簡易太陽光跟蹤裝置的製作方法

2023-11-11 22:32:32

專利名稱：簡易太陽光跟蹤裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於太陽光自動跟蹤技術領域，尤其是涉及一種簡易太陽光跟蹤裝置。
背景技術：
傳統的太陽光跟蹤系統大多都採用光感應系統，並且傳統太陽光跟蹤系統一般採用單支柱式結構，也有部分採用園盤式結構的。實際使用過程中，光感應系統不僅精度低； 而且由於光感應系統在有雲彩時會不停地尋找光源，因而造成用電量大的後果；同時雲彩離開時，傳統太陽光跟蹤系統還需一定時間去調準跟蹤，因而在影響發電量的同時，也增加了許多耗電量。綜上，傳統太陽光跟蹤系統存在精度低、成本高、耗電量大、發電量較小等缺陷和不足。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在於針對上述現有技術中的不足，提供一種簡易太陽光跟蹤裝置，其結構簡單、設計合理、使用操作簡便且工作成本低、性能可靠、操作精度高， 能有效解決現有光感應跟蹤系統存在的跟蹤精度低、運營成本高、耗電量大、發電量較小等缺陷和不足。為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是一種簡易太陽光跟蹤裝置，其特徵在於包括支架、太陽能光伏板、供太陽能光伏板安裝且能繞其中心軸線進行180°旋轉的主軸、對太陽能光伏板的俯仰角度進行控制調整的俯仰調整機構、對太陽能光伏板的方位角進行控制調整的水平調整機構和按照預先設置的控制模式對所述水平調整機構進行控制的控制器；所述俯仰調整機構包括固定安裝在支架上的齒盤轉軸、同軸安裝在齒盤轉軸上的齒盤、能繞齒盤轉軸進行90°旋轉且旋轉同時能帶動主軸進行同步旋轉的主軸套和安裝在主軸套與齒盤之間且對主軸進行鎖緊固定的鎖緊機構，所述齒盤上沿圓周方向設置有多個直齒且相鄰兩個直齒之間的夾角相同且齒盤為對主軸的俯仰角度進行計量的簡易式俯仰角度計量裝置，所述主軸套同軸套裝在主軸上且主軸兩端均自主軸套的左右兩端部伸出，所述主軸套安裝齒盤轉軸上；所述水平調整機構包括帶動主軸繞其中心軸線進行旋轉的伺服電機，所述伺服電機的動力輸出軸通過傳動機構與主軸進行傳動連接，所述伺服電機由控制器進行控制且其與控制器相接，所述主軸與主軸套之間通過軸承進行連接，所述太陽能光伏板安裝在主軸的一端。上述簡易太陽光跟蹤裝置，其特徵是所述鎖緊機構包括安裝在主軸套上的荊爪轉軸和能卡裝在齒盤上所設置的直齒上並相應在俯仰方向上對主軸進行鎖緊固定且能繞荊爪轉軸進行90°旋轉的荊爪，所述荊爪底部套裝在荊爪轉軸上，所述荊爪底部與荊爪轉軸之間通過軸承進行連接。上述簡易太陽光跟蹤裝置，其特徵是所述主軸套與齒盤轉軸之間通過軸承進行連接。上述簡易太陽光跟蹤裝置，其特徵是所述伺服電機與主軸之間還安裝有變速機構。上述簡易太陽光跟蹤裝置，其特徵是所述太陽能光伏板安裝在主軸的左端部且變速機構和伺服電機均安裝在主軸的右端部。上述簡易太陽光跟蹤裝置，其特徵是所述支架包括支座和固定安裝在所述支座上的立杆，所述齒盤轉軸安裝在所述立杆的中上部。本發明與現有技術相比具有以下優點1、結構簡單、設計合理、拆裝方便、成本低且使用操作簡便。2、實用價值高，本發明按照事先計算出的太陽高度角數據，由伺服電機控制主軸自轉，通過手動旋轉主軸控制主軸俯仰，二者聯合驅動太陽能光伏板正對太陽光入射光線。 通常使用過程中，伺服電機轉動並通過變速機構帶動主軸以一定角速度繞軸線自旋，由此控制太陽能光伏板在東西方向上的旋轉角度。並且事先根據預先計算出的數據，擬定齒盤各齒間的角度並定製齒盤，實際使用時通過手動調整主軸俯仰到合適位置後，鎖緊荊爪對跟蹤系統的俯仰角進行調整，此時太陽能光伏板正對太陽光入射方向。隨著太陽的東升西落，伺服電機聯合主軸自旋，保證太陽能光伏板時刻跟蹤太陽光入射方向。實際工作過程中，水平方向的旋轉角度由伺服電機和變速機構共同保證，俯仰方向的角度按照預先計算的太陽高度角數據由手動調節主軸俯仰來實現。因而，本發明既保證了跟蹤精度和系統的可靠性，又大大降低了運營成本，降低了耗電量。3、跟蹤過程不受天氣因素的影響，因而更進步提高了裝置的跟蹤精度和工作性能可靠性，且適用範圍寬。4、各部分結構設計合理，主要包括太陽能光伏板、俯仰調整機構、水平調整機構和支架，其採用單極軸進行跟蹤且具體是採用驅動電機驅動主軸自轉實現方向角調整，手動調整主軸實現俯仰角調整，使此單極軸跟蹤裝置始終對準太陽。因而，本發明採用伺服電機調整水平角與手動調整俯仰角的方法進行跟蹤，既降低了運營成本又保證了系統的可靠性，能有效解決傳統光感應系統設備存在的耗電量大、運營成本高等問題。綜上所述，本發明結構簡單、設計合理、使用操作簡便且工作成本低、性能可靠、操作精度高，通過簡單電機驅動和手動調整的跟蹤方法進行太陽光跟蹤，在保證跟蹤精度和設備可靠性的同時能大幅降低運營成本，且能有效解決現有光感應跟蹤系統存在的跟蹤精度低、運營成本高、耗電量大、發電量較小等缺陷和不足。下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。


圖1為本發明的結構示意圖,圖2為圖1的俯視圖。附圖標記說明I-太陽能光伏板4-荊爪；7-伺服電機；10-主軸套。
2-主軸； 5-荊爪轉軸 8-齒盤；
3-齒盤轉軸 6-變速機構 9-支架；
具體實施例方式如圖1、圖2所示，本發明包括支架9、太陽能光伏板1、供太陽能光伏板1安裝且能繞其中心軸線進行180°旋轉的主軸2、對太陽能光伏板1的俯仰角度進行控制調整的俯仰調整機構、對太陽能光伏板1的方位角進行控制調整的水平調整機構和按照預先設置的控制模式對所述水平調整機構進行控制的控制器。所述俯仰調整機構包括固定安裝在支架9 上的齒盤轉軸3、同軸安裝在齒盤轉軸3上的齒盤8、能繞齒盤轉軸3進行90°旋轉且旋轉同時能帶動主軸2進行同步旋轉的主軸套10和安裝在主軸套10與齒盤8之間且對主軸2 進行鎖緊固定的鎖緊機構，所述齒盤8上沿圓周方向設置有多個直齒且相鄰兩個直齒之間的夾角相同且齒盤8為對主軸2的俯仰角度進行計量的簡易式俯仰角度計量裝置，所述主軸套10同軸套裝在主軸2上且主軸2兩端均自主軸套10的左右兩端部伸出，所述主軸套 10安裝齒盤轉軸3上。所述水平調整機構包括帶動主軸2繞其中心軸線進行旋轉的伺服電機7，所述伺服電機7的動力輸出軸通過傳動機構與主軸2進行傳動連接，所述伺服電機7 由控制器進行控制且其與控制器相接，所述主軸2與主軸套10之間通過軸承進行連接，所述太陽能光伏板1安裝在主軸2的一端。本實施例中，所述鎖緊機構包括安裝在主軸套10上的荊爪轉軸5和能卡裝在齒盤8上所設置的直齒上並相應在俯仰方向上對主軸2進行鎖緊固定且能繞荊爪轉軸5進行 90°旋轉的荊爪4，所述荊爪4底部套裝在荊爪轉軸5上，所述荊爪4底部與荊爪轉軸5之間通過軸承進行連接。實際進行安裝時，所述主軸套10與齒盤轉軸3之間通過軸承進行連接。所述伺服電機7與主軸2之間還安裝有變速機構6。所述太陽能光伏板1安裝在主軸2的左端部且變速機構6和伺服電機7均安裝在主軸2的右端部。所述支架9包括支座和固定安裝在所述支座上的立杆，所述齒盤轉軸3安裝在所述立杆的中上部。本發明的工作過程是首先根據預先計算得出的本發明所在地某月某日某時的太陽高度角數據，製成齒盤8 ；實際使用時，手動旋轉主軸2，使主軸2沿齒盤8的外緣做圓周運動，根據齒盤8中各直齒之間的角度計算所需調整的角度範圍，且當轉動到預定俯仰角後鎖緊荊爪4並對主軸2進行固定，進而實現太陽能光伏板1的俯仰角度調節；同時，通過合理選擇伺服電機7，並設定變速機構6的變速比，由伺服電機7通過變速機構6將預定轉速傳至主軸2，從而實現主軸2帶動太陽能光伏板1在要求時間段內不間斷地進行勻速旋轉，時刻保證太陽能光伏板1正對太陽入射光線。隨著一天太陽的東升西落，俯仰調整機構和水平調整機構共同保證太陽能光伏板1時刻跟蹤太陽光入射方向。綜上，本發明主要包括太陽能光伏板1、俯仰調整機構、水平調整機構和支架9，太陽能光伏板1可以根據具體情況製作成矩形、圓形及橢圓等形狀；俯仰調整機構包括齒盤6 和荊爪4 ；水平調整機構與主軸2相連，其包括伺服電機7和變速機構6，變速機構6由一系列齒輪系組成；齒盤8安裝在支架9的立柱上；荊爪4安裝在主軸套10上；支架9底部固定在大地上，上半部分立柱通過齒盤轉軸3連接主軸2，承載整個系統。所述俯仰調整機構調整主軸2的俯仰角，並相應改變太陽能光伏板1的俯仰角；水平調整機構驅動主軸2自旋， 並相應改變太陽能光伏板1的方位角；根據預先計算好的太陽方位角數據，合理選擇伺服電機7並設定變速機構6的變速比，通過驅動電機7驅動主軸2自旋對太陽能光伏板1的方位角進行自動調整，並且手動旋轉主軸2以對太陽能光伏板1的俯仰角進行調整，保證太陽能光伏板1時刻跟蹤太陽光。 以上所述，僅是本發明的較佳實施例，並非對本發明作任何限制，凡是根據本發明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬於本發明技術方案的保護範圍內。
權利要求
1.一種簡易太陽光跟蹤裝置，其特徵在於包括支架(9)、太陽能光伏板(1)、供太陽能光伏板(1)安裝且能繞其中心軸線進行180°旋轉的主軸O)、對太陽能光伏板(1)的俯仰角度進行控制調整的俯仰調整機構、對太陽能光伏板(1)的方位角進行控制調整的水平調整機構和按照預先設置的控制模式對所述水平調整機構進行控制的控制器；所述俯仰調整機構包括固定安裝在支架(9)上的齒盤轉軸(3)、同軸安裝在齒盤轉軸( 上的齒盤 (8)、能繞齒盤轉軸( 進行90°旋轉且旋轉同時能帶動主軸( 進行同步旋轉的主軸套 (10)和安裝在主軸套(10)與齒盤(8)之間且對主軸( 進行鎖緊固定的鎖緊機構，所述齒盤(8)上沿圓周方向設置有多個直齒且相鄰兩個直齒之間的夾角相同且齒盤(8)為對主軸(2)的俯仰角度進行計量的簡易式俯仰角度計量裝置，所述主軸套(10)同軸套裝在主軸(2)上且主軸( 兩端均自主軸套(10)的左右兩端部伸出，所述主軸套(10)安裝齒盤轉軸(3)上；所述水平調整機構包括帶動主軸(2)繞其中心軸線進行旋轉的伺服電機(7)，所述伺服電機⑵的動力輸出軸通過傳動機構與主軸(2)進行傳動連接，所述伺服電機(7)由控制器進行控制且其與控制器相接，所述主軸( 與主軸套(10)之間通過軸承進行連接， 所述太陽能光伏板(1)安裝在主軸O)的一端。
2.按照權利要求1所述的簡易太陽光跟蹤裝置，其特徵在於所述鎖緊機構包括安裝在主軸套(10)上的荊爪轉軸( 和能卡裝在齒盤(8)上所設置的直齒上並相應在俯仰方向上對主軸( 進行鎖緊固定且能繞荊爪轉軸( 進行90°旋轉的荊爪G)，所述荊爪(4) 底部套裝在荊爪轉軸( 上，所述荊爪(4)底部與荊爪轉軸( 之間通過軸承進行連接。
3.按照權利要求1或2所述的簡易太陽光跟蹤裝置，其特徵在於所述主軸套(10)與齒盤轉軸( 之間通過軸承進行連接。
4.按照權利要求1或2所述的簡易太陽光跟蹤裝置，其特徵在於所述伺服電機(7)與主軸(2)之間還安裝有變速機構(6)。
5.按照權利要求4所述的簡易太陽光跟蹤裝置，其特徵在於所述太陽能光伏板(1) 安裝在主軸O)的左端部且變速機構(6)和伺服電機(7)均安裝在主軸O)的右端部。
6.按照權利要求1或2所述的簡易太陽光跟蹤裝置，其特徵在於所述支架(9)包括支座和固定安裝在所述支座上的立杆，所述齒盤轉軸C3)安裝在所述立杆的中上部。
全文摘要
本發明公開了一種簡易太陽光跟蹤裝置，包括支架、太陽能光伏板、供太陽能光伏板安裝且能繞其中心軸線進行180°旋轉的主軸、俯仰調整機構、水平調整機構和按照預先設置的控制模式對水平調整機構進行控制的控制器；俯仰調整機構包括齒盤轉軸、齒盤、繞齒盤轉軸進行90°旋轉且旋轉同時帶動主軸進行同步旋轉的主軸套和對主軸進行鎖緊固定的鎖緊機構；水平調整機構包括帶動主軸繞其中心軸線進行旋轉的伺服電機，伺服電機由控制器進行控制。本發明結構簡單、設計合理、使用操作簡便且工作成本低、性能可靠、操作精度高，能有效解決現有光感應跟蹤系統存在的跟蹤精度低、運營成本高、耗電量大、發電量較小等缺陷和不足。
文檔編號H02N6/00GK102545695SQ201010581508
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月9日 優先權日2010年12月9日
發明者張超, 胡劍峰 申請人:西安大昱光電科技有限公司