本發(fā)明屬于太陽能板自動跟蹤太陽的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種學(xué)習(xí)型時控跟蹤裝置及其跟蹤方法。

背景技術(shù)：

目前，多數(shù)都是采用光敏電阻開關(guān)的光電跟蹤技術(shù)方案來跟蹤太陽能，這種方案的優(yōu)點是靈敏度高，缺點是受天氣的影響較大，如果在稍長的時段里出現(xiàn)烏云遮住太陽或在晚上較亮的閃電時，會導(dǎo)致跟蹤裝置無法跟蹤太陽，甚至引起執(zhí)行機構(gòu)的誤動作。

傳統(tǒng)的太陽能跟蹤技術(shù)僅僅是根據(jù)采集的當(dāng)前光照參數(shù)來決定太陽能板的傾斜角度，完全不考慮不同緯度、不同季節(jié)太陽運行軌跡差異及日照時間差異問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種學(xué)習(xí)型時控跟蹤裝置及其跟蹤方法，利用上一天白天時長作為當(dāng)日跟蹤工作時間并確定跟蹤角度范圍，能自適應(yīng)不同地區(qū)不同季節(jié)日照時間變化及太陽角度變化，徹底擺脫了經(jīng)緯度和時鐘的影響，解決了不同緯度、不同季節(jié)太陽運行軌跡差異及日照時間差異問題，簡單可靠，適應(yīng)性強。

本發(fā)明一種學(xué)習(xí)型時控跟蹤裝置，包括一時控跟蹤控制器，該時控跟蹤控制器一端口連接太陽能電池板的輸出端，用以采集太陽能電池的電壓，該時控跟蹤控制器還連接一行程限位開關(guān)和一電機，通過行程限位開關(guān)及電機來控制太陽能電池板的旋轉(zhuǎn)角度，設(shè)∠a為太陽能電池板的當(dāng)日跟蹤角度，∠b為太陽能電池板的最大轉(zhuǎn)動角度，∠a≤∠b，且該太陽能電池板的跟蹤角度∠a和太陽能電池板的最大轉(zhuǎn)動角度∠b的1/2處均為正南方向，行程限位開關(guān)設(shè)置在太陽能電池板的最大轉(zhuǎn)動角度∠b位于東邊的起始位置，設(shè)該行程限位開關(guān)所在的位置為零基準(zhǔn)位置，利用上一天白天時長t作為當(dāng)日跟蹤工作時間，經(jīng)過計算得到當(dāng)日跟蹤角度∠a，結(jié)合該零基準(zhǔn)位置及跟蹤角度∠a的1/2處位于正南方向的條件，確定了太陽能電池板的當(dāng)日跟蹤旋轉(zhuǎn)的起始點，按設(shè)定步長同步于地球自轉(zhuǎn)速度驅(qū)動電機工作，使得太陽能電池板在前一日的白天時間t內(nèi)自東向西旋轉(zhuǎn)角度∠a，實現(xiàn)對太陽的跟蹤，當(dāng)太陽能電池板旋轉(zhuǎn)至當(dāng)日的終點后，再反向旋轉(zhuǎn)到太陽能電池板當(dāng)日跟蹤角度∠a的1/2處停止，即該太陽能電池板停止在正南方向直到第二天白天，另外，由于安裝的第一天還沒有獲得上一天白天時長作為當(dāng)天跟蹤工作時間，因此，將太陽能電池板朝南固定。

所述的一種學(xué)習(xí)型時控跟蹤裝置的跟蹤方法，包括如下步驟：

步驟1、初始安裝學(xué)習(xí)型時控跟蹤裝置的第一天，將太陽能電池板朝南固定，若為南半球則朝北；

步驟2、連接太陽能電池板輸出端的時控跟蹤控制器，實時采集太陽能電池的電壓，若電壓達(dá)至設(shè)定的電壓閾值，判斷白天開始，時控跟蹤控制器開始記錄當(dāng)天的白天時長t，直至?xí)r控跟蹤控制器采集的太陽能電池的電壓低于閾值，判斷白天結(jié)束，時控跟蹤控制器記錄得到當(dāng)天的白天時長t；

步驟3、當(dāng)白天結(jié)束時，根據(jù)當(dāng)天的白天時長t及地球自轉(zhuǎn)速度計算出當(dāng)天白天太陽方位角變化范圍，將該太陽方位角變化范圍作為太陽能電池板的當(dāng)日跟蹤角度∠a；

步驟4、時控跟蹤控制器根據(jù)太陽能電池的電壓判斷白天是否開始，若判斷白天開始了，時控跟蹤控制器驅(qū)動電機控制太陽能電池板自前一天的停止位置正南方向往東旋轉(zhuǎn)，到達(dá)行程限位開關(guān)所在的零基準(zhǔn)位置；

步驟5、已知步驟3計算得到跟蹤角度∠a和零基準(zhǔn)位置，以及當(dāng)日跟蹤角度∠a的1/2處為正南方向這些條件，得到太陽能電池板當(dāng)日跟蹤旋轉(zhuǎn)的起始點，按設(shè)定步長同步于地球自轉(zhuǎn)速度驅(qū)動電機工作，使得太陽能電池板在前一日的白天時長t內(nèi)自東向西轉(zhuǎn)動角度∠a，實現(xiàn)對太陽的跟蹤；當(dāng)時控跟蹤控制器驅(qū)動電機控制太陽能板旋轉(zhuǎn)至當(dāng)日的終點后，再反向旋轉(zhuǎn)到太陽能電池板當(dāng)日跟蹤角度∠a的1/2處停止，即該太陽能電池板停止在正南方向直到第二天白天；

步驟6、時控跟蹤控制器在判斷白天結(jié)束時，記錄并更新當(dāng)天的白天時長t，根據(jù)更新后的當(dāng)天的白天時長t及地球自轉(zhuǎn)速度計算并更新當(dāng)天的跟蹤角度∠a，返回步驟4。

本發(fā)明利用上一天白天時長作為當(dāng)日跟蹤工作時間并確定太陽能電池板的當(dāng)日跟蹤旋轉(zhuǎn)角度，利用太陽能電池板作為光感器件計量白天時長并決定太陽能電池板的跟蹤啟停，利用行程限位開關(guān)做為方位角基準(zhǔn)，能自適應(yīng)不同地區(qū)不同季節(jié)日照時間變化及太陽角度變化，徹底擺脫了經(jīng)緯度和時鐘的影響。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，成本低；受環(huán)境影響小，運行可靠；無須人工設(shè)置及干預(yù)，自適應(yīng)性強。相比實時偵測式跟蹤系統(tǒng)大為簡化，有效避免了氣候條件及地理環(huán)境造成的影響，可靠性大大提；相比現(xiàn)有固定角度和時長的時控跟蹤方式，其跟蹤精度有顯著提高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的工作原理框圖；

圖2為太陽能板旋轉(zhuǎn)過程示意圖。

以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳述。

具體實施方式

對地表上某一位置而言，不同季節(jié)的白天時長差異挺大，但相鄰兩天的時長差別很小，并且白天太陽方位角變化范圍與白天時長成正比。本發(fā)明的重點在于：將太陽能電池板作為光感器件測量白天時長并決定太陽能電池板的跟蹤啟停，用行程限位開關(guān)作方位角基準(zhǔn)，利用上一天白天時長作為當(dāng)日跟蹤工作時間并確定太陽能電池板的當(dāng)日跟蹤旋轉(zhuǎn)角度，能自適應(yīng)不同地區(qū)不同季節(jié)日照時間變化及太陽角度變化，徹底擺脫了經(jīng)緯度和時鐘的影響。

如圖1、2所示，本發(fā)明一種學(xué)習(xí)型時控跟蹤裝置，包括一時控跟蹤控制器1，該時控跟蹤控制器1一端口連接太陽能電池板的輸出端，用以采集太陽能電池的電壓，該時控跟蹤控制器1還連接行程限位開關(guān)3和電機2，通過行程限位開關(guān)3及電機2來控制太陽能電池板的旋轉(zhuǎn)角度，設(shè)∠a為太陽能電池板的當(dāng)日跟蹤角度，∠b為太陽能電池板的最大轉(zhuǎn)動角度，∠a≤∠b，且該太陽能電池板的跟蹤角度∠a和太陽能電池板的最大轉(zhuǎn)動角度∠b的1/2處均為正南方向，行程限位開關(guān)3設(shè)置在太陽能電池板的最大轉(zhuǎn)動角度∠b位于東邊的起始位置，時控跟蹤控制器1驅(qū)動電機2控制太陽能電池板往東旋轉(zhuǎn)，到東邊的行程限位開關(guān)3時，該行程限位開關(guān)3所在的位置為零基準(zhǔn)位置，利用上一天白天時長t作為當(dāng)日跟蹤工作時間，經(jīng)過計算得到當(dāng)日跟蹤角度∠a，結(jié)合該零基準(zhǔn)位置及跟蹤角度∠a的1/2處位于正南方向的條件，確定了太陽能電池板當(dāng)日跟蹤旋轉(zhuǎn)的起始點，按設(shè)定步長同步于地球自轉(zhuǎn)速度驅(qū)動電機2工作，使得太陽能電池板在前一日的白天時間t內(nèi)自東向西旋轉(zhuǎn)角度∠a，實現(xiàn)對太陽的跟蹤，當(dāng)太陽能電池板旋轉(zhuǎn)至當(dāng)日的終點后，再反向旋轉(zhuǎn)到太陽能電池板當(dāng)日跟蹤角度∠a的1/2處停止，即該太陽能電池板停止在正南方向直到第二天白天，另外，由于安裝的第一天還沒有獲得上一天白天時長作為當(dāng)日跟蹤工作時間，因此，將太陽能電池板朝南固定。

本發(fā)明基于上述學(xué)習(xí)型時控跟蹤裝置的跟蹤方法，包括如下步驟：

步驟1、初始安裝學(xué)習(xí)型時控跟蹤裝置的第一天，將太陽能電池板朝南固定，若為南半球則朝北；

步驟2、連接太陽能電池板輸出端的時控跟蹤控制器1，實時采集太陽能電池的電壓，若電壓達(dá)至設(shè)定的電壓閾值，判斷白天開始，時控跟蹤控制器1開始記錄當(dāng)天的白天時長t，直至?xí)r控跟蹤控制器1采集的太陽能電池的電壓低于閾值，判斷白天結(jié)束，時控跟蹤控制器1記錄得到當(dāng)天的白天時長t（白天開始與結(jié)束期間的時長）；

步驟3、當(dāng)白天結(jié)束時，根據(jù)當(dāng)天的白天時長t及地球自轉(zhuǎn)速度計算出當(dāng)天白天太陽方位角變化范圍，將該太陽方位角變化范圍作為太陽能電池板的當(dāng)日跟蹤角度∠a；

步驟4、時控跟蹤控制器1根據(jù)太陽能電池的電壓判斷白天是否開始，若判斷白天開始了，時控跟蹤控制器1驅(qū)動電機2控制太陽能電池板自前一天的停止位置正南方向往東旋轉(zhuǎn)，到達(dá)行程限位開關(guān)3所在的零基準(zhǔn)位置；

步驟5、已知步驟3計算得到跟蹤角度∠a和零基準(zhǔn)位置，以及跟蹤角度∠a的1/2處為正南方向這些條件，得到太陽能電池板當(dāng)日跟蹤旋轉(zhuǎn)的起始點，按設(shè)定步長同步于地球自轉(zhuǎn)速度驅(qū)動電機2工作，使得太陽能電池板在前一日的白天時長t內(nèi)自東向西轉(zhuǎn)動角度∠a，實現(xiàn)對太陽的跟蹤；當(dāng)時控跟蹤控制器1驅(qū)動電機2控制太陽能板旋轉(zhuǎn)至當(dāng)日的終點后，再反向旋轉(zhuǎn)到太陽能電池板當(dāng)日跟蹤角度∠a的1/2處停止，即該太陽能電池板停止在正南方向直到第二天白天；

步驟6、時控跟蹤控制器1在判斷白天結(jié)束時，記錄并更新當(dāng)天的白天時長t，根據(jù)更新后的當(dāng)天的白天時長t及地球自轉(zhuǎn)速度計算并更新當(dāng)天的跟蹤角度∠a，返回步驟4。

遇到陰雨天或其他極端天氣造成白天時長異常，可通過程序設(shè)置規(guī)避，仍沿用最后一次有效白天時長。

以上所述，僅是本發(fā)明較佳實施例而已，并非對本發(fā)明的技術(shù)范圍作任何限制，故凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何細(xì)微修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。