專利名稱：精密太陽自動跟蹤系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
所屬領(lǐng)域本實用新型涉及一種精密太陽自動跟蹤系統(tǒng)，屬自動化控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前已知的太陽自動跟蹤系統(tǒng)有兩種形式，一種是以實測數(shù)據(jù)作為控制依據(jù)來實現(xiàn)跟蹤，嚴(yán)格的說由于太陽運行軌跡每日不同，所以只能近似跟蹤；另一種是根據(jù)太陽運行軌跡公式進(jìn)行自動化控制，由于影響太陽運行規(guī)律的因素太多，不便于自動化控制程序的編寫，所以也只能是近似跟蹤。這樣，這兩種跟蹤系統(tǒng)就只能應(yīng)用在對跟蹤精度要求不高的設(shè)備或裝置中。對要求跟蹤精度更高一些的設(shè)備或裝置，無法提供支持。
發(fā)明目的為了解決現(xiàn)有太陽自動跟蹤系統(tǒng)精度不高的問題，本實用新型提供一種精密太陽自動跟蹤系統(tǒng)，它不僅能夠把接受陽光垂直照射的物體表面中心法線精確對準(zhǔn)太陽，而且誤差可控制在一定范圍之內(nèi)。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是在需要陽光垂直照射的物體表面上安裝一塊其中心法線與被照射物體表面垂直并且與物體表面的距離與其焦距相等的透鏡，再把該物體安裝在能夠用步進(jìn)電機(jī)調(diào)整其水平和垂直兩個方向角度的調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)的架體上。在透鏡中心法線對準(zhǔn)太陽時，通過透鏡的光線匯聚的焦點設(shè)為光斑中心，在光斑中心四周的垂直和水平方向各安裝兩塊光電傳感器，其中垂直方向的兩塊光電傳感器與一個差分放大器連接，水平方向的兩塊光電傳感器與另外一個差分放大器連接，并把兩個差分放大器連接在信號處理系統(tǒng)上，信號處理系統(tǒng)和調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)是相連的。當(dāng)透鏡焦點光斑偏離光斑中心時，光電傳感器相應(yīng)的輸出強(qiáng)弱相對變化的電信號，這種強(qiáng)弱變化的電信號經(jīng)差分放大器放大后傳送給信號處理系統(tǒng)，信號處理系統(tǒng)將放大后相對強(qiáng)弱變化的電信號經(jīng)計算轉(zhuǎn)化為調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需要的脈沖信號，脈沖信號傳送給調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)使其對透鏡法線的角度進(jìn)行垂直和水平方向的調(diào)整，從而使焦點光斑回到光斑中心的位置，直至垂直和水平兩對光電傳感器輸出的信號平衡為止，這樣可使光斑始終處在精確的位置上，從而使透鏡法線始終指向太陽。我們用調(diào)整透鏡中心法線的角度來實現(xiàn)被照射物體表面法線始終指向太陽。
本實用新型有效結(jié)果是能夠更精確的實現(xiàn)自動跟蹤太陽的目的。
以下結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)一步說明


圖1是本實用新型的機(jī)械原理圖圖2是本實用新型的電路原理圖具體實施方式
在
圖1中透鏡(14)通過透鏡支架(15)安裝在需要陽光隨時垂直照射其表面的物體(6)的中心部位上，使透鏡(14)的中心的法線垂直于其被照射物體表面，與物體表面的距離與其焦距相等，被照射物體(6)安裝在由銷軸(7)、支架(8)、齒輪(9)、(12)底座及軸承(10)、步進(jìn)電機(jī)(11)、(13)所組成的調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)(17)的支架(8)上，調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)(17)中的步進(jìn)電機(jī)(11)可對物體(6)垂直方向上的角度進(jìn)行調(diào)整，步進(jìn)電機(jī)(13)可通過齒輪(9)、(12)支架(8)對物體(6)進(jìn)行平行方向角度的調(diào)整。
在圖(2)中，在光斑(5)周圍垂直方向上安裝兩個光電傳感器(1)、(2)，平行方向安裝兩個光電傳感器(3)、(4)，當(dāng)太陽偏離透鏡(14)的法線時，其通過透鏡(14)的光線所匯聚的焦點形成的光斑偏離光斑中心(5)，光電傳感器(1)、(2)或(3)、(4)相應(yīng)的輸出強(qiáng)弱相對變化的信號。例如當(dāng)焦點光斑在水平方向向左側(cè)偏離光斑中心(5)時，左側(cè)光電傳感器(4)的輸出信號大于右側(cè)光電傳感器(3)所輸出的信號，這樣光電傳感器(3)、(4)相對強(qiáng)弱變化的信號經(jīng)差分放大器(16)放大后傳送給信號處理系統(tǒng)(19)，信號處理系統(tǒng)(19)把放大后相對強(qiáng)弱變化的電信號經(jīng)計算轉(zhuǎn)化為調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)(17)所需要的脈沖信號，該脈沖信號再傳送到調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)(17)中的步進(jìn)電機(jī)(13)，使支架(8)在水平方向上轉(zhuǎn)動對物體(6)及透鏡(14)進(jìn)行水平方向上的角度調(diào)整，直至通過透鏡的光線所匯聚的焦點光斑恢復(fù)到光斑中心位置。直至光電傳感器(3)、(4)所輸出的信號強(qiáng)弱平衡為止。
同理，垂直方向的角度調(diào)整可通過光電傳感器(1)、(2)，差分放大器(18)，信號處理系統(tǒng)(19)，調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)(17)中的步進(jìn)電機(jī)(11)來完成，直至光電傳感器(1)、(2)所輸出的信號平衡為止。當(dāng)透鏡(14)中心法線精確指向太陽時，通過透鏡(14)的光線匯聚在焦點所形成的光斑準(zhǔn)確落在光斑中心(5)上，各光電傳感器所接受的光強(qiáng)信號相等，不再輸出相對變化的信號，調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)(17)不工作，這樣就可以使透鏡中心法線始終準(zhǔn)確對準(zhǔn)太陽，使陽光始終垂直照射在物體(6)上的表面上，達(dá)到了精密跟蹤太陽的目的。我們用調(diào)整光電傳感器(1)(2)(3)和(4)與光斑中心的距離來調(diào)整跟蹤系統(tǒng)的跟蹤精度。
權(quán)利要求1.一種精密太陽能自動跟蹤系統(tǒng)，其特征是在需要陽光垂直照射的物體(6)表面安裝一塊使其中心法線與被照射物體(6)表面垂直，與物體(6)表面距離等于其焦距的透鏡(14)，透鏡(14)中心法線精確對準(zhǔn)太陽時在物體(6)表面所形成的焦點光斑(5)周圍的垂點和水平方向各安裝兩個光電傳感器(1)、(2)和(3)、(4)，光電傳感器(1)、(2)和(3)、(4)把所接收的由于光斑(5)位置變化所產(chǎn)生的強(qiáng)弱變化的光強(qiáng)信號轉(zhuǎn)化成電信號后傳送給差分放大器(16)放大的，再經(jīng)信號處理系統(tǒng)(19)計算后轉(zhuǎn)化成脈沖信號的，再傳輸給能夠?qū)ξ矬w(6)水平和垂直方向進(jìn)行角度調(diào)整的調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)(17)對物體(6)進(jìn)行角度調(diào)整的。
專利摘要一種精密太陽自動跟蹤系統(tǒng)，把一塊透鏡安裝在能夠調(diào)整其垂直和水平兩個方向角度的調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)上，在透鏡中心法線對準(zhǔn)太陽時，通過透鏡的陽光所形成的焦點的垂直和水平方向各安裝一對光電傳感器，其與焦點光斑的距離決定跟蹤太陽的精度，每對光電傳感器與一個差分放大器相連，差分放大器與信號處理系統(tǒng)相連，信號處理系統(tǒng)與調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連，當(dāng)透鏡中心法線偏離太陽時，其焦點偏移，垂直或水平方向的成對的光電傳感器所感受到的光強(qiáng)發(fā)生變化，變化的信號經(jīng)差分放大器放大，信號處理系統(tǒng)處理后傳送到調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對透鏡法線的垂直或水平方向的角度進(jìn)行調(diào)整，使其對準(zhǔn)太陽。
文檔編號F24J2/38GK2700775SQ20042001877
公開日2005年5月18日 申請日期2004年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月9日
發(fā)明者顧杰 申請人:顧杰