一種自動(dòng)日光追光定位裝置、定位方法及定位系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種自動(dòng)日光追光定位裝置、定位方法及定位系統(tǒng)，所述定位裝置包括用于判斷日光照射方向與太陽(yáng)能設(shè)備的日光獲取面之間角度的采光板，所述采光板包括四個(gè)大小相同的矩形光電池、十字型光擋板，所述光電池呈田字形固定在同一平面，所述光擋板固定在田字形的十字交界線上，且光擋板與光電池所在的平面垂直，所述采光板的采光面能夠隨著太陽(yáng)能設(shè)備的日光獲取面同步轉(zhuǎn)動(dòng)，且始終與所述太陽(yáng)能設(shè)備的日光獲取面平行。本發(fā)明的采光板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定可靠，定位準(zhǔn)確，在氣候?yàn)殚g歇直射日光或低照度的變化環(huán)境中，能迅速自動(dòng)的恢復(fù)定位至直射日光方向。
【專利說(shuō)明】一種自動(dòng)日光追光定位裝置、定位方法及定位系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種自動(dòng)日光追光定位裝置、定位方法及定位系統(tǒng)，尤其涉及一種太陽(yáng)能設(shè)備的自動(dòng)日光追光定位裝置及定位系統(tǒng)，屬于追蹤定位領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]使用日光進(jìn)行采光的一些太陽(yáng)能設(shè)備，為了能使太陽(yáng)能設(shè)備的日光獲取面能垂直面對(duì)日光，獲取最大的太陽(yáng)能，都需要使用日光定位裝置。而現(xiàn)在的日光定位裝置的采光裝置采用多個(gè)光敏元件，通過(guò)比照各光敏元件感光強(qiáng)度的差別來(lái)定位日照方向，當(dāng)光敏元件直接受光時(shí)，對(duì)應(yīng)光敏兀件對(duì)日光小角度斜射時(shí)的感光量差別較小，定位誤差較大。為了提高日光定位的準(zhǔn)確性，現(xiàn)在有采用將日光經(jīng)反射后再由光敏元件采光，在光敏元件前設(shè)置光柵擋板后采光，或增加單片機(jī)，通過(guò)運(yùn)行計(jì)算光敏元件感光量的方式來(lái)提高定位準(zhǔn)確性，但非直接采光，這種結(jié)構(gòu)的裝置結(jié)構(gòu)大多較為復(fù)雜，且在復(fù)雜變化氣候的光照條件下通常不能自動(dòng)正常定位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種針對(duì)太陽(yáng)能設(shè)備的自動(dòng)日光追光定位裝置、定位方法及定位系統(tǒng)，采用多塊太陽(yáng)能電池板平面比照采光，采光板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，定位準(zhǔn)確。
[0004]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
一種自動(dòng)日光追光定位裝置，包括用于判斷日光照射方向與太陽(yáng)能設(shè)備的日光獲取面之間角度的采光板，所述采光板包括四個(gè)大小相同的矩形光電池、十字型光擋板，所述光電池呈田字形固定在同一平面，所述光擋板固定在田字形的十字交界線上，且光擋板與光電池所在的平面垂直，定義十字型光擋板為直角坐標(biāo)系，直角坐標(biāo)系的第一至第四象限分別為第一至第四光電池，第一至第四光電池分別輸出第一至第四電壓，所述采光板的采光面與所述太陽(yáng)能設(shè)備的日光獲取面平行，且能夠隨著太陽(yáng)能設(shè)備的日光獲取面轉(zhuǎn)動(dòng)同步轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0005]優(yōu)選的，所述光擋板的高度為光擋板長(zhǎng)度的三分之一至二分之一。
[0006]一種自動(dòng)日光追光定位方法，利用如上所述自動(dòng)日光追光定位裝置實(shí)現(xiàn)，判斷相鄰兩個(gè)光電池輸出的電壓是否相等，當(dāng)相鄰兩個(gè)光電池其中有任意一對(duì)不相等時(shí)，調(diào)整太陽(yáng)能設(shè)備的日光獲取面與采光板的采光面使得相鄰兩個(gè)光電池輸出的電壓均相等，且第一至第四電壓均不為零。
[0007]—種自動(dòng)日光追光定位系統(tǒng)，包括如上所述自動(dòng)日光追光定位裝置，以及采集并處理第一至第四電壓的控制模塊、與控制模塊連接的驅(qū)動(dòng)模塊，所述控制模塊根據(jù)第一至第四電壓之間的關(guān)系判斷太陽(yáng)能設(shè)備的日光獲取面是否與日光垂直并發(fā)送轉(zhuǎn)動(dòng)指令，所述驅(qū)動(dòng)模塊用于根據(jù)控制模塊發(fā)送的控制指令來(lái)驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)能設(shè)備的日光獲取面轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0008]優(yōu)選的，所述控制模塊包括第一?第四電壓比較集成電路、以及用于向所述驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)送轉(zhuǎn)動(dòng)指令的控制單元，所述第一、第二電壓分別輸出至第一電壓比較集成電路，第二、第三電壓分別輸出至第二電壓比較集成電路，第三、第四電壓分別輸出至第三電壓比較集成電路，第一、第四電壓分別輸出至第四電壓比較集成電路，第一?第四電壓比較集成電路分別與所述控制單元信號(hào)連接。
[0009]優(yōu)選的，所述驅(qū)動(dòng)模塊包括兩個(gè)調(diào)整電機(jī)，所述調(diào)整電機(jī)用于使太陽(yáng)能設(shè)備的日光獲取面分別沿采光板田字形的十字交界線轉(zhuǎn)動(dòng)直至太陽(yáng)能設(shè)備的日光獲取面與日光垂直。
[0010]采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明的有益效果為:
1、自動(dòng)日光追光定位裝置中的采光板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定可靠，定位準(zhǔn)確，在氣候?yàn)殚g歇直射日光或低照度的變化環(huán)境中，能迅速自動(dòng)的恢復(fù)定位至直射日光方向。
[0011]2、自動(dòng)日光追光定位系統(tǒng)以及定位方法能夠始終根據(jù)光源照射方向調(diào)整方位，使得太陽(yáng)能設(shè)備的日光獲取面始終保持朝向最強(qiáng)的光源方向。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明自動(dòng)日光追光定位裝置的采光板的立體示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明自動(dòng)日光追光定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3是本發(fā)明自動(dòng)日光追光定位系統(tǒng)比較單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]其中:1-1為第一光電池，1-2為第二光電池，1-3為第三光電池，1-4為第四光電池，2為光擋板，3為控制模塊，3-1為比較單元，3-2為控制單元，3-1-1為第一電壓比較集成電路，3-1-2為第二電壓比較集成電路，3-1-3為第三電壓比較集成電路，3-1-4為第四電壓比較集成電路，4為驅(qū)動(dòng)模塊，4-1為水平調(diào)整電機(jī)，4-2為仰角調(diào)整電機(jī)，5為電壓輸入，6為電平輸出。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，所述實(shí)施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0017]本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明中涉及到的相關(guān)模塊及其實(shí)現(xiàn)的功能是在改進(jìn)后的硬件及其構(gòu)成的裝置、器件或系統(tǒng)上搭載現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)的計(jì)算機(jī)軟件程序或有關(guān)協(xié)議就可實(shí)現(xiàn)，并非是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的計(jì)算機(jī)軟件程序或有關(guān)協(xié)議進(jìn)行改進(jìn)。例如，改進(jìn)后的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)依然可以通過(guò)裝載現(xiàn)有的軟件操作系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)該硬件系統(tǒng)的特定功能。因此，可以理解的是，本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中硬件模塊的改進(jìn)及其連接組合關(guān)系，而非僅僅是對(duì)硬件模塊中為實(shí)現(xiàn)有關(guān)功能而搭載的軟件或協(xié)議的改進(jìn)。
[0018]本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明中提到的相關(guān)模塊是用于執(zhí)行本申請(qǐng)中所述操作、方法、流程中的步驟、措施、方案中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的硬件設(shè)備。所述硬件設(shè)備可以為所需的目的而專門設(shè)計(jì)和制造，或者也可以采用通用計(jì)算機(jī)中的已知設(shè)備或已知的其他硬件設(shè)備。所述通用計(jì)算機(jī)由存儲(chǔ)在其內(nèi)的程序選擇性地激活或重構(gòu)。
[0019]本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員可以理解的是，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”、“所述”和“該”也可包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)該進(jìn)一步理解的是，本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應(yīng)該理解，當(dāng)我們稱元件被“連接”或“耦接”到另一元件時(shí)，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在中間元件。此外，這里使用的“連接”或“耦接”可以包括無(wú)線連接或耦接。這里使用的措辭“和/或”包括一個(gè)或更多個(gè)相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)的任一單元和全部組合。
[0020]本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員可以理解的是，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語(yǔ)應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一種的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過(guò)于正式的含義來(lái)解釋。
[0021]如圖1-圖3所示，為本發(fā)明的一種實(shí)施例。首先在合適的支架上安裝光擋板2，使光擋板2呈十字型，光擋板2的高度通常為光擋板2長(zhǎng)度的三分之一至二分之一，將十字型光擋板作為一直角坐標(biāo)系，四塊光電池1-1、1_2、1-3、1-4分別逆時(shí)針安裝于光擋板2的四個(gè)象限內(nèi)，緊靠光擋板2，且光電池所在的平面與十字型光擋板垂直，構(gòu)成如圖1所示的曰光追光定位采光板，采光板固定在太陽(yáng)能設(shè)備的日光獲取面上，或者利用聯(lián)動(dòng)裝置固定采光板，使得采光板的采光面與太陽(yáng)能設(shè)備的日光獲取面始終保持平行。為了提高光電池1-1、1-2、1-3、1-4的比照靈敏度，電池組面積可以稍大，電池組內(nèi)結(jié)構(gòu)采用多級(jí)串聯(lián)或并聯(lián)方式，但四塊光電池1-1、1-2、1_3、1_4的大小相同，且為矩形。
[0022]一種自動(dòng)日光追光定位系統(tǒng)，除了上述所述的采光板結(jié)構(gòu)外，還包括控制模塊3和驅(qū)動(dòng)模塊4，控制模塊3包括比較單元3-1和控制單元3-2，比較單元3-1包括第一至第四電壓比較集成電路3-1-廣3-1-4，驅(qū)動(dòng)模塊4包括水平移動(dòng)的水平調(diào)整電機(jī)4-1和調(diào)節(jié)垂直仰角的仰角調(diào)整電機(jī)4-2。每塊光電池輸出的電壓信號(hào)分別輸出至控制模塊3內(nèi)的比較單元3-1，第一、第二電壓分別輸出至第一電壓比較集成電路3-1-1，第二、第三電壓分別輸出至第二電壓比較集成電路3-1-2，第三、第四電壓分別輸出至第三電壓比較集成電路
3-1-3，第一、第四電壓分別輸出至第四電壓比較集成電路3-1-4，所有電壓比較集成電路分別輸出至控制單元3-2，控制單元3-2輸出信號(hào)至驅(qū)動(dòng)模塊4，驅(qū)動(dòng)模塊4根據(jù)輸出信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。
[0023]本發(fā)明的自動(dòng)日光追光定位系統(tǒng)的安裝位置，使得采光板的采光面與太陽(yáng)能設(shè)備的日光獲取面平行，且能夠隨著太陽(yáng)能設(shè)備的日光獲取面移動(dòng)而同時(shí)被移動(dòng)。當(dāng)日光照射，且日光垂直于采光板的采光面時(shí)，各個(gè)光電池的受光量相同，所以相鄰兩個(gè)光電池的電壓相等，比較單元3-1內(nèi)的第一至第四電壓比較集成電路均零電平輸出，無(wú)信號(hào)輸出至控制單元3-2 ;當(dāng)日光不垂直于采光板的采光面時(shí)，受垂直分割的光擋板2限制，相鄰兩個(gè)光電池的受光量不同，輸出電信號(hào)也不同，從而輸出的電壓大小不同，對(duì)應(yīng)的電壓比較集成電路輸出正電平或負(fù)電平，經(jīng)控制單元3-2輸出至驅(qū)動(dòng)模塊4，驅(qū)動(dòng)模塊4驅(qū)動(dòng)水平調(diào)整電機(jī)
4-1和仰角調(diào)整電機(jī)4-2調(diào)整太陽(yáng)能設(shè)備的日光獲取面的位置直至日光獲取面再次與日光照射方向垂直。
[0024]如圖1的采光板，當(dāng)日光方向左右偏向，比如第二光電池光照大于第一光電池時(shí)，第三光電池光照大于第四光電池時(shí)，第一、第三電壓比較集成電路3-1-1、3-1-3均正向輸出，控制單元3-2輸出順時(shí)針信號(hào)，驅(qū)動(dòng)單元4輸出工況電源，水平調(diào)整電機(jī)4-1驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)能設(shè)備的日光獲取面順時(shí)針運(yùn)行，日光方向反偏向則逆時(shí)針運(yùn)行，直至日光獲取面與日光照射方向垂直；當(dāng)日光方向上下偏向，比如第二光電池光照大于第三光電池，第一光電池光照大于第四光電池時(shí)，第二、第四電壓比較集成電路3-1-2、3-1-4均正向輸出，控制單元3-2輸出上仰信號(hào)，驅(qū)動(dòng)單元4輸出工況電源，仰角調(diào)整電機(jī)4-2驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)能設(shè)備的日光獲取面上仰運(yùn)行，日光方向反偏向則下仰運(yùn)行，直至日光獲取面與日光照射方向垂直；任何一個(gè)電壓比較集成電路輸出電平均可通過(guò)控制單元3-2輸出相應(yīng)工況電源至驅(qū)動(dòng)模塊4。當(dāng)太陽(yáng)能設(shè)備的日光獲取面受控轉(zhuǎn)動(dòng)至與日光垂直位置時(shí)，采光板亦與日光垂直，比較單元3-1不輸出電平，控制單元3-2則無(wú)信號(hào)輸出，亦停止工況電源輸出。
[0025]本發(fā)明的自動(dòng)日光追光定位系統(tǒng)控制模塊3采用外部供電。
[0026]在變化的氣候條件下，由于日照很低時(shí)，自動(dòng)日光追光定位裝置可能會(huì)暫時(shí)停止工作，但當(dāng)日照恢復(fù)時(shí)，由于是平面光電池采光，不受日光照射角度大的影響，采光板能很快工作，并及時(shí)準(zhǔn)確調(diào)整日光定位。
[0027]本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明中已經(jīng)討論過(guò)的各種操作、方法、流程中的步驟、措施、方案可以被交替、更改、組合或刪除。進(jìn)一步地，具有本發(fā)明中已經(jīng)討論過(guò)的各種操作、方法、流程中的其他步驟、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、組合或刪除。進(jìn)一步地，現(xiàn)有技術(shù)中的具有與本發(fā)明中公開(kāi)的各種操作、方法、流程中的步驟、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、組合或刪除。
[0028]以上實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種自動(dòng)日光追光定位裝置，包括用于判斷日光照射方向與太陽(yáng)能設(shè)備的日光獲取面之間角度的采光板，其特征在于:所述采光板包括四個(gè)大小相同的矩形光電池、十字型光擋板，所述光電池呈田字形固定在同一平面，所述光擋板固定在田字形的十字交界線上，且光擋板與光電池所在的平面垂直，定義十字型光擋板為直角坐標(biāo)系，直角坐標(biāo)系的第一至第四象限分別為第一至第四光電池，第一至第四光電池分別輸出第一至第四電壓，所述采光板的采光面能夠隨著太陽(yáng)能設(shè)備的日光獲取面同步轉(zhuǎn)動(dòng)，且始終與所述太陽(yáng)能設(shè)備的日光獲取面平行。
2.如權(quán)利要求1所述自動(dòng)日光追光定位裝置，其特征在于:所述光擋板的高度為光擋板長(zhǎng)度的三分之一至二分之一。
3.一種自動(dòng)日光追光定位方法，利用如權(quán)利要求1或2所述自動(dòng)日光追光定位裝置實(shí)現(xiàn)，其特征在于:判斷相鄰兩個(gè)光電池輸出的電壓是否相等，當(dāng)相鄰兩個(gè)光電池其中有任意一對(duì)不相等時(shí)，調(diào)整太陽(yáng)能設(shè)備的日光獲取面與采光板的采光面使得相鄰兩個(gè)光電池輸出的電壓均相等，且第一至第四電壓均不為零。
4.一種自動(dòng)日光追光定位系統(tǒng)，其特征在于:包括如權(quán)利要求1或2所述自動(dòng)日光追光定位裝置，以及采集并處理第一至第四電壓的控制模塊、與控制模塊連接的驅(qū)動(dòng)模塊，所述控制模塊根據(jù)第一至第四電壓之間的關(guān)系判斷太陽(yáng)能設(shè)備的日光獲取面是否與日光垂直并發(fā)送轉(zhuǎn)動(dòng)指令，所述驅(qū)動(dòng)模塊用于根據(jù)控制模塊發(fā)送的控制指令來(lái)驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)能設(shè)備的日光獲取面轉(zhuǎn)動(dòng)。
5.如權(quán)利要求4所述自動(dòng)日光追光定位系統(tǒng)，其特征在于:所述控制模塊包括第一?第四電壓比較集成電路、以及用于向所述驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)送轉(zhuǎn)動(dòng)指令的控制單元，所述第一、第二電壓分別輸出至第一電壓比較集成電路，第二、第三電壓分別輸出至第二電壓比較集成電路，第三、第四電壓分別輸出至第三電壓比較集成電路，第一、第四電壓分別輸出至第四電壓比較集成電路，第一?第四電壓比較集成電路分別與所述控制單元信號(hào)連接。
6.如權(quán)利要求4所述自動(dòng)日光追光定位系統(tǒng)，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)模塊包括兩個(gè)調(diào)整電機(jī)，所述調(diào)整電機(jī)用于使太陽(yáng)能設(shè)備的日光獲取面分別沿采光板田字形的十字交界線轉(zhuǎn)動(dòng)直至太陽(yáng)能設(shè)備的日光獲取面與日光垂直。
【文檔編號(hào)】G05D3/12GK103970152SQ201410209608
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年5月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月19日
【發(fā)明者】胡穎 申請(qǐng)人:蘇州衛(wèi)生職業(yè)技術(shù)學(xué)院