自動跟蹤太陽能裝置的製作方法

2023-06-06 01:32:46

專利名稱：自動跟蹤太陽能裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種太陽能設備。
背景技術：
隨著經濟的迅猛發展，石油、煤炭等不可再生能源的儲量越來越少，價格越來越高。作為重要的清潔能源之一，目前利用太陽能的技術研究、技術開發正在全球迅猛發展，太陽能熱水器、太陽能電池、太陽灶等設備得到了廣泛的應用。現有技術的太陽能熱水器、太陽能電池、太陽灶等設備的受光面，並不能隨太陽的移動而變換受光傾角，大大降低了受熱效率，制約了太陽能設備的推廣應用。

發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是提供一種結構簡單、控制方便的自動跟蹤太陽能裝置。
為實現上述目的，本實用新型的技術方案是自動跟蹤太陽能裝置，包括吸收太陽光能的光吸收裝置，安裝光吸收裝置的支架；所述太陽能裝置還設有太陽光線跟隨裝置，所述太陽光線跟隨裝置包括測量入射太陽光線位置變化的光位傳感器，所述光位傳感器固定安裝在所述光吸收裝置的入射光線通路上，所述支架上設有由光位傳感器控制的光吸收裝置的擺動裝置和俯仰裝置。
作為一種改進，所述光位傳感器包括傳感器基座，所述傳感器基座上沿光線移動測量方向安裝有在相同感光條件下具有相同輸出的第一光敏元件和第二光敏元件，所述第一光敏元件和第二光敏元件之間設有與光線平行且垂直於光線移動方向的隔光元件，所述第一光敏元件和第二光敏元件對稱設置在所述隔光元件的兩側；所述第一光敏元件和第二光敏元件分別與輸出偏移信號的第一比較電路電連接，所述第一光敏元件和第二光敏元件的照射光線通路上設有在設定位置使所述第一光敏元件和第二光敏元件工作在非光照狀態下的遮光元件；所述傳感器基座上與第一光敏元件和第二光敏元件連線垂直的方向設有在相同感光條件下具有相同輸出的第三光敏元件和第四光敏元件，所述第三光敏元件和第四光敏元件之間也設有與第三光敏元件和第四光敏元件連線垂直的隔光元件，所述第三光敏元件和第四光敏元件對稱設置在所述隔光元件的兩側；所述第三光敏元件和第四光敏元件也分別與輸出垂向偏移信號的第二比較電路電連接，所述第三光敏元件和第四光敏元件的照射光線通路上設有在設定位置使所述第三光敏元件和第四光敏元件工作在非光照狀態下的遮光元件。
作為一種改進，所述第一比較電路為橋式比較電路，第一光敏元件和第二光敏元件為橋式比較電路的兩個橋臂且具有公共接點，所述橋式比較電路的另兩個橋臂為電阻並且同樣具有公共接點；所述第二比較電路為橋式比較電路，第三光敏元件和第四光敏元件為橋式比較電路的兩個橋臂且具有公共接點，所述橋式比較電路的另兩個橋臂為電阻並且同樣具有公共接點。
作為一種改進，所述支架為四面體框架，且每個面均由杆件組成三角形桁架，所述四面體框架包括作為光吸收裝置俯仰轉軸的水平橫杆和與水平橫杆垂直且作為光吸收裝置隨太陽由東向西擺動轉軸的擺動縱杆，所述光吸收裝置鉸接在擺動縱杆上。
作為一種進一步的改進，所述擺動裝置包括可轉動的螺杆，由螺杆帶動的螺杆套，所述螺杆套與所述光吸收裝置之間設有使所述光吸收裝置繞擺動縱杆轉動的鉸接點，所述螺杆由伺服電機驅動；所述俯仰裝置包括與水平橫杆空間垂直的螺杆，由螺杆帶動的螺杆套，所述螺杆套與支架之間設有使支架繞水平橫杆轉動的鉸接點，所述螺杆由伺服電機驅動。
作為一種改進，所述光吸收裝置為太陽能熱水器吸熱管組、或太陽能電池、或太陽灶。
由於採用上述技術方案，自動跟蹤太陽能裝置，包括吸收太陽光能的光吸收裝置，安裝光吸收裝置的支架；所述太陽能裝置還設有太陽光線跟隨裝置，所述太陽光線跟隨裝置包括測量入射太陽光線位置變化的光位傳感器，所述光位傳感器固定安裝在所述光吸收裝置的入射光線通路上，所述支架上設有由光位傳感器控制的光吸收裝置的擺動裝置和俯仰裝置；本實用新型利用光位傳感器，給控制系統提供一個光位信號，並輸出給執行電動機，使得光吸收裝置做出調整，無論太陽角度如何變化，系統將隨時跟蹤調整，並保證光吸收裝置正對太陽，使光吸收裝置達到高溫輸出的效果，效率是普通太陽能裝置的3-5倍。


圖1是本實用新型實施例的結構示意圖；圖2是本實用新型實施例光位傳感器的安裝示意圖；圖3是本實用新型實施例光位傳感器的結構示意圖；圖4是圖3的A-A向視圖；圖5是圖3的B-B向視圖；圖6、圖7和圖8是本實用新型實施例光位傳感器的工作原理圖；圖9是本實用新型實施例第一比較電路的電氣原理圖；圖10是本實用新型實施例第一比較電路的另一電氣原理圖；圖11是本實用新型實施例第二比較電路的電氣原理圖；圖12是本實用新型實施例第二比較電路的另一電氣原理圖。
具體實施方式
如圖1、圖2所示，自動跟蹤太陽能裝置，包括吸收太陽光能的光吸收裝置1，安裝光吸收裝置1的支架5；所述太陽能裝置還設有太陽光線跟隨裝置，所述太陽光線跟隨裝置包括測量入射太陽光線位置變化的光位傳感器41，所述光位傳感器41固定安裝在所述光吸收裝置1的入射光線通路上，所述支架5上設有由光位傳感器41控制的光吸收裝置1的擺動裝置和俯仰裝置。
如圖3、圖4、圖5所示，所述光位傳感器41包括傳感器基座41a，所述傳感器基座41a上沿光線移動測量方向安裝有在相同感光條件下具有相同輸出的第一光敏元件41b和第二光敏元件41b』，所述第一光敏元件41b和第二光敏元件41b』之間設有與光線平行且垂直於光線移動方向的隔光元件41c，所述第一光敏元件41b和第二光敏元件41b』對稱設置在所述隔光元件41c的兩側；所述第一光敏元件41b和第二光敏元件41b』分別與輸出偏移信號的第一比較電路電連接，所述第一光敏元件41b和第二光敏元件41b』的照射光線通路上設有在設定位置使所述第一光敏元件41b和第二光敏元件41b』工作在非光照狀態下的遮光元件41f；所述傳感器基座41a上與第一光敏元件41b和第二光敏元件41b』連線垂直的方向設有在相同感光條件下具有相同輸出的第三光敏元件41d和第四光敏元件41d』，所述第三光敏元件41d和第四光敏元件41d』之間也設有與第三光敏元件41d和第四光敏元件41d』連線垂直的隔光元件41e，所述第三光敏元件和第四光敏元件對稱設置在所述隔光元件41e的兩側；所述第三光敏元件41d和第四光敏元件41d』也分別與輸出垂向偏移信號的第二比較電路電連接，所述第三光敏元件41d和第四光敏元件41d』的照射光線通路上設有在設定位置使所述第三光敏元件41d和第四光敏元件41d』工作在非光照狀態下的遮光元件41f。
如圖9和圖11所示，所述第一比較電路為橋式比較電路，第一光敏元件41b和第二光敏元件41b』為橋式比較電路的兩個橋臂且具有公共接點，所述橋式比較電路的另兩個橋臂R1、R2為電阻並且同樣具有公共接點；所述第二比較電路為橋式比較電路，第三光敏元件41d和第四光敏元件41d』為橋式比較電路的兩個橋臂且具有公共接點，所述橋式比較電路的另兩個橋臂R1′、R2′為電阻並且同樣具有公共接點。當然，如圖10和圖12所示，兩個橋臂R1、R2和R1′、R2′也可以採用可調電阻的兩段作為橋臂電阻，這樣更容易調整比較電路的零點。
光位傳感器的工作原理如下如圖6、圖7和圖8所示，在光線與隔光元件平行時，所述第一光敏元件和第二光敏元件被遮光元件41e遮擋，從而具有相同的感光條件，此時比較電路為零輸出；一旦光照發生偏移，第一光敏元件和第二光敏元件的感光條件發生變化，比較電路的平衡打破，於是就輸出相應的偏移信號，該信號可以輸出給安裝本實用新型的擺動裝置，通過動力裝置調整光吸收裝置1的朝向，直到本實用新型的比較電路輸出為零；同樣，第三光敏元件和第四光敏元件可控制俯仰裝置調整光光吸收裝置1俯仰角度。
如圖1所示，所述支架5為四面體框架，且每個面均由杆件組成三角形桁架，所述四面體框架包括作為光吸收裝置1俯仰轉軸的水平橫杆51和與水平橫杆垂直且作為光吸收裝置1隨太陽由東向西擺動轉軸的擺動縱杆52，所述光吸收裝置1鉸接在擺動縱杆52上。
所述擺動裝置包括可轉動的螺杆52a，由螺杆52a帶動的螺杆套52b，所述螺杆套52b與所述光吸收裝置1之間設有使所述光吸收裝置1繞擺動縱杆52轉動的鉸接點52c，所述螺杆52a由伺服電機52d驅動；所述俯仰裝置包括與水平橫杆51空間垂直的螺杆51a，由螺杆51a帶動的螺杆套51b，所述螺杆套51b與支架5之間設有使支架5繞水平橫杆51轉動的鉸接點51c，所述螺杆51a由伺服電機51d驅動。
本實用新型的控制部分簡單可靠，支架部分採用穩固的三角型結構，設計為造價低廉的螺杆、連杆等模式的傳動，因而具有較強的實用性。
權利要求1.自動跟蹤太陽能裝置，包括吸收太陽光能的光吸收裝置(1)，安裝光吸收裝置(1)的支架(5)；所述太陽能裝置還設有太陽光線跟隨裝置，其特徵是所述太陽光線跟隨裝置包括測量入射太陽光線位置變化的光位傳感器(41)，所述光位傳感器(41)固定安裝在所述光吸收裝置(1)的入射光線通路上，所述支架(5)上設有由光位傳感器(41)控制的光吸收裝置(1)的擺動裝置和俯仰裝置。
2.如權利要求1所述的自動跟蹤太陽能裝置，其特徵是所述光位傳感器(41)包括傳感器基座(41a)，所述傳感器基座(41a)上沿光線移動測量方向安裝有在相同感光條件下具有相同輸出的第一光敏元件(41b)和第二光敏元件(41b』)，所述第一光敏元件(41b)和第二光敏元件(41b』)之間設有與光線平行且垂直於光線移動方向的隔光元件(41c)，所述第一光敏元件(41b)和第二光敏元件(41b』)對稱設置在所述隔光元件(41c)的兩側；所述第一光敏元件(41b)和第二光敏元件(41b』)分別與輸出偏移信號的第一比較電路電連接，所述第一光敏元件(41b)和第二光敏元件(41b』)的照射光線通路上設有在設定位置使所述第一光敏元件(41b)和第二光敏元件(41b』)工作在非光照狀態下的遮光元件(41f)；所述傳感器基座(41a)上與第一光敏元件(41b)和第二光敏元件(41b』)連線垂直的方向設有在相同感光條件下具有相同輸出的第三光敏元件(41d)和第四光敏元件(41d』)，所述第三光敏元件(41d)和第四光敏元件(41d』)之間也設有與第三光敏元件(41d)和第四光敏元件(41d』)連線垂直的隔光元件(41e)，所述第三光敏元件和第四光敏元件對稱設置在所述隔光元件(41e)的兩側；所述第三光敏元件(41d)和第四光敏元件(41d』)也分別與輸出垂向偏移信號的第二比較電路電連接，所述第三光敏元件(41d)和第四光敏元件(41d』)的照射光線通路上設有在設定位置使所述第三光敏元件(41d)和第四光敏元件(41d』)工作在非光照狀態下的遮光元件(41f)。
3.如權利要求2所述的自動跟蹤太陽能裝置，其特徵是所述第一比較電路為橋式比較電路，第一光敏元件(41b)和第二光敏元件(41b』)為橋式比較電路的兩個橋臂且具有公共接點，所述橋式比較電路的另兩個橋臂(R1、R2)為電阻並且同樣具有公共接點；所述第二比較電路為橋式比較電路，第三光敏元件(41d)和第四光敏元件(41d』)為橋式比較電路的兩個橋臂且具有公共接點，所述橋式比較電路的另兩個橋臂(R1′、R2′)為電阻並且同樣具有公共接點。
4.如權利要求1、2或3所述的自動跟蹤太陽能裝置，其特徵是所述支架(5)為四面體框架，且每個面均由杆件組成三角形桁架，所述四面體框架包括作為光吸收裝置(1)俯仰轉軸的水平橫杆(51)和與水平橫杆垂直且作為光吸收裝置(1)隨太陽由東向西擺動轉軸的擺動縱杆(52)，所述光吸收裝置(1)鉸接在擺動縱杆(52)上。
5.如權利要求4所述的自動跟蹤太陽能裝置，其特徵是所述擺動裝置包括可轉動的螺杆(52a)，由螺杆(52a)帶動的螺杆套(52b)，所述螺杆套(52b)與所述光吸收裝置(1)之間設有使所述光吸收裝置(1)繞擺動縱杆(52)轉動的鉸接點(52c)，所述螺杆(52a)由伺服電機(52d)驅動；所述俯仰裝置包括與水平橫杆(51)空間垂直的螺杆(51a)，由螺杆(51a)帶動的螺杆套(51b)，所述螺杆套(51b)與支架(5)之間設有使支架(5)繞水平橫杆(51)轉動的鉸接點(51c)，所述螺杆(51a)由伺服電機(51d)驅動。
6.如權利要求1所述的自動跟蹤太陽能裝置，其特徵是所述光吸收裝置(1)為太陽能熱水器吸熱管組、或太陽能電池、或太陽灶。
專利摘要本實用新型公開了一種自動跟蹤太陽能裝置，它包括吸收太陽光能的光吸收裝置，安裝光吸收裝置的支架；所述太陽能裝置還設有太陽光線跟隨裝置，所述太陽光線跟隨裝置包括測量入射太陽光線位置變化的光位傳感器，所述光位傳感器固定安裝在所述光吸收裝置的入射光線通路上，所述支架上設有由光位傳感器控制的光吸收裝置的擺動裝置和俯仰裝置；本實用新型利用光位傳感器，給控制系統提供一個光位信號，並輸出給執行電動機，使得光吸收裝置做出調整，無論太陽角度如何變化，系統將隨時跟蹤調整，並保證光吸收裝置正對太陽，使光吸收裝置達到高溫輸出的效果，效率是普通太陽能裝置的3－5倍。
文檔編號F24J2/38GK2921706SQ20062008463
公開日2007年7月11日 申請日期2006年5月22日 優先權日2006年5月22日
發明者馬保周 申請人:馬保周