一種太陽(yáng)能跟蹤控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種太陽(yáng)能跟蹤控制裝置，包括多個(gè)跟蹤傳感器和電路，電路的輸出端連接至驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，至少兩個(gè)用于測(cè)量方位角，至少兩個(gè)用于測(cè)量高度角，并且任何傳感器均可用于測(cè)量強(qiáng)光，其中每個(gè)跟蹤傳感器由兩段玻璃棒、連接管及光敏傳感器構(gòu)成，其中兩段玻璃棒以連接管包裹相連，并且兩段玻璃棒之間是分隔開(kāi)的，一段玻璃棒的頂端形成聚光太陽(yáng)光進(jìn)口而另一段玻璃棒連接光敏傳感器。采用本發(fā)明的傳感器，能夠更精確地控制陽(yáng)光入射強(qiáng)度，防止光敏元件超溫，系統(tǒng)響應(yīng)快，工作穩(wěn)定性也得到提高，電路性能穩(wěn)定，體積小巧，因而該控制裝置更適用于太陽(yáng)能利用裝置，精度高，很大程度上提高了太陽(yáng)能利用裝置的利用效率。
【專利說(shuō)明】一種太陽(yáng)能跟蹤控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于太陽(yáng)能利用領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)涉及一種太陽(yáng)能跟蹤控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能利用的關(guān)鍵在于太陽(yáng)能裝置對(duì)陽(yáng)光的朝向。當(dāng)太陽(yáng)能裝置能正面朝向陽(yáng)光，使得陽(yáng)光入射方向能垂直于陽(yáng)光收集裝置時(shí)，陽(yáng)光的吸收效率將最高，因而使得太陽(yáng)能利用裝置的效率達(dá)到最大。由于地形和時(shí)間的變化，入射角總是變化的，這就需要裝置能跟蹤太陽(yáng)的移動(dòng)，因而存在對(duì)太陽(yáng)能跟蹤控制裝置的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明開(kāi)發(fā)了一種太陽(yáng)能跟蹤控制裝置，能夠有效地控制太陽(yáng)能裝置的朝向。具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
一種太陽(yáng)能跟蹤控制裝置，包括多個(gè)跟蹤傳感器I和一個(gè)處理電路2，處理電路2的輸出端連接至驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，處理電路的輸入端和多個(gè)跟蹤傳感器相連接，跟蹤傳感器I中的至少兩個(gè)用于測(cè)量方位角，至少另外兩個(gè)用于測(cè)量高度角，并且任何跟蹤傳感器均可用于測(cè)量光強(qiáng)，其特征在于，每個(gè)跟蹤傳感器I由兩段玻璃棒8和10、連接管9及光敏傳感器11構(gòu)成，其中兩段玻璃棒8和10被連接管9包裹相連，并且兩段玻璃棒8和10之間是分隔開(kāi)的，一段玻璃棒8的頂端對(duì)著聚光太陽(yáng)光，使陽(yáng)光進(jìn)入跟蹤傳感器1，而另一段玻璃棒連接光敏傳感器11，探測(cè)太陽(yáng)光并將光強(qiáng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)給處理電路2。
[0004]優(yōu)選地，頂端形成聚光太陽(yáng)光進(jìn)口的那一段玻璃棒8是耐高溫玻璃棒，連接管9外部還設(shè)置有散熱片。
[0005]優(yōu)選地，處理電路2包括方位角電流信號(hào)模塊，高度角電流信號(hào)模塊、光強(qiáng)檢測(cè)電流信號(hào)模塊2-7和供電電路模塊2-8，方位角電流信號(hào)模塊包括方位角測(cè)量電路2-1、方位角比較電路2-2和方位角傳送電路2-3，高度角電流信號(hào)模塊包括高度角測(cè)量電路2-4、高度角比較電路2-5和高度角傳送電路2-6，光強(qiáng)檢測(cè)電流信號(hào)模塊2-7也具有測(cè)量電路2-7-1、比較電路2-7-2和傳送電路2-7-3，傳送電路2_3、2-6、2-7-3均連接至傳感器電路的信號(hào)輸出端，信號(hào)輸出端連接至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其中各測(cè)量電路和傳送電路利用LM324作為處理芯片，而各比較電路利用LM339作為處理芯片。
[0006]更優(yōu)選地，用于測(cè)量方位角的傳感器的輸出端與方位角測(cè)量電路的LM324 (IA)和LM324 (IB)的輸入端2和6引腳電連接，方位角測(cè)量電路的LM324 (IA)和LM324 (IB)的輸出端I和7引腳與方位角比較電路的LM339 (A)的輸入端4和5引腳電連接，方位角比較電路的LM339 (A)的輸出端I引腳與方位角傳送電路的LM324 (2B)的輸入端5引腳電連接，方位角傳送電路輸出端為傳感器電路的方位角檢測(cè)電流信號(hào)輸出端。
[0007]更優(yōu)選地，用于測(cè)量高度角的傳感器的輸出端與高度角測(cè)量電路的LM324 (IC)和LM324 (ID)的輸入端9和13引腳電連接，高度角測(cè)量電路的LM324 (IC)和LM324 (ID)的輸出端8和14引腳與高度角比較電路的LM339 (B)的輸入端6和7引腳電連接，高度角比較電路的LM339 (B)的輸出端2引腳與高度角傳送電路的LM324 (2C)的輸入端9和10引腳電連接，高度角傳送電路的輸出端為傳感器電路的高度角檢測(cè)電流信號(hào)輸出端。
[0008]更優(yōu)選地，用于測(cè)量光強(qiáng)的傳感器的輸出端與光強(qiáng)測(cè)量電路的LM324 (2A)的輸入端2引腳電連接，測(cè)量電路的LM324 (2A)的輸出端I引腳與比較電路的LM339 (C)的輸入端8引腳電連接，比較電路的LM339 (C)的輸出端14引腳與傳送電路的LM324 (2D)的輸入端12引腳電連接，傳送電路的輸出端為傳感器電路的光強(qiáng)檢測(cè)電流信號(hào)輸出端。
[0009]進(jìn)一步，在各傳感器的輸出端與各測(cè)量電路的輸入端之間還串接有發(fā)光二極管。
[0010]進(jìn)一步，各測(cè)量電路的輸入端與輸出端之間設(shè)置有與各LM324并聯(lián)的反饋電阻，并且各反饋電阻串接有微調(diào)電阻R11、R12、R13、R14和R15，用于校正光敏傳感器的工藝偏差。
[0011]進(jìn)一步，方位角比較電路與高度角比較電路中LM339的輸入端接有雙向二極管，同時(shí)LM339還分別串并接有電阻以構(gòu)成遲滯比較器。
[0012]進(jìn)一步，供電電路是采用由D43、D44、D45和D46構(gòu)成的橋式電路作為電源輸入的接入端。
[0013]有益效果:本發(fā)明中所采用的傳感器結(jié)構(gòu)能夠更精確地監(jiān)控陽(yáng)光入射參數(shù)，工作穩(wěn)定性也得到提高，電路性能穩(wěn)定，體積小巧，因而該控制裝置更適用于太陽(yáng)能利用裝置，精度高，很大程度上提高了太陽(yáng)能利用裝置的利用效率。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明的太陽(yáng)能跟蹤控制裝置的模塊圖。
[0015]圖2是控制裝置的結(jié)構(gòu)外觀圖。
[0016]圖3是控制裝置中的傳感器結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖4是控制裝置電路中的方位角電流信號(hào)模塊圖。
[0018]圖5是控制裝置電路中的高度角電流信號(hào)模塊圖。
[0019]圖6是控制裝置電路中的光強(qiáng)檢測(cè)電流信號(hào)模塊圖。
[0020]圖7是控制裝置電路中的供電電路模塊圖。
[0021]在圖中:1跟蹤傳感器模塊；2電路模塊；2_1方位角測(cè)量電路'2-2方位角比較電路；2-3方位角傳送電路；2-4高度角測(cè)量電路；2-5高度角比較電路；2-6高度角傳送電路；2-7光強(qiáng)檢測(cè)電路；2-8供電電路；3數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；4驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；5跟蹤傳感器；6電路板；7聚光太陽(yáng)光進(jìn)口 ；8玻璃棒；9連接管；10玻璃棒；11光敏傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面將結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
[0023]圖1示出本發(fā)明的太陽(yáng)能跟蹤控制裝置的模塊圖。跟蹤傳感器模塊I將電流信號(hào)傳給電路2，電路2將處理過(guò)的信號(hào)傳送到MCU數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3，MCU數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3根據(jù)相應(yīng)的光強(qiáng)、方位角和高度角信號(hào)向驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)4發(fā)送信號(hào)以調(diào)整太陽(yáng)能裝置的方位朝向。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括程序跟蹤部分和步進(jìn)驅(qū)動(dòng)部分，程序跟蹤組分用于在光強(qiáng)不足時(shí)根據(jù)程序計(jì)算太陽(yáng)位置，獲取可能的最大迎光面。在光強(qiáng)足夠時(shí)，信號(hào)被方位角步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路4-1-1和高度角步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路4-2-1接收處理，驅(qū)動(dòng)方位角步進(jìn)電機(jī)4-1-2和高度角步進(jìn)電機(jī)4-2-2運(yùn)作調(diào)整裝置朝向。
[0024]圖2示出了控制裝置的結(jié)構(gòu)外觀。如圖中所見(jiàn)，設(shè)有多個(gè)跟蹤傳感器5，作為一個(gè)實(shí)例，設(shè)置了 4個(gè)跟蹤傳感器，其中左右相對(duì)的兩個(gè)用于測(cè)量方位角并與方位角電流信號(hào)模塊相連，上下相對(duì)的兩個(gè)用于測(cè)量高度角并與高度角電流信號(hào)模塊相連，而其中任何傳感器都可用于測(cè)量光強(qiáng)并與光強(qiáng)檢測(cè)模塊相連。
[0025]圖3示出其中一個(gè)傳感器的結(jié)構(gòu)。傳感器由分開(kāi)的兩段玻璃棒8和10構(gòu)成，玻璃棒外面包裹連接管9，向外的那段玻璃棒8的頂端形成聚光太陽(yáng)光進(jìn)口 7，向內(nèi)的那段玻璃棒10連接光敏傳感器11。玻璃棒8是由耐高溫玻璃制成，連接管9外面還設(shè)置了散熱片，通過(guò)耐高溫玻璃材質(zhì)的玻璃棒、兩段玻璃棒之間的間隙以及散熱片，能夠有效地耐受聚光的高熱量，使光敏傳感器與高熱量隔絕并且及時(shí)將玻璃吸收的熱能散失在環(huán)境中，有效降低傳感器的溫度，從而有利于工作穩(wěn)定性。
[0026]圖4至7示出了控制裝置電路中的方位角電流信號(hào)模塊、高度角電流信號(hào)模塊、光強(qiáng)檢測(cè)電流信號(hào)模塊和供電電路模塊。
[0027]如圖4所示，方位角電流信號(hào)模塊包括方位角測(cè)量電路2-1、方位角比較電路2-2和方位角傳送電路2-3。方位角測(cè)量電路2-1的LM324 (IA)和LM324 (IB)輸出端I和7引腳與方位角比較電路2-2的LM339 (A)輸入端4和5引腳電連接，方位角比較器LM339
(A)的輸出端I引腳與方位角傳送電路2-3的LM324(2B)輸入端5引腳電連接，方位角傳送電路2-3輸出端為傳感器電路2的方位角檢測(cè)電流信號(hào)輸出端。
[0028]如圖5所示，高度角電流信號(hào)模塊包括高度角測(cè)量電路2-4、高度角比較電路2-5和高度角傳送電路2-6。高度角測(cè)量電路2-4的LM324(1C)和LM324(1D)的輸出端8和14引腳與高度角比較電路2-5的LM339 (B)輸入端6和7引腳電連接，高度角比較器(LM339)
(B)的輸出端2引腳與高度角傳送電路2-6的LM324(2C)輸入端9和10引腳電連接，高度角傳送電路2-6的輸出端為傳感器電路2的高度角檢測(cè)電流信號(hào)輸出端。
[0029]如圖6所示，光強(qiáng)檢測(cè)電路2-7包括測(cè)量電路、比較電路、傳送電路，測(cè)量電路的LM324 (2A)輸出端I引腳與比較電路的LM339 (C)輸入端8引腳電連接，比較電路的LM339輸出端14引腳與傳送電路的LM324 (2D)輸入端12引腳電連接，傳送電路的輸出端為傳感器電路2的光強(qiáng)檢測(cè)電流信號(hào)輸出端。
[0030]如圖7所示，供電電路模塊2-8用來(lái)給所用到的芯片LM324、LM339提供電源和一些保護(hù)措施。供電電路模塊2-8與電路制造成一體，以雙絞線接出連接控制室電源給電路提供24V直流電。供電電路采用橋式電路，從而無(wú)需擔(dān)心24V電源極性接反問(wèn)題，具有安全保護(hù)作用。
[0031]由圖4至7可見(jiàn)，本發(fā)明的電路具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、在光敏傳感器輸出端串接發(fā)光二極管(LED1，LED2，LED3，LED4，LED5)可以輔助判斷光敏傳感器工作狀況；
2、在光敏測(cè)量電路反饋電阻中分別串接微調(diào)電阻R11、Rl2、Rl3、R14和R15，用來(lái)校準(zhǔn)
光敏工藝偏差；
3、方位角比較電路與高度角比較電路中LM339輸入端接入雙向二極管保護(hù)電壓比較器的輸入，同時(shí)采用遲滯比較器(由LM339串并接電阻構(gòu)成)用以設(shè)定有效動(dòng)作閾值，避免系統(tǒng)一直響應(yīng)； 4、傳感器電路中方位角傳送電路和高度角傳送電路信號(hào)輸出采用0-20ma電流信號(hào)傳輸，可以適合遠(yuǎn)距離應(yīng)用，信號(hào)不失真，同時(shí)節(jié)約成本；
5、供電簡(jiǎn)單安全，只需要在控制室通過(guò)一根雙絞線遠(yuǎn)距離給電路提供24V直流電，接到供電電路的二極管D44和D45上，采用橋式電路(D43，D44，D45，D46)也無(wú)需擔(dān)心24V直流電源極性接反問(wèn)題，具有安全保護(hù)作用；
6、安裝方便，整個(gè)傳感器電路板可以封裝在一個(gè)盒子里，只需將光敏傳感器電流信號(hào)接入電路板即可使用，也可以起到防水防曬的效果。
[0032]上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作了詳細(xì)的說(shuō)明，但是本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，在所屬【技術(shù)領(lǐng)域】普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽(yáng)能跟蹤控制裝置，包括多個(gè)跟蹤傳感器(1)和一個(gè)處理電路(2)，處理電路(2)的輸出端連接至驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，處理電路的輸入端和多個(gè)跟蹤傳感器相連接，跟蹤傳感器(1)中的至少兩個(gè)用于測(cè)量方位角，至少另外兩個(gè)用于測(cè)量高度角，并且任何跟蹤傳感器均可用于測(cè)量光強(qiáng)，其特征在于，每個(gè)跟蹤傳感器(1)由兩段玻璃棒(8、10)、連接管(9)及光敏傳感器(11)構(gòu)成，其中兩段玻璃棒(8、10)被連接管(9)包裹相連，并且兩段玻璃棒(8、10)之間是分隔開(kāi)的，一段玻璃棒(8)的頂端對(duì)著聚光太陽(yáng)光，使陽(yáng)光進(jìn)入跟蹤傳感器(1)，而另一段玻璃棒連接光敏傳感器(11)，探測(cè)太陽(yáng)光并將光強(qiáng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)給處理電路(2)。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能跟蹤控制裝置，其特征在于，頂端形成聚光太陽(yáng)光進(jìn)口的那一段玻璃棒(8)是耐高溫玻璃棒，連接管(9)外部還設(shè)置有散熱片。
3.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能跟蹤控制裝置，其特征在于，處理電路(2)包括方位角電流信號(hào)模塊，高度角電流信號(hào)模塊、光強(qiáng)檢測(cè)電流信號(hào)模塊(2-7)和供電電路模塊(2-8)，方位角電流信號(hào)模塊包括方位角測(cè)量電路(2-1)、方位角比較電路(2-2)和方位角傳送電路(2-3)，高度角電流信號(hào)模塊包括高度角測(cè)量電路(2-4)、高度角比較電路(2-5)和高度角傳送電路(2-6)，光強(qiáng)檢測(cè)電流信號(hào)模塊(2-7)也具有測(cè)量電路(2-7-1)、比較電路(2-7-2 )和傳送電路(2-7-3 )，傳送電路(2-3 )、( 2-6 )、( 2-7-3 )均連接至傳感器電路的信號(hào)輸出端，信號(hào)輸出端連接至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其中各測(cè)量電路和傳送電路利用LM324作為處理芯片，而各比較電路利用LM339作為處理芯片。
4.如權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)能跟蹤控制裝置，其特征在于，用于測(cè)量方位角的傳感器的輸出端與方位角測(cè)量電路的LM324 (IA)和LM324 (IB)的輸入端2和6引腳電連接，方位角測(cè)量電路的LM324 (IA)和LM324 (IB)的輸出端I和7引腳與方位角比較電路的LM339(A)的輸入端4和5引腳電連接，方位角比較電路的LM339 (A)的輸出端I引腳與方位角傳送電路的LM324 (2B)的輸入端5引腳電連接,方位角傳送電路輸出端為傳感器電路的方位角檢測(cè)電流信號(hào)輸出端。
5.如權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)能跟蹤控制裝置，其特征在于，用于測(cè)量高度角的傳感器的輸出端與高度角測(cè)量電路的LM324 (IC)和LM324 (1D)的輸入端9和13引腳電連接，高度角測(cè)量電路的LM324 (IC)和LM324 (ID)的輸出端8和14引腳與高度角比較電路的LM339 (B)的輸入端6和7引腳電連接，高度角比較電路的LM339 (B)的輸出端2引腳與高度角傳送電路的LM324 (2C)的輸入端9和10引腳電連接，高度角傳送電路的輸出端為傳感器電路的高度角檢測(cè)電流信號(hào)輸出端。
6.如權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)能跟蹤控制裝置，其特征在于，用于測(cè)量光強(qiáng)的傳感器的輸出端與光強(qiáng)測(cè)量電路的LM324 (2A)的輸入端2引腳電連接，測(cè)量電路的LM324 (2A)的輸出端I引腳與比較電路的LM339 (C)的輸入端8引腳電連接，比較電路的LM339 (C)的輸出端14引腳與傳送電路的LM324 (2D)的輸入端12引腳電連接，傳送電路的輸出端為傳感器電路的光強(qiáng)檢測(cè)電流信號(hào)輸出端。
7.如權(quán)利要求3至6中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能跟蹤控制裝置，其特征在于，在各傳感器的輸出端與各測(cè)量電路的輸入端之間還串接有發(fā)光二極管。
8.如權(quán)利要求3至6中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能跟蹤控制裝置，其特征在于，各測(cè)量電路的輸入端與輸出端之間設(shè)置有與各LM324并聯(lián)的反饋電阻，并且各反饋電阻串接有微調(diào)電阻Rll、R12、R13、R14和R15，用于校正光敏傳感器的工藝偏差。
9.如權(quán)利要求3至6中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能跟蹤控制裝置，其特征在于，方位角比較電路與高度角比較電路 中LM339的輸入端接有雙向二極管，同時(shí)LM339還分別串并接有電阻以構(gòu)成遲滯比較器。
10.如權(quán)利要求3至6中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能跟蹤控制裝置，其特征在于，供電電路是采用由D43、D44、D45和D46構(gòu)成的橋式電路作為電源輸入的接入端。
【文檔編號(hào)】G05D3/12GK103970151SQ201410204153
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月15日
【發(fā)明者】朱正林, 劉巍, 楊東升, 杜鑫, 王啟棟 申請(qǐng)人:南京工程學(xué)院