本發(fā)明屬于太陽(yáng)能集熱設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種太陽(yáng)能熱水器槽式集熱器智能跟蹤儀。

背景技術(shù)：

太陽(yáng)能槽式集熱器是指利用槽式拋物面聚光鏡將太陽(yáng)光聚焦到集熱管上產(chǎn)生高溫，加熱管內(nèi)工質(zhì)（水、導(dǎo)熱油或者熔融鹽），產(chǎn)生熱量，然后用于發(fā)電、制冷空調(diào)、采暖、海水淡化等生產(chǎn)和生活領(lǐng)域。

太陽(yáng)能槽式集熱器是一種將太陽(yáng)的輻射能轉(zhuǎn)換為熱能的設(shè)備。由于太陽(yáng)能比較分散，必須設(shè)法把它集中起來(lái)，所以集熱器是各種利用太陽(yáng)能裝置的關(guān)鍵部分。

太陽(yáng)能作為一種清潔無(wú)污染的能源，開發(fā)前景十分廣闊，然而它存在間歇性，光照方向和強(qiáng)度隨時(shí)間不斷變化的問題，這就對(duì)太陽(yáng)能的收集和利用裝置提出了更高的要求，目前很多太陽(yáng)能集熱器排列基本上是固定的不能充分利用太陽(yáng)能源，集熱量低。槽式太陽(yáng)能集熱器是利用開口5.76m的拋物面鏡將陽(yáng)光聚焦成為70mm的光帶。如果不能有良好的跟蹤裝置就會(huì)導(dǎo)致集熱裝置效率的下降甚至失效。目前有些產(chǎn)品介紹可以實(shí)現(xiàn)拋物面對(duì)太陽(yáng)移動(dòng)的同步跟蹤，但跟蹤裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴、抗風(fēng)干擾能力差、不易安裝、可靠性較低，不適合長(zhǎng)時(shí)間在惡劣環(huán)境下工作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是針對(duì)以往跟蹤結(jié)構(gòu)的不足，提出了一套新型的跟蹤系統(tǒng)。智能化，全自動(dòng)化，安裝方便，不易損壞，整個(gè)系統(tǒng)智能數(shù)據(jù)采集分析，配合簡(jiǎn)單的機(jī)械傳動(dòng)，減去了復(fù)雜的傾角傳感器，接近開關(guān)等易損壞的精密傳感器，具有免維護(hù)，故障率低等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，該槽式集熱器智能跟蹤儀包括聚光集熱系統(tǒng)，雙軸傳動(dòng)系統(tǒng)，光源感應(yīng)系統(tǒng)，智能控制系統(tǒng)，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。

所述雙軸傳動(dòng)系統(tǒng)包括槽式集熱器支架，底座和步進(jìn)電機(jī)，所述的槽式集熱器固定在不銹鋼支架上，支架由齒輪連接第一步進(jìn)電機(jī)，第一步進(jìn)電機(jī)可以使槽式集熱器在東西方向上-145°～145°范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，所述第一步進(jìn)電機(jī)固定于不銹鋼底座上，不銹鋼底座連接于第二步進(jìn)電機(jī)，第二步進(jìn)電機(jī)可以使底座在南北方向上-47～+47°范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)機(jī)構(gòu)分別作用于東西向、南北向的調(diào)整與控制。兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)全方位跟蹤太陽(yáng)行蹤。

所述光源感應(yīng)系統(tǒng)包括四個(gè)鏡筒感光器，分布集熱器的四個(gè)角，所述鏡筒感光器包括凸透鏡，吸光筒和三個(gè)光敏原件，所述鏡筒感光器采用五象限光電轉(zhuǎn)換原理，頂面是凸透鏡，中間是吸光筒，下面是三個(gè)排布的光敏原件，分別為居中，東側(cè)，北側(cè)三個(gè)方位，所述光敏原件采用光敏二極管，二極管設(shè)計(jì)于光電采集電路。

所述智能控制系統(tǒng)，采用stc工業(yè)級(jí)單片機(jī)作為控制核心，所述控制核心單片機(jī)接受光源感應(yīng)系統(tǒng)提供的光源強(qiáng)度信號(hào)，驅(qū)動(dòng)鐵電存儲(chǔ)器fm24w256，讀取預(yù)存儲(chǔ)的視日軌跡跟蹤公式數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)萬(wàn)年歷始終芯片ds1302，高精度單線溫度傳感器ds18b20,所述的單片機(jī)連接max485通訊芯片，通訊工業(yè)級(jí)七寸mcgs人機(jī)界面觸摸屏。所述的mcgs觸摸屏動(dòng)態(tài)顯示當(dāng)前設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，故障提示，采集的光照強(qiáng)度等數(shù)據(jù)。所述的通訊芯片可連接個(gè)人電腦，安裝mcgs軟件、實(shí)現(xiàn)一對(duì)多集中管理控制。

所述遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)采用濟(jì)南有人物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有限公司的gprs無(wú)線通訊模塊，所述gprs無(wú)限通訊模塊可以連接手機(jī)app軟件，可以聯(lián)機(jī)以太網(wǎng)。可以實(shí)現(xiàn)偏遠(yuǎn)山區(qū)，人源稀少的草原、荒漠的集熱器設(shè)備的通訊，實(shí)時(shí)通訊，上傳運(yùn)轉(zhuǎn)情況，故障報(bào)警，集散控制等遠(yuǎn)程監(jiān)控。

優(yōu)選的，所述集熱器支架設(shè)有兩個(gè)精密步進(jìn)電機(jī)。

優(yōu)選的，所述集熱器四個(gè)角設(shè)有四個(gè)鏡筒感光器，所述的鏡筒感光器設(shè)有三個(gè)光敏二極管，對(duì)比光照實(shí)現(xiàn)光線精準(zhǔn)跟蹤。

優(yōu)選的，所述的智能控制系統(tǒng)設(shè)有工業(yè)級(jí)低功耗超強(qiáng)抗干擾單片機(jī)。

優(yōu)選的，所述的單片機(jī)內(nèi)編寫有智能控制程序。

優(yōu)選的，所述控制系統(tǒng)設(shè)有鐵電存儲(chǔ)器fm24w256。

優(yōu)選的，所述控制系統(tǒng)設(shè)有萬(wàn)年歷時(shí)鐘芯片。

優(yōu)選的，所述控制系統(tǒng)設(shè)有溫度傳感器。

優(yōu)選的，所述的單片機(jī)連接遠(yuǎn)程通訊模塊?？梢詫?shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、集中控制。

本發(fā)明的有益效果：

通過單片機(jī)采集光照強(qiáng)度對(duì)比信號(hào)，參考視日軌跡跟蹤公式數(shù)據(jù)，根據(jù)當(dāng)時(shí)季節(jié)、時(shí)間當(dāng)前環(huán)境溫度，智能控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，從而控制步進(jìn)電機(jī)雙軸傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行追日跟蹤。

本發(fā)明中光敏傳感器安裝方便，不易損壞，整個(gè)系統(tǒng)智能數(shù)據(jù)采集分析，配合簡(jiǎn)單的機(jī)械傳動(dòng)，減去了復(fù)雜的傾角傳感器，接近開關(guān)等易損壞的精密傳感器，具有免維護(hù)，故障率低等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明用全電路雙軸自動(dòng)跟蹤方式，跟蹤精度高，成本卻很低；

本發(fā)明采用四組光電傳感器識(shí)別光照強(qiáng)度，根據(jù)智能數(shù)據(jù)記憶，識(shí)別陰天及夜晚，智能控制，陰天夜晚自動(dòng)停止工作，既節(jié)省了電能，又減小了機(jī)械部分的磨損；

本發(fā)明根據(jù)萬(wàn)年歷時(shí)鐘，智能判斷傍晚，使跟蹤裝置在傍晚光線變暗時(shí)自動(dòng)返回到初始狀態(tài)，便于次日凌晨重新對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行跟蹤；電路簡(jiǎn)單，智能穩(wěn)定。

附圖說明

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例

圖1為本發(fā)明的外形示意圖

圖2為本發(fā)明鏡筒感光器結(jié)構(gòu)實(shí)際圖

圖3為本發(fā)明鏡筒感光器光敏二極管排布

圖4為本發(fā)明鏡筒感光器正對(duì)太陽(yáng)狀態(tài)

圖5為本發(fā)明鏡筒感光器太陽(yáng)南移的狀態(tài)

圖6為本發(fā)明鏡筒感光器太陽(yáng)西移的狀態(tài)

圖中：1、鏡筒感光器2、槽式太陽(yáng)能集熱器3、不銹鋼支架4、第一步進(jìn)電機(jī)5、南北方向嚙合變速齒輪6、傳動(dòng)絲杠7、旋轉(zhuǎn)銷軸8、步進(jìn)電機(jī)29、東西方向變速齒輪10、控制系統(tǒng)箱11、觸摸屏12、支架13、透鏡14、第一光敏二極管15、第二光敏二級(jí)管吸光板。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，鏡筒感光器1及其其他四個(gè)鏡筒感光器，接收太陽(yáng)光照強(qiáng)度信號(hào)，對(duì)比分析傳輸信號(hào)給控制系統(tǒng)10，控制系統(tǒng)10根據(jù)采集的信號(hào)、視日軌跡跟蹤公式及其當(dāng)時(shí)季節(jié)時(shí)間控制步進(jìn)電機(jī)8東西方向轉(zhuǎn)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)8傳動(dòng)9減速齒輪控制不銹鋼支架3東西方向轉(zhuǎn)動(dòng)，控制系統(tǒng)10控制步進(jìn)電機(jī)4，南北方向轉(zhuǎn)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)4轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)，5嚙合齒輪帶動(dòng)絲杠6螺旋旋轉(zhuǎn)，從而調(diào)節(jié)南北方向角度。步進(jìn)電機(jī)4和步進(jìn)電機(jī)8在控制系10的控制下準(zhǔn)確的跟蹤太陽(yáng)軌跡。

如圖2、3、4、5，太陽(yáng)光經(jīng)過透鏡13，進(jìn)入鏡筒中經(jīng)過折射聚焦，照射到第一光敏二極管14上，第一光敏二極管14經(jīng)過對(duì)光照強(qiáng)度采集記錄，同時(shí)控制系統(tǒng)采集第二光敏二極管15的光照強(qiáng)度，如果第二光敏二極管15的光照強(qiáng)度對(duì)比第一光敏二極管14差異在一定范圍內(nèi)，說明太陽(yáng)向南移動(dòng)，直到第二光敏二極管15，光照強(qiáng)度大于第一光敏二極管14時(shí)，驅(qū)動(dòng)第一步進(jìn)電機(jī)4轉(zhuǎn)動(dòng)，同理對(duì)東西方向進(jìn)行控制。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種太陽(yáng)能熱水器槽式集熱器智能跟蹤儀，屬于太陽(yáng)能集熱設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。該槽式集熱器智能跟蹤儀包括聚光集熱系統(tǒng)，雙軸傳動(dòng)系統(tǒng)，光源感應(yīng)系統(tǒng)，智能控制系統(tǒng)，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。通過單片機(jī)采集光照強(qiáng)度對(duì)比信號(hào)，參考視日軌跡跟蹤公式數(shù)據(jù)，根據(jù)當(dāng)時(shí)季節(jié)、時(shí)間當(dāng)前環(huán)境溫度，智能控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，從而控制步進(jìn)電機(jī)雙軸傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行追日跟蹤。

技術(shù)研發(fā)人員：邢作新;錢啟偉;高桐;劉長(zhǎng)城
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東龍光天旭太陽(yáng)能有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.16
技術(shù)公布日：2017.09.15