng)包括傳感模塊1、傳感模塊2和傳感模塊3，所述傳感模塊I包括4個(gè)光敏電阻、擋板，光敏電阻設(shè)置于擋板上，光敏電阻朝東南西北四個(gè)方向設(shè)置，設(shè)置于東西方向的2個(gè)光敏電阻與4.5V電源串聯(lián)，輸出I個(gè)電位信號(hào)；南北方向的2個(gè)光敏電阻與4.5V電源串聯(lián),輸出I個(gè)電位信號(hào)；所述傳感模塊2包括2個(gè)光敏電阻、菱形擋板，光敏電阻設(shè)置于菱形擋板的對(duì)角線上，光敏電阻與4.5V電源串聯(lián)，2個(gè)光敏電阻間輸出I個(gè)電位信號(hào)，4.5V電源處再輸出I個(gè)電位信號(hào)；所述傳感模塊3包括6個(gè)光敏電阻、四方體,其中5個(gè)光敏電阻放置于四方體任意五個(gè)外表面的中心，另一個(gè)光敏電阻內(nèi)置于四方體的中心，整個(gè)四方體暴露于室外，處于一條直線上的三個(gè)光敏電阻與4.5V電源串聯(lián)，另外三個(gè)光敏電阻與4.5V電源串聯(lián)，每?jī)蓚€(gè)電阻間輸出一個(gè)電位信號(hào)；以上所述4.5V電源為同一個(gè)電源；
所述中央控制系統(tǒng)包括模擬放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和89C52RC單片機(jī)，模擬放大器將感光系統(tǒng)傳送過(guò)來(lái)的電位信號(hào)放大再發(fā)送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器將接收到的電位信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)再輸入到89C52RC單片機(jī)，89C52RC單片機(jī)對(duì)數(shù)字信號(hào)處理后給電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)指令；
所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括底座、機(jī)架和水平導(dǎo)桿，底座上設(shè)置有齒輪，齒輪上設(shè)置有機(jī)架，機(jī)架連接有水平導(dǎo)桿，水平導(dǎo)桿兩端連接有太陽(yáng)能板；
所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括I號(hào)步進(jìn)電機(jī)和2號(hào)步進(jìn)電機(jī)，I號(hào)步進(jìn)電機(jī)設(shè)置于底座下方，帶動(dòng)機(jī)架在水平方向上轉(zhuǎn)動(dòng)；2號(hào)步進(jìn)電機(jī)設(shè)置于機(jī)架上，帶動(dòng)太陽(yáng)能板的軸在豎直方向上轉(zhuǎn)動(dòng)；
電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)接收到單片機(jī)89C52RC發(fā)出的相應(yīng)指令后帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)向相應(yīng)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而調(diào)整太陽(yáng)能板的位置。
[0006]所述擋板設(shè)置于機(jī)架上，菱形擋板設(shè)置于傳感模塊的中心且與機(jī)架固定連接。
[0007]所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用CMOS單片型逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
[0008]所述太陽(yáng)能全方位自動(dòng)跟蹤器還包括人機(jī)交互模塊。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:可根據(jù)太陽(yáng)光的照射角度，實(shí)時(shí)調(diào)整太陽(yáng)能板的位置，對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行全方位的跟蹤，極大的提高了吸收太陽(yáng)能的效率。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)原理圖。
[0012]圖3是本發(fā)明的傳感模塊I和傳感模塊2中光敏電阻的布置圖。
[0013]圖4是傳感模塊3中光敏電阻的布置圖。
[0014]在圖中，1、1號(hào)步進(jìn)電機(jī)，2、擋板，3、底座，4、齒輪，5、光敏電阻，6、太陽(yáng)能板，7、2號(hào)步進(jìn)電機(jī)，8、四方體，9、菱形擋板，10、機(jī)架，11、水平導(dǎo)桿。
[0015]圖3中，帶有斜劃線的小圓圈為光敏電阻；圖4中，帶有斜劃線的小圓圈為內(nèi)置于四方體中心的光敏電阻，不帶斜劃線的小圓圈為設(shè)置于四方體外表面的光敏電阻。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0017]如圖1、圖2、圖3、圖4所示，本發(fā)明提供一種太陽(yáng)能全方位自動(dòng)跟蹤器，包括感光系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和太陽(yáng)能板，所述感光系統(tǒng)包括傳感模塊1、傳感模塊2和傳感模塊3，所述傳感模塊I包括4個(gè)光敏電阻5、擋板2，光敏電阻5設(shè)置于擋板2上,光敏電阻5朝東南西北四個(gè)方向設(shè)置,設(shè)置于東西方向的2個(gè)光敏電阻5與4.5V電源串聯(lián)，輸出I個(gè)電位信號(hào)；南北方向的2個(gè)光敏電阻5與4.5V電源串聯(lián),輸出I個(gè)電位信號(hào)；所述傳感模塊2包括2個(gè)光敏電阻5、菱形擋板9,光敏電阻5設(shè)置于菱形擋板9的對(duì)角線上，光敏電阻5與4.5V電源串聯(lián),2個(gè)光敏電阻5間輸出I個(gè)電位信號(hào)，4.5V電源處再輸出I個(gè)電位信號(hào)，用來(lái)判斷太陽(yáng)光是否垂直照射在菱形擋板9的表面；所述傳感模塊3包括6個(gè)光敏電阻、四方體，其中5個(gè)光敏電阻放置于四方體五個(gè)外表面的中心，另一個(gè)光敏電阻內(nèi)置于四方體的中心，整個(gè)四方體暴露于室外，處于一條直線上的三個(gè)光敏電阻與
4.5V電源串聯(lián),另外三個(gè)光敏電阻與4.5V電源串聯(lián),每?jī)蓚€(gè)電阻間輸出一個(gè)電位信號(hào)；以上所述的4.5V電源為同一個(gè)電源。
[0018]光敏電阻5是一種特殊的電阻，它的電阻值和光線的強(qiáng)弱有直接關(guān)系，光強(qiáng)度增力口，電阻值減??；光強(qiáng)度減小則電阻值增大。設(shè)置在不同方向的光敏電阻感受到的光強(qiáng)不同，則阻值不同，阻值不同就會(huì)形成不同的電位，這種不同的電位信號(hào)經(jīng)過(guò)中央處理系統(tǒng)的處理后轉(zhuǎn)換為電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)的指令，從而調(diào)整太陽(yáng)能板6的位置，使得太陽(yáng)光總是垂直照射太陽(yáng)能板6。
[0019]傳感模塊I是水平模塊，傳感模塊2是豎直模塊，這兩個(gè)模塊用來(lái)感受光強(qiáng)，輸出電位信號(hào)，經(jīng)過(guò)中央處理系統(tǒng)的處理后，控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)從而調(diào)整太陽(yáng)能板6的位置。
[0020]傳感模塊3可用來(lái)判斷當(dāng)天的時(shí)間是白天還是黑夜，還可判斷各個(gè)方向的光強(qiáng)。中央控制系統(tǒng)通過(guò)分析四方體8外表面兩個(gè)光敏電阻5間的電位信號(hào)來(lái)判斷照射在這兩個(gè)光敏電阻5方向的太陽(yáng)光的強(qiáng)弱；通過(guò)分析四方體8外表面光敏電阻5與處于四方體8中心位置的光敏電阻5間的電位信號(hào)來(lái)判斷是白天還是黑夜，如果電位信號(hào)為0，說(shuō)明此時(shí)為黑夜，要切斷跟蹤器的電源，如果電位信號(hào)不為0，說(shuō)明此時(shí)為白天，則要投入跟蹤器電源。
[0021]所述中央控制系統(tǒng)包括模擬放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和89C52RC單片機(jī)，模擬放大器將感光系統(tǒng)傳送過(guò)來(lái)的電位信號(hào)放大再發(fā)送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器將接收到的電位信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)再輸入到89C52RC單片機(jī)，89C52RC單片機(jī)對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)比較、處理后給電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的指令；
所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括底座3、機(jī)架10和水平導(dǎo)桿11，底座3上設(shè)置有齒輪4，齒輪4上設(shè)置有機(jī)架10，機(jī)架10連接有水平導(dǎo)桿11，水平導(dǎo)桿11兩端連接有太陽(yáng)能板6 ；
所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括I號(hào)步進(jìn)電機(jī)I和2號(hào)步進(jìn)電機(jī)2,1號(hào)步進(jìn)電機(jī)I設(shè)直于底座3下方，帶動(dòng)機(jī)架10在水平方向上轉(zhuǎn)動(dòng)；2號(hào)步進(jìn)電機(jī)2設(shè)置于機(jī)架10上，帶動(dòng)太陽(yáng)能板6在豎直方向上轉(zhuǎn)動(dòng)；
電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)接收到89C52RC單片機(jī)發(fā)出的相應(yīng)指令后帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)向相應(yīng)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而調(diào)整太陽(yáng)能板的位置。通過(guò)以上設(shè)置即可實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能板6的三維立體式轉(zhuǎn)動(dòng)，可以使得太陽(yáng)光始終垂直照射在太陽(yáng)能板3上，極大的提高了太陽(yáng)能的吸收效率。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽(yáng)能全方位自動(dòng)跟蹤器，包括感光系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和太陽(yáng)能板，其特征在于:所述感光系統(tǒng)包括傳感模塊1、傳感模塊2和傳感模塊3，所述傳感模塊I包括4個(gè)光敏電阻、擋板，光敏電阻設(shè)置于擋板上，光敏電阻朝東南西北四個(gè)方向設(shè)置，設(shè)置于東西方向的2個(gè)光敏電阻與4.5V電源串聯(lián),輸出I個(gè)電位信號(hào)；南北方向的2個(gè)光敏電阻與4.5V電源串聯(lián),輸出I個(gè)電位信號(hào)；所述傳感模塊2包括2個(gè)光敏電阻、菱形擋板，光敏電阻設(shè)置于菱形擋板的對(duì)角線上，光敏電阻與4.5V電源串聯(lián)，2個(gè)光敏電阻間輸出I個(gè)電位信號(hào)，4.5V電源處再輸出I個(gè)電位信號(hào)；所述傳感模塊3包括6個(gè)光敏電阻、四方體，其中5個(gè)光敏電阻放置于四方體任意五個(gè)外表面的中心,另一個(gè)光敏電阻內(nèi)置于四方體的中心，整個(gè)四方體暴露于室外，處于一條直線上的三個(gè)光敏電阻與4.5V電源串聯(lián)，另外三個(gè)光敏電阻與4.5V電源串聯(lián),每?jī)蓚€(gè)電阻間輸出一個(gè)電位信號(hào)；以上所述4.5V電源為同一個(gè)電源； 所述中央控制系統(tǒng)包括模擬放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和89C52RC單片機(jī)，模擬放大器將感光系統(tǒng)傳送過(guò)來(lái)的電位信號(hào)放大再發(fā)送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器將接收到的電位信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)再輸入到89C52RC單片機(jī)，89C52RC單片機(jī)對(duì)數(shù)字信號(hào)處理后給電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)指令； 所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括底座、機(jī)架和水平導(dǎo)桿，底座上設(shè)置有齒輪，齒輪上設(shè)置有機(jī)架，機(jī)架連接有水平導(dǎo)桿，水平導(dǎo)桿兩端連接有太陽(yáng)能板； 所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括I號(hào)步進(jìn)電機(jī)和2號(hào)步進(jìn)電機(jī)，I號(hào)步進(jìn)電機(jī)設(shè)置于底座下方，帶動(dòng)機(jī)架在水平方向上轉(zhuǎn)動(dòng)；2號(hào)步進(jìn)電機(jī)設(shè)置于機(jī)架上，帶動(dòng)太陽(yáng)能板的軸在豎直方向上轉(zhuǎn)動(dòng)； 電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)接收到單片機(jī)89C52RC發(fā)出的相應(yīng)指令后帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)向相應(yīng)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而調(diào)整太陽(yáng)能板的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能全方位自動(dòng)跟蹤器，其特征在于:所述擋板設(shè)置于機(jī)架上，菱形擋板設(shè)置于傳感模塊I的中心且與機(jī)架固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能全方位自動(dòng)跟蹤器，其特征在于:所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用CMOS單片型逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能全方位自動(dòng)跟蹤器，其特征在于:還包括人機(jī)交互模塊。
【文檔編號(hào)】G05D3/12GK103901900SQ201410071179
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年3月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月1日
【發(fā)明者】劉明萍, 祝志翔, 王孟飛, 羅光照, 汪慶年 申請(qǐng)人:南昌大學(xué)