一種自動太陽能跟蹤裝置製造方法
2023-06-06 21:37:06 2
一種自動太陽能跟蹤裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種自動太陽能跟蹤裝置包括：太陽能利用裝置，定位太陽與執行模塊的相對位置的檢測模塊、控制太陽能利用裝置狀態的控制模塊、使太陽能利用裝置動作的執行模塊、基座，檢測模塊連接控制模塊，控制模塊連接執行模塊，執行模塊連接基座。上述自動太陽能跟蹤裝置最大限度的利用太陽光能，經實驗測得,比固定式太陽能提高30%的發電量。並且，工作可靠穩定，精確追蹤太陽，佔用空間小，可以廣泛應用於太陽能發電站、太陽能路燈以及所有固定式太陽能電池板中。
【專利說明】—種自動太陽能跟蹤裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及太陽能技術和自動化控制【技術領域】，尤其是一種自動太陽能跟蹤裝置。
【背景技術】
[0002]能源短缺是當今社會面臨的一大嚴峻問題。根據目前國際上通行的能源預測，石油資源將在40年內枯竭，天然氣資源將在60年內用光，煤炭資源也只能使用220年。於是，充分利用現有資源和開發新能源成為解決能源問題的關鍵，而太陽能的開發利用日益受到人們的關注。但是，目前的太陽能電池板的放置位置都大多是固定不變的，而一天當中太陽與太陽能電池板的相對位置是時刻變化的，這也就無法保證太陽能電池板時刻受到陽光直射，從而使太陽光能的利用率大大降低。
實用新型內容
[0003]鑑於上述狀況，有必要提供一種可以自動跟蹤太陽能跟蹤裝置。
[0004]為解決上述技術問題，提供一種自動太陽能跟蹤裝置包括:太陽能利用裝置，定位太陽與執行模塊的相對位置的檢測模塊、控制太陽能利用裝置狀態的控制模塊、使太陽能利用裝置動作的執行模塊、基座，檢測模塊連接控制模塊，控制模塊連接執行模塊，執行模塊連接基座。
[0005]檢測模塊，包括平臺 、遮陽板和光電傳感器，遮陽板通過支架架設在平臺的上部空間，光電傳感器設置在平臺上，光電傳感器連接控制模塊。
[0006]檢測模塊中設置有兩個遮陽板。
[0007]檢測模塊中設置有兩個光電傳感器。
[0008]檢測模塊設置在太陽能利用裝置的邊緣。
[0009]執行模塊包括水平動作機構，俯仰動作機構，水平動作機構連接俯仰動作機構。
[0010]俯仰動作機構設置在基座上。
[0011]水平動作機構包括水平支撐臂、步進電機和驅動步進電機的晶片，步進電機連接晶片，晶片連接控制模塊，步進電機和晶片設置在水平支撐臂上，水平支撐臂上端與太陽能利用裝置轉動連接。
[0012]俯仰動作機構包括俯仰支撐臂、步進電機和驅動步進電機的晶片，步進電機連接晶片，晶片連接控制模塊，步進電機和晶片設置在俯仰支撐臂上，俯仰支撐臂上端與水平支撐臂下端轉動連接，俯仰支撐臂下端連接基座。
[0013]本實用新型自動太陽能跟蹤裝置，通過檢測模塊、控制模塊、執行模塊的配合作用，工作時自動使太陽能利用裝置一直保持陽光直射狀態，最大限度的利用太陽光能，經實驗測得，比固定式太陽能提高30%的發電量。並且，工作可靠穩定，精確追蹤太陽，佔用空間小，可以廣泛應用於太陽能發電站、太陽能路燈以及所有固定式太陽能電池板中。同時，還可以將本系統應用到太陽能熱水器、太陽能灶等處。【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型太陽能跟蹤裝置跟蹤工作示意圖。
[0015]圖2是本實用新型太陽能跟蹤裝置的示意圖。
[0016]圖3是本實用新型太陽能跟蹤裝置的光電傳感器檢測電路。
[0017]圖4是本實用新型太陽能跟蹤裝置的位置傳感器檢測電路。
[0018]圖5是本實用新型太陽能跟蹤裝置的總控制電路。
[0019]圖6是本實用新型太陽能跟蹤裝置的步進電機驅動電路
[0020]其中，太陽能利用裝置1、檢測模塊2、遮陽板21，光電傳感器22，平臺23、控制模塊3，執行模塊4、水平支撐臂41、俯仰支撐臂42，步進電機43、基座5。
【具體實施方式】
[0021]下面將結合附圖及實施例對本實用新型自動跟蹤太陽能跟蹤裝置作進一步的詳細說明。
[0022]請參見圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6，及本實用新型實施例1。
[0023]實施例1
[0024]一種自動太陽能跟蹤裝置參見圖1、圖2，其包括:太陽能利用裝置1，定位太陽與執行模塊的相對位置的檢測模塊2、控制太陽能利用裝置狀態的控制模塊3、使太陽能利用裝置動作的執行模塊4、基座5，檢測模塊連接控制模塊，控制模塊連接執行模塊，執行模塊
連接基座。
[0025]檢測模塊，包括平臺23、遮陽板21和光電傳感器22，遮陽板21通過支架架設在平臺的上部空間，光電傳感器設置在平臺23上，光電傳感器22連接控制模塊3。
[0026]檢測模2塊設置在太陽能利用裝置I的邊緣。
[0027]陽光透過遮陽板會產生影子，而且影子的方向沿著太陽光線直射的方向。根據這一原理，本系統採用雙遮陽板與雙光電傳感器配合作用，精確定位太陽與執行模塊的相對位置。
[0028]在水平方向上，當太陽光線直射太陽能利用裝置時，遮陽板的陰影完全遮住光電傳感器；在俯仰方向上，當太陽光線直射太陽能利用裝置時，遮陽板的陰影完全遮住光電傳感器。當兩個光電傳感器同時完全處在陰影下時，太陽能利用裝置處在陽光直射狀態下。
[0029]雙光電傳感器檢測電路主要由光電傳感器、電阻、電位器以及LM393晶片組成。當光電傳感器接受的光照強度大於設定值時，LM393晶片-1NT管腳電位低於+IN管腳電位，此時，LM393晶片OUT管腳輸出高電平；當光電傳感器接受的光照強度小於設定值時，LM393晶片-1NT管腳電位高於+IN管腳電位，此時，LM393晶片OUT管腳輸出低電平。LM393晶片-1NT管腳和+IN管腳分別與單片機的P2.0和P2.1 口相連。兩光電傳感器的檢測電路如圖3所示。
[0030]根據太陽的運動軌跡，執行模塊在水平方向上的轉動角度為180度，執行模塊水平方向上裝有兩個位置傳感器，用來限定執行模塊的水平運動範圍；執行模塊在俯仰方向上的轉動角度為90度，執行模塊俯仰方向上也裝有兩個位置傳感器，用來限定執行模塊的的俯仰運動範圍。[0031]位置傳感器由四個輕觸開關組成，輕觸開關的一段與地線相連，另一端與單片機的P2.2-P2.5 口相連。當執行模塊碰到一輕觸開關後，單片機與其相對應的P2 口就被置為低電平，單片機檢測到低電平後就會控制步進電機動作。位置傳感器的檢測電路如圖4所
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[0032]控制模塊以單片機為核心，對檢測模塊傳遞的信號做出處理，進而控制執行模塊追蹤太陽；檢測模塊包括光電檢測和位置檢測，以確定執行模塊與太陽的位置關係；執行模塊用以太陽能利用裝置，根據控制模塊傳遞的控制信號動作，使太陽能利用裝置全程追蹤太陽。
[0033]控制模塊以一片Atmel公司的STC89c52晶片為核心,接受檢測模塊傳遞的信號後，通過對信號處理使執行模塊的兩個步進電機動作，從而保證太陽能利用裝置接受最大強度光照。控制模塊中應用的單片機系統由STC89C52RC晶片、供電電路、復位電路、晶振電路四部分組成，控制模塊的原理圖如圖5所示。
[0034]控制模塊的工作方式如下所述:
[0035]晴天時:如圖2所示，如果第一遮陽板的陰影沒有遮住第一光電傳感器，說明太陽能利用裝置在水平方向上沒有達到太陽直射，控制模塊接收到此時第一光電傳感器傳遞的信號後會控制執行模塊水平方向上的電機轉動，直到第一遮陽板的陰影完全遮住第一光電傳感器，水平方向上的電機才停止轉動，使太陽能利用裝置在水平方向上達到太陽直射；如果第二遮陽板5的陰影沒有遮住第二光電傳感器，說明太陽能利用裝置在俯仰方向上沒有達到太陽直射，控制模塊接收到此時第二光電傳感器傳遞的信號後會控制執行模塊俯仰方向上的電機轉動，直到第二遮陽板的陰影完全遮住第二光電傳感器，俯仰方向上的電機才停止轉動，使太陽能利用裝置在俯仰方向上達到太陽直射。
[0036]陰天時:當太陽光照強度低於設定值時，檢測光照強度的光電傳感器將信號傳遞給控制模塊，控制模塊會使本系統停止工作，從而使本系統不受天氣影響。
[0037]水平方向上執行模塊的運動軌跡:從早晨到晚上，太陽的運動軌跡是自東向西，執行模塊的初始設定軌跡也是自東向西，初始設定位置是朝向東方的。晚上，執行裝置是朝向西方的，第二天早晨，朝向西方的執行裝置會繼續自東向西轉動一定角度觸動第一位置傳感器，控制模塊接受到第一位置傳感器的信號後會使執行模塊在水平方向上復位，從而使執行模塊一直追蹤太陽自東向西轉動。
[0038]俯仰方向上執行模塊的運動軌跡:從早晨到中午，太陽的運動軌跡是自低到高，從中午到晚上，太陽的運動軌跡是自高到低。從早晨到中午，執行模塊跟隨太陽自低到高轉動；從中午到晚上，執行模塊首先會繼續自低到高轉動一定角度觸動第二位置傳感器，控制模塊接受到第二位置傳感器的信號後會使執行模塊跟隨太陽自高到低運動；第二天早晨，執行模塊首先會繼續自高到低轉動一定角度觸動第三位置傳感器，控制模塊接受到第三位置傳感器的信號後會使執行模塊跟隨太陽自低到高運動。
[0039]執行模塊包括水平動作機構，俯仰動作機構，水平動作機構連接俯仰動作機構。
[0040]俯仰動作機構設置在基座5上。
[0041]水平動作機構包括水平支撐臂41、步進電機43和驅動步進電機的晶片，步進電機連接晶片，晶片連接控制模塊，步進電機和晶片設置在水平支撐臂上，水平支撐臂上端與太陽能利用裝置轉動連接。[0042]俯仰動作機構包括俯仰支撐臂42、步進電機43和驅動步進電機的晶片，步進電機43連接晶片，晶片連接控制模塊3，步進電機43和晶片設置在俯仰支撐臂上，俯仰支撐臂42上端與水平支撐臂41下端轉動連接，俯仰支撐臂下端連接基座5。
[0043]為了使執行模塊帶動太陽能利用裝置全程追蹤太陽，執行模塊必須能夠在水平和俯仰兩個方向轉動，以滿足太陽水平方向:東-西，俯仰方向:低-高-低的運動特點。因此，執行模塊裝有兩個步進電機，通過兩個步進電機的配合轉動實現執行模塊在水平跟俯仰方向上的運動，從而實現全程追蹤太陽。
[0044]兩步進電機由兩個ULN2003晶片驅動，兩驅動晶片與控制模塊中單片機的PO 口相連接。其中，P0.0-P0.3控制水平方向上的步進電機，P0.4-P0.8控制俯仰方向上的步進電機，在單片機的控制信號下實現轉動或停止。兩步進電機的驅動電路如圖6所示。
[0045]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，並非對本實用新型作任何形式上的限制，雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本實用新型，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本實用新型技術方案範圍內，當可利用上述揭示的技術內容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本實用新型技術方案內容，依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本實用新型技術方案的範圍內。
【權利要求】
1.一種自動太陽能跟蹤裝置包括:太陽能利用裝置、基座，其特徵在於:還包括定位太陽與執行模塊的相對位置的檢測模塊、控制太陽能利用裝置狀態的控制模塊、使太陽能利用裝置動作的執行模塊、基座，檢測模塊連接控制模塊，控制模塊連接執行模塊，執行模塊連接基座，所述檢測模塊，包括平臺、遮陽板和光電傳感器，遮陽板通過支架架設在平臺的上部空間，光電傳感器設置在平臺上，光電傳感器連接控制模塊，所述執行模塊包括水平動作機構，俯仰動作機構，水平動作機構連接俯仰動作機構，所述俯仰動作機構設置在基座上，所述水平動作機構包括水平支撐臂、步進電機和驅動步進電機的晶片，步進電機連接晶片，晶片連接控制模塊，步進電機和晶片設置在水平支撐臂上，水平支撐臂上端與太陽能利用裝置轉動連接，所述俯仰動作機構包括俯仰支撐臂、步進電機和驅動步進電機的晶片，步進電機連接晶片，晶片連接控制模塊，步進電機和晶片設置在俯仰支撐臂上，俯仰支撐臂上端與水平支撐臂下端轉動連接，俯仰支撐臂下端連接基座。
2.如權利要求1所述的一種自動太陽能跟蹤裝置，其特徵在於:所述檢測模塊中設置有兩個遮陽板。
3.如權利要求1所述的一種自動太陽能跟蹤裝置，其特徵在於:所述檢測模塊中設置有兩個光電傳感器。
4.如權利要求1所述的一種自動太陽能跟蹤裝置，其特徵在於:所述檢測模塊設置在太陽能利用裝置的邊緣。
【文檔編號】G05D3/12GK203422670SQ201320568366
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年9月12日 優先權日:2013年9月12日
【發明者】趙子浩 申請人:趙子浩