能隨日自調整角度的智能太陽能板控制裝置及其使用方法

2023-05-11 19:54:21 5

能隨日自調整角度的智能太陽能板控制裝置及其使用方法
【專利摘要】本發明公開了能隨日自調整角度的智能太陽能板控制裝置，包括有太陽能板，太陽能板連接有蓄電池以及能使太陽能板轉動的傳動裝置，太陽能板的上部設置有一垂直於太陽能板的投影柱以及數個光感應器，光感應器以投影柱為中心等弧度環繞設置在投影柱周邊，且光感應器與投影柱之間設有間隙，光感應器連接有用於接收各光感應器感光信號的接收器，接收器連接有中控裝置，中控裝置通過對比接收器傳遞的信號控制傳動裝置使太陽能板轉動。本發明具有能跟隨太陽轉動、實時監測太陽位置，然後對太陽能板的方向進行矯正的能隨日自調整角度、不需要通過預設計時器和經緯度信息就可以高效靈活地跟蹤太陽直射角度的優點。
【專利說明】能隨日自調整角度的智能太陽能板控制裝置及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及太陽能電池板的【技術領域】，尤其涉及能隨日自調整角度的智能太陽能板控制裝置及其使用方法。
【背景技術】
[0002]環境日益惡化迫使世界各國加快研製可替代能源方案，太陽能是自然界取之不盡、用之不竭的天然能源，而且環保、無汙染。目前有很多利用太陽能轉化為電能的裝置，但每天太陽光的照射時間超過12小時，而且總是在不斷地轉動當中，如何才能將這一時間段的太陽能充分利用？目前利用光輻射直接轉變為電能的發電設備可參見中國專利文獻於2008.10.01公開的專利號為200720003914.9的「全自動跟蹤太陽能接收器」。該裝置提供一種可克服太陽能板不能跟隨太陽方向轉動的缺點，結構簡單、使用方便、製造容易的全自動跟蹤太陽能接收器。其由一電池依序串接的三極體、萬年曆計時器和蝸杆蝸輪變速電機組成，連接杆連接太陽能板及蝸杆蝸輪變速電機；該電池還依序串接有另一三極體、萬年曆計時器、蝸杆蝸輪變速電機，一曲軸連接蝸杆蝸輪變速電機及一牽引移動板，一活動架固定連接連接杆及牽引移動板，所述的牽引移動板與固定於外箱底面的底板連接有雙軸承。還要參閱中國專利文獻於2008.04.30公開的專利號為200720003903.0的「太陽能實時接收裝置」。該裝置提供一種可克服太陽能板不能跟隨太陽方向轉動的缺點，結構簡單、使用方便、製造容易的太陽能實時接收裝置。其包括太陽能板、蝸杆蝸輪傳動機構及電池，蝸杆蝸輪傳動機構帶動太陽能板轉動，電池與蝸杆蝸輪傳動機構間設有萬年曆計時器及三極體。工作時，太陽能板首先置於向東邊30°?45°的位置，三極體通過萬年曆計時器每30分鐘啟動一次蝸杆蝸輪傳動機構，在蝸杆蝸輪傳動機構的作用下，太陽能板跟隨太陽移動方向由東向西轉動5°，每30分鐘轉動5°，直至太陽落山，共轉動90°，完成一天的太陽能收集工作，並於凌晨4點，太陽能板自行復位至起始角度(東邊30°?45° )。
[0003]然而，所公開的這些太陽能接收器實際上並不是實時監測太陽的角度，然後矯正位置的，它們是根據內置的萬年曆計時器進行有一定間隔規律地進行轉動。每個地區的太陽斜度在各個時段、各個季節都各不相同，上述的這種太陽能接收器根本無法應對每一地區的具體情況。這導致上述類型的太陽能接收器在實際應用中效果不理想。

【發明內容】

[0004]本發明所要解決的技術問題是針對上述技術現狀，而提供一種能跟隨太陽轉動、實時監測太陽位置，然後對太陽能板的方向進行矯正的能隨日自調整角度、不需要通過預設計時器和經緯度信息就可以高效靈活地跟蹤太陽直射角度的智能太陽能板裝置及其使用方法。
[0005]本發明解決上述技術問題所採用的技術方案為:
能隨日自調整角度的智能太陽能板控制裝置，包括有太陽能板，太陽能板連接有蓄電池以及傳動裝置，其中:太陽能板控制裝置還包括有投影板、固定在投影板上並與投影板垂直設置的投影柱以及數個設置在投影板上的光感應器，光感應器以投影柱為中心等弧度環繞設置在投影柱周邊，且光感應器與投影柱之間設有間隙，光感應器連接有用於接收各光感應器感光信號的接收器，接收器連接有中控裝置，中控裝置通過對比接收器傳遞的信號控制傳動裝置使太陽能板以及投影板轉動。
[0006]優選方案為:
上述的傳動裝置包括有至少三個氣壓缸，每個氣壓缸的活塞杆a均與太陽能板的下部連接，投影板即太陽能板。
[0007]上述的傳動裝置包括有三個氣壓缸，且三個氣壓缸呈三角形布設。
[0008]上述的傳動裝置包括有四個氣壓缸，且四個氣壓缸呈四邊形布設。
[0009]上述的太陽能板上設置有數圈以投影柱為中心的、用於放置光感應器的感應槽，各個感應槽與投影柱的距離各不相同。
[0010]上述的光感應器的數量為八個，且相鄰的光感應器之間貼合配合，該八個光感應器共同組成了一個以投影柱為中心的環形光感應器組。
[0011]上述的蓄電池分別與氣壓缸、接收器以及中控裝置連接，且蓄電池為氣壓缸、接收器以及中控裝置提供電能。
[0012]上述的中控裝置為單片機。
[0013]能隨日自調整角度的智能太陽能板控制裝置的使用方法，包括以下步驟:
一、將投影柱安裝在太陽能板的集光面，預設啟動閥值角度，根據啟動閥值角度選擇相應的感應槽，並將光感應器布設於該感應槽中；
二、投影柱與太陽光之間的夾角達到啟動閥值角度時，投影柱的投影投射到對應的光感應器上，使該光感應器上感應到的陽光少於其他各個光感應器；
三、每個光感應器將感應到的光感信號發送到接收器，接收器將光感信號發送到中控裝置，中控裝置通過計算某個光感應器前後光感信號強度的變化以及對比每個光感應器之間的光感信號強度比例得出太陽光直射的方向；
四、中控裝置控制三個氣壓缸對太陽能板的傾斜方向進行調節，使投影柱轉向太陽光直射的方向，投影隨之縮短，隨著投影柱的投影退出相應的光感應器，中控裝置接收到相應的光感應器的光感信號強度與其他光感應器的光感信號強度趨於相同，這時，中控裝置繼續控制調節太陽能板向太陽光直射的方向轉動預設的啟動閥值角度，使投影柱與太陽光直射方向平行；
五、投影柱與太陽光平行後，中控裝置停止控制氣壓缸，等待下一次投影柱與太陽光之間的夾角達到啟動閥值角度。
[0014]上述的感應槽有三圈，對應的啟動閥值角度分別為5°至8°、8°至10°以及10。至 12°。
[0015]與現有技術相比，本發明的能隨日自調整角度的智能太陽能板控制裝置，包括有太陽能板，太陽能板連接有蓄電池以及能使太陽能板轉動的傳動裝置，其中，太陽能板的上部設置有一垂直於太陽能板的投影柱以及數個光感應器，光感應器以投影柱為中心等弧度環繞設置在投影柱周邊，且光感應器與投影柱之間設有間隙，光感應器連接有用於接收各光感應器感光信號的接收器，接收器連接有中控裝置，中控裝置通過對比接收器傳遞的信號控制傳動裝置使太陽能板轉動。本發明的太陽能板上部的中心位置固定投影柱，在投影柱的周圍設置一圈光感應器，一旦投影柱的影子投射到光感應器上，中控裝置就能檢測出來，同時控制傳動裝置運作，使太陽能板轉動，轉向正對著太陽的方向。太陽能板轉動時，投影柱的影子會漸漸變短，當影子退出光感應器的位置時，傳動裝置並不會停止，而是在中控裝置的控制下，繼續轉動，再轉預設的角度後才會停止，而這個預設的角度是根據光感應器距離投影柱之間的距離設定的，光感應器距離投影柱越遠，轉動的角度就越大，光感應器距離投影柱越近，轉動的角度就越小，通過轉動這個預設的角度，可以使投影柱與太陽光平行，最大程度地接收太陽能。當投影柱與太陽光平行後，整個裝置進入等待期，直到下一次投影柱的影子投射到光感應器上。因此，本裝置的智能太陽能板裝置並不是一直在運作，大部分時間處於休眠狀態，只有太陽光與太陽能板的角度達到一定的大小，本裝置才會啟動。一般而言，啟動頻率越高，太陽光與太陽能板的角度調整的越頻繁，太陽能接收的就越多，但是消耗的能量也會越多，反之，太陽能接收的少，但是消耗的能量也少，這之間要達到一個平衡，而每個地區各不一樣，因此，本發明設計了感應槽這個結構，感應槽設置在太陽能板上部，以投影柱為中心的一圈圈地向外布設，一般而言，布設三圈感應槽就能滿足大部分地區的不同需求，因為每一圈的感應槽離投影柱得距離不同，投影柱的影子延伸到每一圈的感應槽的時間各不相同，只要根據需要，把光感應器布設在相應的感應槽中，就能控制本裝置的啟動頻率了。本發明的中控裝置不僅對比某一個光感應器前後兩個時間內的光感信號強度的變化，也會橫向地對比數個光感應器同一時間內光感信號強度的差別，從而準確地計算出是否需要轉動太陽能板以及轉動多大的角度。例如，當天氣突然轉陰時，中控裝置雖然測得光感應器前後兩個時間內的光感信號強度的變化很大，但是橫向對比發現，所有光感應器光感信號強度都變化很大而且變化後的強度都近似，中控裝置就不會控制傳動裝置運作，當天氣正常，陽光充足，投影柱的影子延伸到某一個光感應器上時，中控裝置測得該光感應器前後兩個時間內的光感信號強度的變小，橫向對比發現，其他光感應器光感信號強度變化不大而且其他光感應器光感信號強度都大於該光感應器，中控裝置就會發出指令，控制傳動裝置運作，轉動太陽能板。通過這種設置，使本發明的太陽能板裝置智能度大大提升，可以分辨是否應該轉動太陽能板，避免了無謂地浪費能量。
[0016]本發明具有能跟隨太陽轉動、實時監測太陽位置，然後對太陽能板的方向進行矯正的能隨日自調整角度、不需要通過預設計時器和經緯度信息就可以高效靈活地跟蹤太陽直射角度的優點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發明太陽能板從上往下看時的結構示意圖；
圖2是圖1的A部結構放大圖；
圖3是第一實施例的結構示意圖；
圖4是圖3的B部結構放大圖；
圖5是第三實施例的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0018]以下結合附圖對本發明的實施例作進一步詳細描述。
[0019]圖1至圖5所示為本發明的結構示意圖。[0020]其中的附圖標記為:太陽能板1、傳動裝置2、氣壓缸21、活塞杆21a、投影柱3、光感應器4、接收器5、中控裝置6、感應槽7、蓄電池8、投影板9。
[0021]第一實施例:如圖1至圖4所示，
本發明的能隨日自調整角度的智能太陽能板控制裝置，包括有太陽能板1，太陽能板I連接有蓄電池8以及傳動裝置2，其中:太陽能板控制裝置還包括有投影板9、固定在投影板9上並與投影板9垂直設置的投影柱3以及數個設置在投影板9上的光感應器4，光感應器4以投影柱3為中心等弧度環繞設置在投影柱3周邊，且光感應器4與投影柱3之間設有間隙，光感應器4連接有用於接收各光感應器4感光信號的接收器5，接收器5連接有中控裝置6，中控裝置6通過對比接收器5傳遞的信號控制傳動裝置2使太陽能板I以及投影板9轉動。
[0022]實施例中，傳動裝置2包括有至少三個氣壓缸21，每個氣壓缸21的活塞杆21a均與太陽能板I的下部連接，投影板9即太陽能板I。
[0023]實施例中，傳動裝置2包括有三個氣壓缸21，且三個氣壓缸21呈三角形布設。
[0024]實施例中，太陽能板I上設置有數圈以投影柱3為中心的、用於放置光感應器4的感應槽7，各個感應槽7與投影柱3的距離各不相同。
[0025]實施例中，光感應器4的數量為八個，且相鄰的光感應器4之間貼合配合，該八個光感應器4共同組成了一個以投影柱3為中心的環形光感應器組。
[0026]實施例中，蓄電池8分別與氣壓缸21、接收器5以及中控裝置6連接，且蓄電池8為氣壓缸21、接收器5以及中控裝置6提供電能。
[0027]實施例中，中控裝置6為單片機。
[0028]能隨日自調整角度的智能太陽能板控制裝置的使用方法，包括以下步驟:
一、將投影柱3安裝在太陽能板I的集光面，預設啟動閥值角度，根據啟動閥值角度選擇相應的感應槽7，並將光感應器4布設於該感應槽7中；
二、投影柱3與太陽光之間的夾角達到啟動閥值角度時，投影柱3的投影投射到對應的光感應器4上，使該光感應器4上感應到的陽光少於其他各個光感應器4 ；
三、每個光感應器4將感應到的光感信號發送到接收器5，接收器5將光感信號發送到中控裝置6，中控裝置6通過計算某個光感應器4前後光感信號強度的變化以及對比每個光感應器4之間的光感信號強度比例得出太陽光直射的方向；
四、中控裝置6控制三個氣壓缸21對太陽能板I的傾斜方向進行調節，使投影柱3轉向太陽光直射的方向，投影隨之縮短，隨著投影柱3的投影退出相應的光感應器4，中控裝置6接收到相應的光感應器4的光感信號強度與其他光感應器4的光感信號強度趨於相同,這時，中控裝置6繼續控制調節太陽能板I向太陽光直射的方向轉動預設的啟動閥值角度，使投影柱3與太陽光直射方向平行；
五、投影柱3與太陽光平行後，中控裝置6停止控制氣壓缸21，等待下一次投影柱3與太陽光之間的夾角達到啟動閥值角度。
[0029]實施例中，感應槽7有三圈，對應的啟動閥值角度分別為5°至8°、8°至10°以及 10° 至 12°。
[0030]在本實施例中，三個氣壓缸21呈等邊三角形排列，通過活塞杆21a伸縮達到控制太陽能板I全方位轉動的功能。太陽能板I可以是圓形的太陽能板也可以是方形的太陽能板，值得一說的是，本發明的接收器5、中控裝置6可以連接多個太陽能板1，在形成規模的太陽能板群中，可以只設置一個接收器5、中控裝置6，接收器5接收其中一個太陽能板的光感應器4傳來的光感信號，然後中控裝置6對所有的太陽能板進行統一調節。光感應器4的數量為八個，且相鄰的光感應器4之間貼合配合，該八個光感應器4共同組成了一個以投影柱3為中心的環形光感應器組。光感應器4的數量可以隨需求增加或減少，更多的光感應器4可以使中控裝置6對旋轉角度有更好的把控。
[0031 ] 本發明的中控裝置6不僅對比某一個光感應器4前後兩個時間內的光感信號強度的變化，也會橫向地對比數個光感應器4同一時間內光感信號強度的差別，從而準確地計算出是否需要轉動太陽能板I以及轉動多大的角度。例如，當天氣突然轉陰時，中控裝置6雖然測得光感應器4前後兩個時間內的光感信號強度的變化很大，但是橫向對比發現，所有光感應器4光感信號強度都變化很大而且變化後的強度都近似，中控裝置6就不會控制傳動裝置運作，當天氣正常，陽光充足，投影柱3的影子延伸到某一個光感應器4上時，中控裝置6測得該光感應器4前後兩個時間內的光感信號強度的變小，橫向對比發現，其他光感應器4光感信號強度變化不大而且其他光感應器4光感信號強度都大於該光感應器4,中控裝置6就會發出指令，控制傳動裝置運作，轉動太陽能板I。通過這種設置，使本發明的太陽能板I裝置智能度大大提升，可以分辨是否應該轉動太陽能板1，避免了無謂地浪費能量。
[0032]感應槽7有三圈，對應的啟動閥值角度分別為5°至8°、8°至10°以及10°至12°。感應槽7的圈數可以根據需要進行設置，其與太陽能板I的距離直接決定了太陽能板I角度調整的頻率，是太陽每移動5°就移動一次太陽能板I的角度，還是太陽每移動10°就移動一次太陽能板I的角度可以根據當地的實際情況進行調節。
[0033]蓄電池8分別與氣壓缸21、接收器5以及中控裝置6連接，且蓄電池8為氣壓缸21、接收器5以及中控裝置6提供電能。氣壓缸21、接收器5以及中控裝置6能量來源於太陽能板1，可以不佔用其他的電源。
[0034]第二實施例:
實施例中，傳動裝置2包括有四個氣壓缸21，且四個氣壓缸21呈四邊形布設。
[0035]未述部分同第一實施例。
[0036]第三實施例:
投影板9和太陽能板I分開設置，如圖5所示，圖中二者都連接有各自的傳動裝置2，在實際應用中，二者可以合用一個傳動裝置2，通過齒輪或者傳動軸可以方便地實現投影板9和太陽能板I聯動，在此不再具體解釋。
[0037]未述部分同第一實施例。
[0038]最後說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管通過參照本發明的優選實施例已經對本發明進行了描述，但本領域的普通技術人員應當理解，可以在形式上和細節上對其作出各種各樣的改變，而不偏離所附權利要求書所限定的本發明的精神和範圍。
【權利要求】
1.能隨日自調整角度的智能太陽能板控制裝置，包括有太陽能板(1)，所述的太陽能板(I)連接有蓄電池(8)以及傳動裝置(2)，其特徵是:所述的太陽能板控制裝置還包括有投影板(9)、固定在投影板(9)上並與投影板(9)垂直設置的投影柱(3)以及數個設置在投影板(9)上的光感應器(4)，所述的光感應器(4)以投影柱(3)為中心等弧度環繞設置在投影柱(3)周邊，且所述的光感應器(4)與投影柱(3)之間設有間隙，所述的光感應器(4)連接有用於接收各光感應器(4)感光信號的接收器(5)，所述的接收器(5)連接有中控裝置(6)，所述的中控裝置(6)通過對比接收器(5)傳遞的信號控制傳動裝置(2)使太陽能板(I)以及投影板(9)轉動。
2.根據權利要求1所述的能隨日自調整角度的智能太陽能板控制裝置，其特徵是:所述的傳動裝置(2)包括有至少三個氣壓缸(21)，每個所述的氣壓缸(21)的活塞杆(21a)均與太陽能板(I)的下部連接，所述的投影板(9)即太陽能板(I)。
3.根據權利要求2所述的能隨日自調整角度的智能太陽能板控制裝置，其特徵是:所述的傳動裝置(2)包括有三個氣壓缸(21)，且三個所述的氣壓缸(21)呈三角形布設。
4.根據權利要求2所述的能隨日自調整角度的智能太陽能板控制裝置，其特徵是:所述的傳動裝置(2)包括有四個氣壓缸(21)，且四個所述的氣壓缸(21)呈四邊形布設。
5.根據權利要求3所述的能隨日自調整角度的智能太陽能板控制裝置，其特徵是:所述的太陽能板(I)上設置有數圈以投影柱(3)為中心的、用於放置光感應器(4)的感應槽(7)，各個所述的感應 槽(7)與投影柱(3)的距離各不相同。
6.根據權利要求1所述的能隨日自調整角度的智能太陽能板控制裝置，其特徵是:所述的光感應器(4)的數量為八個，且相鄰的光感應器(4)之間貼合配合，該八個所述的光感應器⑷共同組成了一個以投影柱⑶為中心的環形光感應器組。
7.根據權利要求1所述的能隨日自調整角度的智能太陽能板控制裝置，其特徵是:所述的中控裝置(6)為單片機。
8.—種如權利要求5所述的能隨日自調整角度的智能太陽能板控制裝置的使用方法，其特徵是:包括以下步驟: 一、將投影柱(3)安裝在太陽能板(I)的集光面，預設啟動閥值角度，根據啟動閥值角度選擇相應的感應槽(7)，並將光感應器(4)布設於該感應槽(7)中； 二、所述的投影柱⑶與太陽光之間的夾角達到啟動閥值角度時，所述的投影柱⑶的投影投射到對應的光感應器(4)上，使該光感應器(4)上感應到的陽光少於其他各個光感應器⑷； 三、每個光感應器(4)將感應到的光感信號發送到接收器(5)，所述的接收器(5)將光感信號發送到中控裝置(6)，所述的中控裝置(6)通過計算某個光感應器(4)前後光感信號強度的變化以及對比每個光感應器(4)之間的光感信號強度比例得出太陽光直射的方向； 四、所述的中控裝置(6)控制三個所述的氣壓缸(21)對太陽能板⑴的傾斜方向進行調節，使投影柱(3)轉向太陽光直射的方向，投影隨之縮短，隨著投影柱(3)的投影退出相應的光感應器(4)，所述的中控裝置(6)接收到相應的光感應器(4)的光感信號強度與其他光感應器(4)的光感信號強度趨於相同，這時，中控裝置(6)繼續控制調節太陽能板(I)向太陽光直射的方向轉動預設的啟動閥值角度，使投影柱(3)與太陽光直射方向平行； 五、投影柱(3)與太陽光平行後，中控裝置(6)停止控制氣壓缸(21)，等待下一次投影柱(3)與太陽光之間的夾角達到啟動閥值角度。
9.根據權利要求8所述的能隨日自調整角度的智能太陽能板控制裝置的使用方法，其特徵是:所述的感應槽(7)有三圈，對應的啟動閥值角度分別為5°至8°、8°至10°以及10。 至 12°。
【文檔編號】H02S10/00GK104020780SQ201410265170
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月16日 優先權日:2014年6月16日
【發明者】燕學博, 燕飛, 燕佳慧 申請人:南京交通職業技術學院