雙軸液壓式全景太陽能自動跟蹤裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙軸液壓式全景太陽能自動跟蹤裝置，其特征是采用液壓傳動、結(jié)構(gòu)對稱分布、通過電磁換向閥控制液壓缸和液壓馬達的運動從而控制水平和豎直兩個維度的運動，進而實現(xiàn)太陽的全景跟蹤，其可提高太陽能發(fā)電率比固定位置太陽能電池多約20%。
【專利說明】雙軸液壓式全景太陽能自動跟蹤裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能領(lǐng)域，是一種可以跟蹤太陽位置不斷而跟蹤太陽的太陽板承載體，發(fā)明采用液壓傳動具有穩(wěn)定性高和承載能力強等特點，可適用于大型發(fā)電廠，小型家用太陽能采集等眾多場所。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在太陽能采集大多數(shù)是安置式太陽能采集板，不能轉(zhuǎn)動跟蹤太陽，當(dāng)太陽光入射角改變的時候采集率也隨之改變，采集率不高。因此，我們有必要提高太陽采集率，設(shè)計這種太陽能跟蹤裝置。
[0003]當(dāng)前，市場太陽能跟蹤裝置大多采用步進電機驅(qū)動，齒輪傳動，傳動扭矩較小，不適用大型裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種雙軸液壓式全景太陽能自動跟蹤裝置，本發(fā)明采用液壓傳動，液壓傳動具有功率密度大、負(fù)載能力強、工作平穩(wěn)等優(yōu)點，適用于大型太陽能追蹤設(shè)備。
[0005]本發(fā)明采用了下述技術(shù)方案。一種雙軸液壓式全景太陽能自動跟蹤裝置，包括水平旋轉(zhuǎn)云臺、主支撐桿、軸承、支撐桿、底座、太陽能板支撐架、液壓馬達和豎直轉(zhuǎn)動機構(gòu)，其特征是水平旋轉(zhuǎn)云臺通過支撐桿固定在底座上，水平旋轉(zhuǎn)云臺上安裝軸承，主支撐桿的下端固定在軸承上，主支撐桿的上端活動連接太陽能板支撐架，水平旋轉(zhuǎn)云臺上還安裝豎直轉(zhuǎn)動機構(gòu)，豎直轉(zhuǎn)動機構(gòu)連接太陽能板支撐架，水平旋轉(zhuǎn)云臺下方安裝液壓馬達，水平旋轉(zhuǎn)云臺通過液壓馬達驅(qū)動。
[0006]所述豎直轉(zhuǎn)動機構(gòu)由兩個滑塊、兩根導(dǎo)軌、兩個液壓缸、兩個曲柄和液壓缸托臺構(gòu)成，液壓缸托臺連接水平旋轉(zhuǎn)云臺，兩根導(dǎo)軌分別固定在液壓缸托臺的左右兩邊，導(dǎo)軌上設(shè)有滑塊；曲柄的一端連接滑塊，另一端連接太陽能板支撐架；液壓缸托臺的中間安裝軸承，軸承的左右分別安裝液壓缸，液壓缸連接滑塊。
[0007]進一步，所述水平旋轉(zhuǎn)云臺由為一個內(nèi)齒輪、一個小齒輪、兩個大齒輪、連接套筒、大托臺、推力軸承、小托臺、聯(lián)軸器構(gòu)成，內(nèi)齒輪設(shè)置在大托臺上，小齒輪、和大齒輪通過軸固定在大托臺上，液壓馬達通過聯(lián)軸器與小齒輪連接，小齒輪通過大齒輪減速，帶動內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)動，內(nèi)齒輪與連接套筒通過螺栓相連，連接套筒連接液壓缸托臺，從而帶動上面機構(gòu)轉(zhuǎn)動，連接套筒內(nèi)的小托臺通過支撐桿固定在大托臺上，推力軸承與小托臺配合中間安裝主支撐桿。當(dāng)液壓馬達帶動小齒輪轉(zhuǎn)動，小齒輪傳遞轉(zhuǎn)動給大齒輪，大齒輪帶動內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)動，內(nèi)齒輪與液壓缸托臺用連接套筒連接，傳遞轉(zhuǎn)動。
[0008]進一步優(yōu)選，所述液壓馬達和液壓缸連接電磁換向閥，電磁換向閥連接單片機，單片機連接設(shè)置在太陽能板支撐架上的傳感器，單片機連接有實時時鐘芯片，實時時鐘芯片連接繼電器再連接電磁換向閥，單片機連接有人機界面。[0009]用戶可在人機界面上通過按鈕設(shè)置啟動時間、采集調(diào)整時間、休眠時間，然后啟動裝置。此時水平旋轉(zhuǎn)云臺和豎直轉(zhuǎn)動機構(gòu)在電磁換向閥的控制下回到初始狀態(tài)，對著東方太陽升起的地方，此后等待啟動時間。在實時時鐘芯片的幫助下，電磁換向閥將按時啟動，此時通過控制繼電器開斷從而控制電磁換向閥使水平旋轉(zhuǎn)云臺和豎直轉(zhuǎn)動機構(gòu)運動，傳感器將各光敏傳感點的阻值采集發(fā)送給單片機判斷運轉(zhuǎn)方案后，單片機通過控制電磁換向閥的通斷，實現(xiàn)控制液壓馬達和液壓缸的運動，從而帶動水平旋轉(zhuǎn)云臺和豎直轉(zhuǎn)動機構(gòu)的運動，進而完成太陽自動跟蹤。
[0010]本發(fā)明的有益效果:可根據(jù)太陽位置的不斷變化跟蹤太陽，對準(zhǔn)太陽，提高太陽采集板采集效率，有實時功能，當(dāng)夜晚時，裝置停止自動定時檢測進入休眠，白天時則繼續(xù)定時檢測，這樣可以減小裝置功耗。應(yīng)用該裝置可提高太陽能發(fā)電率比固定位置太陽能電池多約20%，且裝置簡單易于實現(xiàn)，具有非常大的實用價值，與市場同類產(chǎn)品比可提供更大承載能力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2為本發(fā)明所述豎直轉(zhuǎn)動機構(gòu)上部的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖3為本發(fā)明所述豎直轉(zhuǎn)動機構(gòu)下部的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖4為本發(fā)明所述水平旋轉(zhuǎn)云臺的結(jié)構(gòu)簡圖。
[0015]圖5為本發(fā)明所述水平旋轉(zhuǎn)云臺的剖視圖。
[0016]圖中1-滑塊，2-導(dǎo)軌，3-曲柄，4-液壓缸，5-內(nèi)齒輪，6_大齒輪，7_小齒輪，8_連接套筒，9-大托臺，10-推力軸承，11-小托臺，12-聯(lián)軸器，13-液壓馬達，14-太陽能板支撐架，15-主支撐桿，16-軸承，17-水平旋轉(zhuǎn)云臺，18-支撐桿，19-底座。
【具體實施方式】
[0017]如圖1、圖2和圖3所示，一種雙軸液壓式全景太陽能自動跟蹤裝置，包括水平旋轉(zhuǎn)云臺(17)、主支撐桿(15)、軸承(16)、支撐桿(18)、底座(19)、太陽能板支撐架(14)、液壓馬達(13)和豎直轉(zhuǎn)動機構(gòu)，所述豎直轉(zhuǎn)動機構(gòu)由兩個滑塊(I)、兩根導(dǎo)軌(2)、兩個液壓缸
(4)、兩個曲柄(3)和液壓缸托臺構(gòu)成，其特征是水平旋轉(zhuǎn)云臺(17)通過支撐桿(18)固定在底座(19)上，水平旋轉(zhuǎn)云臺(17)上安裝軸承(16)，主支撐桿(15)的下端安裝在水平旋轉(zhuǎn)云臺(17)上，主支撐桿(15)的上端活動連接太陽能板支撐架(14)，水平旋轉(zhuǎn)云臺(17)下方安裝液壓馬達(13)，水平旋轉(zhuǎn)云臺(17)通過液壓馬達(13)驅(qū)動；液壓缸托臺連接水平旋轉(zhuǎn)云臺(17)，兩根導(dǎo)軌(2)分別固定在液壓缸托臺的左右兩邊，導(dǎo)軌(2)上設(shè)有滑塊(I);曲柄(3)的一端連接滑塊(1)，另一端連接太陽能板支撐架(14);液壓缸托臺的中間安裝軸承
(16)，軸承(16)的左右分別安裝液壓缸(4)，液壓缸(4)連接滑塊(I)。左右液壓缸(4)是一推一拉對稱運動的，當(dāng)右側(cè)液壓缸(4)上推時活塞桿推動右側(cè)滑塊(I)在導(dǎo)軌(2)上向上運動，從而滑塊(I)帶動曲柄(3)向上支撐擺動，由于結(jié)構(gòu)對稱的左側(cè)則是向下，所以運動使得太陽能支撐架(14)向左側(cè)轉(zhuǎn)動，反之向右轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)太陽能板豎直維度的運動。
如圖4、圖5所示,所述水平旋轉(zhuǎn)云臺(17)由為一個內(nèi)齒輪(5)、一個小齒輪(7)、兩個大齒輪(6)、連接套筒(8)、大托臺(9)、推力軸承(10)、小托臺(11)、聯(lián)軸器(12)構(gòu)成，內(nèi)齒輪(5)設(shè)置在大托臺(9)上，小齒輪(7)、和大齒輪(6)通過軸固定在大托臺(9)上，液壓馬達(13)通過聯(lián)軸器(12)與小齒輪(7)連接，小齒輪(7)通過大齒輪(6)減速，帶動內(nèi)齒輪(5 )轉(zhuǎn)動，內(nèi)齒輪(5 )與連接套筒(8 )通過螺栓相連，連接套筒(8 )連接液壓缸托臺，從而帶動上面機構(gòu)轉(zhuǎn)動，連接套筒(8)內(nèi)的小托臺(11)，通過支撐桿(18)固定在大托臺(9)上，推力軸承(10)與小托臺(11)配合中間安裝主支撐桿(15)。當(dāng)液壓馬達(13)帶動小齒輪轉(zhuǎn)動(7 )，小齒輪(7 )傳遞轉(zhuǎn)動給大齒輪(6 )，大齒輪(5 )帶動內(nèi)齒輪(5 )轉(zhuǎn)動，內(nèi)齒輪(5 )與液壓缸托臺用連接套筒(8)連接，傳遞轉(zhuǎn)動。
[0018]所述液壓馬達(13)和液壓缸(4)連接電磁換向閥，電磁換向閥連接單片機，單片機連接設(shè)置在太陽能板支撐架(14)上的傳感器，單片機連接有實時時鐘芯片，實時時鐘芯片連接繼電器再連接電磁換向閥，單片機連接有人機界面。
[0019]本發(fā)明采用超低功耗單片機STC89C52做微處理器，使用實時時鐘芯片PCF8563實時控制機構(gòu)運動，有效提高太陽能利用率。
[0020]本發(fā)明的控制方法，包括:
I)在人機界面上設(shè)置啟動時間、采集調(diào)整時間、休眠時間，至此整個裝置將在實時時鐘芯片的設(shè)置下高效工作。
[0021]2)水平旋轉(zhuǎn)云臺(17)和豎直轉(zhuǎn)動機構(gòu)調(diào)整至初始狀態(tài)，使水平方向調(diào)整對著東面，豎直翻轉(zhuǎn)至最大程度斜對東面，此后休眠等待啟動時間。
[0022]3)設(shè)置的啟動時間到，通過繼電器控制三相四通電磁換向閥調(diào)整水平旋轉(zhuǎn)云臺
(17)和豎直轉(zhuǎn)動機構(gòu)，如果啟動時間未到返回步驟2)，否則，進入步驟4)。
[0023]4)傳感器跟隨裝置調(diào)整至滿足條件:①左側(cè)光敏傳感點阻值與右側(cè)光敏傳感點R1=R2，②前面光敏傳感點與后光敏傳感點R3=R4，③上光敏傳感點大于底面光敏傳感點即R5>R6，條件達成進入步驟5)，否則繼續(xù)調(diào)整至滿足條件。
[0024]5)此時裝置已調(diào)整至正對太陽的位置，緊固機構(gòu)使太陽能電板工作蓄電，等待采集調(diào)整周期，周期一到進入步驟6)，否則，繼續(xù)等待。
[0025]本發(fā)明的控制方法的工作過程如下:
用戶可在人機界面上通過按鈕設(shè)置啟動時間、采集調(diào)整時間、休眠時間，然后啟動裝置。此時裝置在電磁換向閥的控制下回到初始狀態(tài)，對著東方太陽升起的地方，此后等待啟動時間。在實時時鐘芯片的幫助下，裝置將按時啟動，此時通過控制繼電器開斷從而控制電磁換向閥使水平旋轉(zhuǎn)云臺(17)和豎直轉(zhuǎn)動機構(gòu)運動，在裝置上的傳感器將各光敏傳感點的阻值采集至單片機。使各光敏傳感點滿足上述步驟4)中條件①②③，此時緊固裝置，進行蓄電。此后等待采集調(diào)整周期，在實時時鐘芯片的幫助下，每到一個周期調(diào)整裝置一次，使裝置盡最大可能地提高太陽利用率。同時每次周期一到就與休眠時間進行比對，如果沒到休眠周期則繼續(xù)工作，如果到了休眠周期則表示完成一天的太陽能采集，便回至初始設(shè)置，進入休眠待機狀態(tài)。等待第二天的啟動時間，便可重新工作。
[0026]太陽能追蹤系統(tǒng)為定時檢測，在實時時鐘下間隔一定時間(這個時間可在控制器設(shè)定)對太陽能電池板進行光敏傳感點的比較，尋找最佳對光點。
[0027]同時，該裝置內(nèi)有實時功能，當(dāng)夜晚時，裝置停止自動定時檢測進入休眠，白天時則繼續(xù)定時檢測，這樣可以減小系統(tǒng)功耗。應(yīng)用本發(fā)明可提高太陽能發(fā)電率比固定位置太陽能電池多約20%，且裝置簡單易于實現(xiàn)，具有極大的實用價值。
【權(quán)利要求】
1.一種雙軸液壓式全景太陽能自動跟蹤裝置，包括水平旋轉(zhuǎn)云臺、主支撐桿、軸承、支撐桿、底座、太陽能板支撐架、液壓馬達和豎直轉(zhuǎn)動機構(gòu)，其特征是水平旋轉(zhuǎn)云臺通過支撐桿固定在底座上，水平旋轉(zhuǎn)云臺上安裝軸承，主支撐桿的下端固定在軸承上，主支撐桿的上端活動連接太陽能板支撐架，水平旋轉(zhuǎn)云臺上還安裝豎直轉(zhuǎn)動機構(gòu)，豎直轉(zhuǎn)動機構(gòu)連接太陽能板支撐架，水平旋轉(zhuǎn)云臺下方安裝液壓馬達，水平旋轉(zhuǎn)云臺通過液壓馬達驅(qū)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙軸液壓式全景太陽能自動跟蹤裝置，其特征是所述豎直轉(zhuǎn)動機構(gòu)由兩個滑塊、兩根導(dǎo)軌、兩個液壓缸、兩個曲柄和液壓缸托臺構(gòu)成，液壓缸托臺連接水平旋轉(zhuǎn)云臺，兩根導(dǎo)軌分別固定在液壓缸托臺的左右兩邊，導(dǎo)軌上設(shè)有滑塊；曲柄的一端連接滑塊，另一端連接太陽能板支撐架；液壓缸托臺的中間安裝軸承，軸承的左右分別安裝液壓缸，液壓缸連接滑塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙軸液壓式全景太陽能自動跟蹤裝置，其特征是所述水平旋轉(zhuǎn)云臺由為一個內(nèi)齒輪、一個小齒輪、兩個大齒輪、連接套筒、大托臺、推力軸承、小托臺、聯(lián)軸器構(gòu)成，內(nèi)齒輪設(shè)置在大托臺上，小齒輪、和大齒輪通過軸固定在大托臺上，液壓馬達通過聯(lián)軸器與小齒輪連接，小齒輪通過大齒輪減速，帶動內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)動，內(nèi)齒輪與連接套筒通過螺栓相連，連接套筒連接液壓缸托臺，連接套筒內(nèi)的小托臺通過支撐桿固定在大托臺上，推力軸承與小托臺配合中間安裝主支撐桿。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的雙軸液壓式全景太陽能自動跟蹤裝置，其特征是所述液壓馬達和液壓缸連接電磁換向閥，電磁換向閥連接單片機，單片機連接設(shè)置在太陽能板支撐架上的傳感器，單片機連接有實時時鐘芯片，實時時鐘芯片連接繼電器再連接電磁換向閥，單片機連接有人機界面。
【文檔編號】G05D3/20GK104020790SQ201410197443
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月12日
【發(fā)明者】李小兵, 李仁浩, 劉松, 石志新, 劉佳川, 楊帆, 楊起 申請人:南昌大學(xué)