一種自動(dòng)太陽能跟蹤裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種自動(dòng)太陽能跟蹤裝置包括：太陽能利用裝置，定位太陽與執(zhí)行模塊的相對(duì)位置的檢測(cè)模塊、控制太陽能利用裝置狀態(tài)的控制模塊、使太陽能利用裝置動(dòng)作的執(zhí)行模塊、基座，檢測(cè)模塊連接控制模塊，控制模塊連接執(zhí)行模塊，執(zhí)行模塊連接基座。上述自動(dòng)太陽能跟蹤裝置最大限度的利用太陽光能，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得,比固定式太陽能提高30%的發(fā)電量。并且，工作可靠穩(wěn)定，精確追蹤太陽，占用空間小，可以廣泛應(yīng)用于太陽能發(fā)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(dòng)太陽能跟蹤裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及太陽能技術(shù)和自動(dòng)化控制【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種自動(dòng)太陽能跟蹤裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]能源短缺是當(dāng)今社會(huì)面臨的一大嚴(yán)峻問題。根據(jù)目前國際上通行的能源預(yù)測(cè)，石油資源將在40年內(nèi)枯竭，天然氣資源將在60年內(nèi)用光，煤炭資源也只能使用220年。于是，充分利用現(xiàn)有資源和開發(fā)新能源成為解決能源問題的關(guān)鍵，而太陽能的開發(fā)利用日益受到人們的關(guān)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(dāng)中太陽與太陽能電池板的相對(duì)位置是時(shí)刻變化的，這也就無法保證太陽能電池板時(shí)刻受到陽光直射，從而使太陽光能的利用率大大降低。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]鑒于上述狀況，有必要提供一種可以自動(dòng)跟蹤太陽能跟蹤裝置。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，提供一種自動(dòng)太陽能跟蹤裝置包括:太陽能利用裝置，定位太陽與執(zhí)行模塊的相對(duì)位置的檢測(cè)模塊、控制太陽能利用裝置狀態(tài)的控制模塊、使太陽能利用裝置動(dòng)作的執(zhí)行模塊、基座，檢測(cè)模塊連接控制模塊，控制模塊連接執(zhí)行模塊，執(zhí)行模塊連接基座。
[0005]檢測(cè)模塊，包括平臺(tái) 、遮陽板和光電傳感器，遮陽板通過支架架設(shè)在平臺(tái)的上部空間，光電傳感器設(shè)置在平臺(tái)上，光電傳感器連接控制模塊。
[0006]檢測(cè)模塊中設(shè)置有兩個(gè)遮陽板。
[0007]檢測(cè)模塊中設(shè)置有兩個(gè)光電傳感器。
[0008]檢測(cè)模塊設(shè)置在太陽能利用裝置的邊緣。
[0009]執(zhí)行模塊包括水平動(dòng)作機(jī)構(gòu)，俯仰動(dòng)作機(jī)構(gòu)，水平動(dòng)作機(jī)構(gòu)連接俯仰動(dòng)作機(jī)構(gòu)。
[0010]俯仰動(dòng)作機(jī)構(gòu)設(shè)置在基座上。
[0011]水平動(dòng)作機(jī)構(gòu)包括水平支撐臂、步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的芯片，步進(jìn)電機(jī)連接芯片，芯片連接控制模塊，步進(jìn)電機(jī)和芯片設(shè)置在水平支撐臂上，水平支撐臂上端與太陽能利用裝置轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
[0012]俯仰動(dòng)作機(jī)構(gòu)包括俯仰支撐臂、步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的芯片，步進(jìn)電機(jī)連接芯片，芯片連接控制模塊，步進(jìn)電機(jī)和芯片設(shè)置在俯仰支撐臂上，俯仰支撐臂上端與水平支撐臂下端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，俯仰支撐臂下端連接基座。
[0013]本實(shí)用新型自動(dòng)太陽能跟蹤裝置，通過檢測(cè)模塊、控制模塊、執(zhí)行模塊的配合作用，工作時(shí)自動(dòng)使太陽能利用裝置一直保持陽光直射狀態(tài)，最大限度的利用太陽光能，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得，比固定式太陽能提高30%的發(fā)電量。并且，工作可靠穩(wěn)定，精確追蹤太陽，占用空間小，可以廣泛應(yīng)用于太陽能發(fā)電站、太陽能路燈以及所有固定式太陽能電池板中。同時(shí)，還可以將本系統(tǒng)應(yīng)用到太陽能熱水器、太陽能灶等處?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型太陽能跟蹤裝置跟蹤工作示意圖。
[0015]圖2是本實(shí)用新型太陽能跟蹤裝置的示意圖。
[0016]圖3是本實(shí)用新型太陽能跟蹤裝置的光電傳感器檢測(cè)電路。
[0017]圖4是本實(shí)用新型太陽能跟蹤裝置的位置傳感器檢測(cè)電路。
[0018]圖5是本實(shí)用新型太陽能跟蹤裝置的總控制電路。
[0019]圖6是本實(shí)用新型太陽能跟蹤裝置的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路
[0020]其中，太陽能利用裝置1、檢測(cè)模塊2、遮陽板21，光電傳感器22，平臺(tái)23、控制模塊3，執(zhí)行模塊4、水平支撐臂41、俯仰支撐臂42，步進(jìn)電機(jī)43、基座5。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型自動(dòng)跟蹤太陽能跟蹤裝置作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0022]請(qǐng)參見圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6，及本實(shí)用新型實(shí)施例1。
[0023]實(shí)施例1
[0024]一種自動(dòng)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(zhí)行模塊的相對(duì)位置的檢測(cè)模塊2、控制太陽能利用裝置狀態(tài)的控制模塊3、使太陽能利用裝置動(dòng)作的執(zhí)行模塊4、基座5，檢測(cè)模塊連接控制模塊，控制模塊連接執(zhí)行模塊，執(zhí)行模塊
連接基座。
[0025]檢測(cè)模塊，包括平臺(tái)23、遮陽板21和光電傳感器22，遮陽板21通過支架架設(shè)在平臺(tái)的上部空間，光電傳感器設(shè)置在平臺(tái)23上，光電傳感器22連接控制模塊3。
[0026]檢測(cè)模2塊設(shè)置在太陽能利用裝置I的邊緣。
[0027]陽光透過遮陽板會(huì)產(chǎn)生影子，而且影子的方向沿著太陽光線直射的方向。根據(jù)這一原理，本系統(tǒng)采用雙遮陽板與雙光電傳感器配合作用，精確定位太陽與執(zhí)行模塊的相對(duì)位置。
[0028]在水平方向上，當(dāng)太陽光線直射太陽能利用裝置時(shí)，遮陽板的陰影完全遮住光電傳感器；在俯仰方向上，當(dāng)太陽光線直射太陽能利用裝置時(shí)，遮陽板的陰影完全遮住光電傳感器。當(dāng)兩個(gè)光電傳感器同時(shí)完全處在陰影下時(shí)，太陽能利用裝置處在陽光直射狀態(tài)下。
[0029]雙光電傳感器檢測(cè)電路主要由光電傳感器、電阻、電位器以及LM393芯片組成。當(dāng)光電傳感器接受的光照強(qiáng)度大于設(shè)定值時(shí)，LM393芯片-1NT管腳電位低于+IN管腳電位，此時(shí)，LM393芯片OUT管腳輸出高電平；當(dāng)光電傳感器接受的光照強(qiáng)度小于設(shè)定值時(shí)，LM393芯片-1NT管腳電位高于+IN管腳電位，此時(shí)，LM393芯片OUT管腳輸出低電平。LM393芯片-1NT管腳和+IN管腳分別與單片機(jī)的P2.0和P2.1 口相連。兩光電傳感器的檢測(cè)電路如圖3所示。
[0030]根據(jù)太陽的運(yùn)動(dòng)軌跡，執(zhí)行模塊在水平方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)角度為180度，執(zhí)行模塊水平方向上裝有兩個(gè)位置傳感器，用來限定執(zhí)行模塊的水平運(yùn)動(dòng)范圍；執(zhí)行模塊在俯仰方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)角度為90度，執(zhí)行模塊俯仰方向上也裝有兩個(gè)位置傳感器，用來限定執(zhí)行模塊的的俯仰運(yùn)動(dòng)范圍。[0031]位置傳感器由四個(gè)輕觸開關(guān)組成，輕觸開關(guān)的一段與地線相連，另一端與單片機(jī)的P2.2-P2.5 口相連。當(dāng)執(zhí)行模塊碰到一輕觸開關(guān)后，單片機(jī)與其相對(duì)應(yīng)的P2 口就被置為低電平，單片機(jī)檢測(cè)到低電平后就會(huì)控制步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作。位置傳感器的檢測(cè)電路如圖4所
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[0032]控制模塊以單片機(jī)為核心，對(duì)檢測(cè)模塊傳遞的信號(hào)做出處理，進(jìn)而控制執(zhí)行模塊追蹤太陽；檢測(cè)模塊包括光電檢測(cè)和位置檢測(cè)，以確定執(zhí)行模塊與太陽的位置關(guān)系；執(zhí)行模塊用以太陽能利用裝置，根據(jù)控制模塊傳遞的控制信號(hào)動(dòng)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芯片為核心,接受檢測(cè)模塊傳遞的信號(hào)后，通過對(duì)信號(hào)處理使執(zhí)行模塊的兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作，從而保證太陽能利用裝置接受最大強(qiáng)度光照。控制模塊中應(yīng)用的單片機(jī)系統(tǒng)由STC89C52RC芯片、供電電路、復(fù)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(shí):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(dá)到太陽直射，控制模塊接收到此時(shí)第一光電傳感器傳遞的信號(hào)后會(huì)控制執(zhí)行模塊水平方向上的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，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(jī)才停止轉(zhuǎn)動(dòng)，使太陽能利用裝置在水平方向上達(dá)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(dá)到太陽直射，控制模塊接收到此時(shí)第二光電傳感器傳遞的信號(hào)后會(huì)控制執(zhí)行模塊俯仰方向上的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，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(jī)才停止轉(zhuǎn)動(dòng)，使太陽能利用裝置在俯仰方向上達(dá)到太陽直射。
[0036]陰天時(shí):當(dāng)太陽光照強(qiáng)度低于設(shè)定值時(shí)，檢測(cè)光照強(qiáng)度的光電傳感器將信號(hào)傳遞給控制模塊，控制模塊會(huì)使本系統(tǒng)停止工作，從而使本系統(tǒng)不受天氣影響。
[0037]水平方向上執(zhí)行模塊的運(yùn)動(dòng)軌跡:從早晨到晚上，太陽的運(yùn)動(dòng)軌跡是自東向西，執(zhí)行模塊的初始設(shè)定軌跡也是自東向西，初始設(shè)定位置是朝向東方的。晚上，執(zhí)行裝置是朝向西方的，第二天早晨，朝向西方的執(zhí)行裝置會(huì)繼續(xù)自東向西轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度觸動(dòng)第一位置傳感器，控制模塊接受到第一位置傳感器的信號(hào)后會(huì)使執(zhí)行模塊在水平方向上復(fù)位，從而使執(zhí)行模塊一直追蹤太陽自東向西轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0038]俯仰方向上執(zhí)行模塊的運(yùn)動(dòng)軌跡:從早晨到中午，太陽的運(yùn)動(dòng)軌跡是自低到高，從中午到晚上，太陽的運(yùn)動(dòng)軌跡是自高到低。從早晨到中午，執(zhí)行模塊跟隨太陽自低到高轉(zhuǎn)動(dòng)；從中午到晚上，執(zhí)行模塊首先會(huì)繼續(xù)自低到高轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度觸動(dòng)第二位置傳感器，控制模塊接受到第二位置傳感器的信號(hào)后會(huì)使執(zhí)行模塊跟隨太陽自高到低運(yùn)動(dòng)；第二天早晨，執(zhí)行模塊首先會(huì)繼續(xù)自高到低轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度觸動(dòng)第三位置傳感器，控制模塊接受到第三位置傳感器的信號(hào)后會(huì)使執(zhí)行模塊跟隨太陽自低到高運(yùn)動(dòng)。
[0039]執(zhí)行模塊包括水平動(dòng)作機(jī)構(gòu)，俯仰動(dòng)作機(jī)構(gòu)，水平動(dòng)作機(jī)構(gòu)連接俯仰動(dòng)作機(jī)構(gòu)。
[0040]俯仰動(dòng)作機(jī)構(gòu)設(shè)置在基座5上。
[0041]水平動(dòng)作機(jī)構(gòu)包括水平支撐臂41、步進(jìn)電機(jī)43和驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的芯片，步進(jìn)電機(jī)連接芯片，芯片連接控制模塊，步進(jìn)電機(jī)和芯片設(shè)置在水平支撐臂上，水平支撐臂上端與太陽能利用裝置轉(zhuǎn)動(dòng)連接。[0042]俯仰動(dòng)作機(jī)構(gòu)包括俯仰支撐臂42、步進(jìn)電機(jī)43和驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的芯片，步進(jìn)電機(jī)43連接芯片，芯片連接控制模塊3，步進(jìn)電機(jī)43和芯片設(shè)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(zhuǎn)動(dòng)連接，俯仰支撐臂下端連接基座5。
[0043]為了使執(zhí)行模塊帶動(dòng)太陽能利用裝置全程追蹤太陽，執(zhí)行模塊必須能夠在水平和俯仰兩個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，以滿足太陽水平方向:東-西，俯仰方向:低-高-低的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。因此，執(zhí)行模塊裝有兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)，通過兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)的配合轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)執(zhí)行模塊在水平跟俯仰方向上的運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)全程追蹤太陽。
[0044]兩步進(jìn)電機(jī)由兩個(gè)ULN2003芯片驅(qū)動(dòng)，兩驅(qū)動(dòng)芯片與控制模塊中單片機(jī)的PO 口相連接。其中，P0.0-P0.3控制水平方向上的步進(jìn)電機(jī)，P0.4-P0.8控制俯仰方向上的步進(jìn)電機(jī)，在單片機(jī)的控制信號(hào)下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)或停止。兩步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路如圖6所示。
[0045]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本實(shí)用新型，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種自動(dòng)太陽能跟蹤裝置包括:太陽能利用裝置、基座，其特征在于:還包括定位太陽與執(zhí)行模塊的相對(duì)位置的檢測(cè)模塊、控制太陽能利用裝置狀態(tài)的控制模塊、使太陽能利用裝置動(dòng)作的執(zhí)行模塊、基座，檢測(cè)模塊連接控制模塊，控制模塊連接執(zhí)行模塊，執(zhí)行模塊連接基座，所述檢測(cè)模塊，包括平臺(tái)、遮陽板和光電傳感器，遮陽板通過支架架設(shè)在平臺(tái)的上部空間，光電傳感器設(shè)置在平臺(tái)上，光電傳感器連接控制模塊，所述執(zhí)行模塊包括水平動(dòng)作機(jī)構(gòu)，俯仰動(dòng)作機(jī)構(gòu)，水平動(dòng)作機(jī)構(gòu)連接俯仰動(dòng)作機(jī)構(gòu)，所述俯仰動(dòng)作機(jī)構(gòu)設(shè)置在基座上，所述水平動(dòng)作機(jī)構(gòu)包括水平支撐臂、步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的芯片，步進(jìn)電機(jī)連接芯片，芯片連接控制模塊，步進(jìn)電機(jī)和芯片設(shè)置在水平支撐臂上，水平支撐臂上端與太陽能利用裝置轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述俯仰動(dòng)作機(jī)構(gòu)包括俯仰支撐臂、步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的芯片，步進(jìn)電機(jī)連接芯片，芯片連接控制模塊，步進(jìn)電機(jī)和芯片設(shè)置在俯仰支撐臂上，俯仰支撐臂上端與水平支撐臂下端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，俯仰支撐臂下端連接基座。
2.如權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)太陽能跟蹤裝置，其特征在于:所述檢測(cè)模塊中設(shè)置有兩個(gè)遮陽板。
3.如權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)太陽能跟蹤裝置，其特征在于:所述檢測(cè)模塊中設(shè)置有兩個(gè)光電傳感器。
4.如權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)太陽能跟蹤裝置，其特征在于:所述檢測(cè)模塊設(shè)置在太陽能利用裝置的邊緣。
【文檔編號(hào)】G05D3/12GK203422670SQ201320568366
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月12日
【發(fā)明者】趙子浩 申請(qǐng)人:趙子浩