一種雙軸一體自跟蹤聚焦太陽能裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及太陽能發(fā)電領域，具體地說是一種具有高精度的適用于蝶式聚光器光熱高溫轉換的雙軸一體自跟蹤聚焦太陽能裝置，包括跟蹤傳感器、太陽能電池板、俯仰轉動機構、水平轉動機構和殼體，其中俯仰轉動機構通過連接臂與太陽能電池板相連，所述太陽能電池板即通過俯仰轉動機構帶動俯仰旋轉，通過水平轉動機構帶動水平旋轉，跟蹤傳感器固裝于太陽能電池板上，所述跟蹤傳感器的傳感器殼體的內(nèi)側底面上呈十字布置有四個光敏二極管，所述四個光敏二極管即組成能夠發(fā)出信號控制所述俯仰轉動機構和水平轉動機構啟停的電橋，在跟蹤傳感器的傳感器殼體外側還設有自動尋找光源的尋源光敏二極管。本實用新型能夠自動使太陽能電池板與陽光保持垂直狀態(tài)。
【專利說明】一種雙軸一體自跟蹤聚焦太陽能裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及太陽能發(fā)電領域，具體地說是一種具有高精度的適用于蝶式聚光器光熱高溫轉換的雙軸一體自跟蹤聚焦太陽能裝置。
【背景技術】
[0002]太陽能作為一種清潔能源，其應用前景十分廣闊，開發(fā)利用太陽能成為國際社會的一大共識，各國政府都將太陽能資源的利用作為國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容?，F(xiàn)有技術的太陽能裝置，自動跟蹤運行技術還不夠完善，通常需要人工或其他方式輔助完成太陽能的自跟蹤，運行精度及可靠性較低，而且普遍存在機構繁瑣，成本昂貴等缺陷，給設備的使用、維護帶來諸多不便，制約太陽能裝置的普及和推廣應用，而隨著太陽能技術的發(fā)展，人們對自動跟蹤系統(tǒng)的精度和可靠性提出了更高的要求，特別對于蝶式聚光器光熱高溫轉換來說，其對自動跟蹤的精度和可靠性要求現(xiàn)有技術已很難滿足。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的在于提供一種雙軸一體自跟蹤聚焦太陽能裝置，尤其適用于蝶式聚光器光熱高溫轉換，運行精度和可靠性高。
[0004]本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的:
[0005]一種雙軸一體自跟蹤聚焦太陽能裝置，包括跟蹤傳感器、太陽能電池板、連接臂、俯仰轉動機構、水平轉動機構、安裝底盤和殼體，其中俯仰轉動機構和水平轉動機構設置于殼體中，所述俯仰轉動機構通過連接臂與設置于殼體上方的太陽能電池板相連，所述太陽能電池板即通過所述俯仰轉動機構帶動俯仰旋轉，水平轉動機構設置于所述俯仰轉動機構下方，并通過一個縱軸與殼體下方的安裝底盤相連，所述太陽能電池板即通過所述水平轉動機構帶動水平旋轉，跟蹤傳感器固裝于所述太陽能電池板上，所述跟蹤傳感器的傳感器殼體的內(nèi)側底面上呈十字布置有四個光敏二極管，所述四個光敏二極管即組成能夠發(fā)出信號控制所述俯仰轉動機構和水平轉動機構啟停的電橋。
[0006]所述俯仰轉動機構包括橫軸、俯仰減速機、俯仰電機和蝸輪蝸桿減速機，所述橫軸穿過殼體，且所述橫軸的兩端分別與設置于所述殼體兩側的連接臂相連，所述俯仰電機、俯仰減速機和蝸輪蝸桿減速機依次相連，所述蝸輪蝸桿減速機固定在殼體側壁上并與所述橫軸相連。
[0007]所述水平轉動機構包括水平電機和水平減速機，所述水平電機和水平減速機依次相連，所述水平減速機固定在殼體的底面上并與所述縱軸相連，所述縱軸垂直安裝在位于殼體下方的安裝底盤上。
[0008]所述跟蹤傳感器的傳感器殼體外側對稱設有尋源光敏二極管，且所述尋源光敏二極管與殼體內(nèi)任一對對角設置的光敏二極管處于同一直線上。
[0009]所述傳感器殼體的上端設有凸出部，沿垂直于傳感器殼體內(nèi)側底面方向看去，所述凸出部將呈十字布置的四個光敏二極管擋住。
[0010]所述尋源光敏二極管中心線與豎直方向的夾角為a，與水平方向的夾角為C，所述凸出部最靠近傳感器殼體中心線的一點與一側的光敏二極管最靠近傳感器殼體中心線的一點處于同一垂線上，所述凸出部最靠近傳感器殼體中心線的一點與另一側的光敏二極管最靠近傳感器殼體中心線的一點之間的連線與豎直方向夾角為a，而所述連線之間的夾角為 b, a+b+c = 180 度。
[0011]所述傳感器殼體的外側罩有起到防雨、防其他光干擾等作用的透光外罩。
[0012]所述傳感器殼體的外部貼附有給所述跟蹤傳感器供電用的太陽能電池板。
[0013]本實用新型的優(yōu)點與積極效果為:
[0014]1、本實用新型能夠自動使太陽能電池板與陽光保持垂直狀態(tài)，運行精度高。
[0015]2、本實用新型使用及維護方便，使用安全可靠。
[0016]3、本實用新型考慮系統(tǒng)需要抵抗大風、冰雹、雨雪災害等天氣而設置手持遙控器切換傳感信號跟蹤系統(tǒng)，能夠:①使聚光器轉向穩(wěn)定；②而且省略與控制器的有線連接，放置由于有線連接造成的安裝局限；③同時實現(xiàn)在系統(tǒng)運行過程中需要暫停聚光器跟蹤太陽；④由一個中央母系統(tǒng)發(fā)射的跟蹤傳感信號，指揮控制一個方陣群，省掉每一個跟蹤子系統(tǒng)的傳感器。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的結構示意圖，
[0018]圖2為圖1中的跟蹤傳感器結構剖視圖，
[0019]圖3為圖2中的跟蹤傳感器俯視圖。
[0020]其中，I為跟蹤傳感器，2為太陽能電池板，3為連接臂，4為橫軸，5為俯仰減速機，6為俯仰電機，7為水平電機，8為水平減速機，9為安裝底盤，10為太陽能電池板，11為殼體，12為蝸輪蝸桿減速機，13為傳感器殼體，14為尋源光敏二極管，15為光敏二極管，16為凸出部，17為底座，18為透光外罩。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本實用新型作進一步詳述。
[0022]如圖1所示，本實用新型包括跟蹤傳感器1、太陽能電池板2、連接臂3、俯仰轉動機構、水平轉動機構、安裝底盤9和殼體11，其中俯仰轉動機構包括橫軸4、俯仰減速機5、俯仰電機6和蝸輪蝸桿減速機12，水平轉動機構包括水平電機7和水平減速機8，所述橫軸4穿過殼體11，且所述橫軸4的兩端分別與設置于所述殼體11兩側的連接臂3相連，俯仰電機
6、俯仰減速機5和蝸輪蝸桿減速機12均設置于所述殼體11內(nèi)，所述俯仰電機6、俯仰減速機5和蝸輪蝸桿減速機12依次相連，所述蝸輪蝸桿減速機12固定在殼體11側壁上并與所述橫軸4相連,俯仰電機6即用于驅(qū)動整個裝置繞所述橫軸4做俯仰方向180度轉動。水平電機7和水平減速機8設置于殼體11內(nèi)并設置于所述俯仰電機6的下方,所述水平電機7和水平減速機8依次相連，所述水平減速機8固定在殼體11的底面上并與一縱軸相連，所述縱軸垂直安裝在位于殼體11下方的安裝底盤9上，水平電機7即用于驅(qū)動整個裝置繞所述縱軸作水平轉動。本實施例中，所述俯仰電機6和水平電機7為小型(DC6?24V，4?30W)慢速直流電機，所述俯仰減速機5和水平減速機8為行星擺線減速機。
[0023]位于殼體11兩側的連接臂3與太陽能電池板2相連，在太陽能電池板2上安裝有跟蹤傳感器1，如圖2?3所示，所述跟蹤傳感器I包括傳感器殼體13、尋源光敏二極管14、光敏二極管15和底座17，所述跟蹤傳感器I通過底座17固裝于太陽能電池板2上，傳感器殼體13設置于所述底座17上，在所述傳感器殼體13內(nèi)側的底面上，在靠近殼體圓周邊緣處呈十字布置有四個光敏二極管15，所述四個光敏二極管15即組成一個電橋，當四個光敏二極管15處于全光照或全無光照的狀態(tài)時，電橋平衡，對角布置的光敏二極管全光照或全無光照時，電橋也平衡，無信號輸出，當一個或臨近的兩個光敏二極管有光照，而其他二極管無光照時，電橋?qū)⒂捎诓黄胶舛a(chǎn)生信號輸出，此為本領域公知技術，所述信號發(fā)送到整個裝置的控制系統(tǒng)，并由控制系統(tǒng)控制俯仰電機6或水平電機7作正、反及停轉，此為本領域公知技術，由此實現(xiàn)控制裝置驅(qū)動與連接臂3相連的太陽能電池板2作俯仰轉動或水平轉動，直到太陽能電池板2與陽光重新保持垂直，實現(xiàn)自跟蹤目的。本實施例中，所述四個光敏二極管15按東E南S西W北N四個方向布置，所述四個光敏二極管15所述在平面須與地球軌道平面重合，在裝置工作時感光方向?qū)侍枴?br>
[0024]在傳感器殼體13的外側設有斜面，在所述斜面上對稱設有尋源光敏二極管14，且所述尋源光敏二極管14與殼體內(nèi)任一對對角設置的光敏二極管15處于同一直線上，本實施例中，尋源光敏二極管14與東西方向的光敏二極管15處于同一直線上。尋源光敏二極管14的作用在于為防止陰雨天或夜晚等影響，當跟蹤傳感器I的光源丟失時，裝置能夠自動按照外部接受的信號尋找到新的光源，哪一側的尋源光敏二極管14感光，該尋源光敏二極管14即發(fā)出信號給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)控制裝置向該側轉動，直到傳感器殼體13內(nèi)的四個光敏二極管15處于全光照時，控制系統(tǒng)才使裝置停止轉動，隨后的跟蹤任務由四個光敏二極管15來完成。
[0025]為了保證在有光源的情況下，傳感器殼體13和兩側的尋源光敏二極管14三者中的一個，并且只能是其中一個感光，整個跟蹤傳感器I的布局設計也有要求，在傳感器殼體13的上端設有凸出部16，沿垂直于傳感器殼體13內(nèi)側底面方向看去，所述凸出部16正好將呈十字布置的四個光敏二極管15全都擋住，如圖2所示，尋源光敏二極管14中心線與豎直方向的夾角為a，與水平方向的夾角為c，所述凸出部16最靠近傳感器殼體13中心線的一點與一側的光敏二極管15最靠近傳感器殼體13中心線的一點處于同一垂線上，所述凸出部16最靠近傳感器殼體13中心線的一點與另一側的光敏二極管15最靠近傳感器殼體13中心線的一點之間的連線與豎直方向夾角為a，而所述連線之間的夾角為b，a+b+c =180度，從而保證對光源的追蹤可靠。
[0026]在傳感器殼體13的外側罩有透光外罩18,起到防雨、防其他光干擾等作用，在傳感器殼體13的外部貼附有給所述跟蹤傳感器I供電用的太陽能電池板10。
[0027]本裝置設置有手持遙控器以切換傳感信號控制跟蹤系統(tǒng)，當遇到大風、冰雹、雨雪災害等天氣時，本裝置即通過手持遙控器控制俯仰電機6和水平電機7的正、反及停轉來使裝置按照作業(yè)人員要求轉動，所述手持遙控器上設置5個功能鍵:東E、南S、西W、北N、中0K。通過手持遙控器切換傳感信號跟蹤系統(tǒng)，能夠:①使聚光器轉向穩(wěn)定而且省略與控制器的有線連接，防止由于有線連接造成的安裝局限；③同時實現(xiàn)在系統(tǒng)運行過程中需要暫停聚光器跟蹤太陽；④由一個中央母系統(tǒng)發(fā)射的跟蹤傳感信號，指揮控制一個方陣群，省掉每一個跟蹤子系統(tǒng)的傳感器。
[0028]為防止信號頻繁啟停造成跟蹤系統(tǒng)振蕩，在控制系統(tǒng)的電路中設置有延遲啟動功能，延遲時間滿足:KQ/W〈T〈Q/W，其中，T為延遲時間，Q為感光角，W為隨動系統(tǒng)轉動角速度，K為啟停系數(shù)，其中K值越小，系統(tǒng)跟蹤精度越高，聚焦效果越好，但電機啟動會過于頻繁造成系統(tǒng)振蕩，K值取得過大，聚焦效果不好，本實施例中，K取值范圍在0.2?0.6之間。
[0029]本實用新型的工作原理為:
[0030]在所述傳感器殼體13內(nèi)側的底面上，在靠近殼體圓周邊緣處呈十字布置有四個光敏二極管15，所述四個光敏二極管15即組成一個電橋，當四個光敏二極管15處于全光照或全無光照的狀態(tài)時，電橋平衡，對角布置的光敏二極管全光照或全無光照時，電橋也平衡，無信號輸出，當一個或臨近的兩個光敏二極管有光照，而其他二極管無光照時，電橋?qū)行盘栞敵觥?br>
[0031]本裝置在使用時，跟蹤傳感器I的四個光敏二極管15所在平面須與地球軌道平面重合，感光方向?qū)侍?，當本裝置的太陽能電池板2與陽光保持垂直時，跟蹤傳感器I的四個光敏二極管15處于全光照狀態(tài)，不發(fā)出信號，若所述太陽能電池板2與陽光不垂直時，將會導致一個或臨近的兩個光敏二極管有光照而其他二極管無光照，電橋?qū)行盘栞敵?，所述信號傳遞到裝置的控制系統(tǒng)，并由控制系統(tǒng)控制俯仰電機6或水平電機7作正、反及停轉，從而控制整個裝置驅(qū)動與連接臂3相連的太陽能電池板2作俯仰轉動或水平轉動，直到太陽能電池板2與陽光重新保持垂直，實現(xiàn)自動跟蹤目的。
[0032]當裝置受到陰雨天或夜晚等影響，原射入光源消失時，本實用新型能夠通過尋源光敏二極管14自動按照外部接受的信號尋找到光源，即哪一側的尋源光敏二極管14感光，該尋源光敏二極管14即發(fā)出信號給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)控制裝置向該側轉動，直到傳感器殼體13內(nèi)的四個光敏二極管15處于全光照時，控制系統(tǒng)才使裝置停止轉動，隨后的跟蹤任務由四個光敏二極管15來完成。
【權利要求】
1.一種雙軸一體自跟蹤聚焦太陽能裝置，其特征在于:包括跟蹤傳感器(I)、太陽能電池板⑵、連接臂⑶、俯仰轉動機構、水平轉動機構、安裝底盤(9)和殼體(11)，其中俯仰轉動機構和水平轉動機構設置于殼體(11)中，所述俯仰轉動機構通過連接臂(3)與設置于殼體(11)上方的太陽能電池板⑵相連，所述太陽能電池板⑵即通過所述俯仰轉動機構帶動俯仰旋轉，水平轉動機構設置于所述俯仰轉動機構下方，并通過一個縱軸與殼體(11)下方的安裝底盤(9)相連，所述太陽能電池板(2)即通過所述水平轉動機構帶動水平旋轉，跟蹤傳感器(I)固裝于所述太陽能電池板(2)上，所述跟蹤傳感器(I)的傳感器殼體(13)的內(nèi)側底面上呈十字布置有四個光敏二極管(15)，所述四個光敏二極管(15)即組成能夠發(fā)出信號控制所述俯仰轉動機構和水平轉動機構啟停的電橋。
2.根據(jù)權利要求1所述的雙軸一體自跟蹤聚焦太陽能裝置，其特征在于:所述俯仰轉動機構包括橫軸(4)、俯仰減速機(5)、俯仰電機(6)和蝸輪蝸桿減速機(12)，所述橫軸(4)穿過殼體(11)，且所述橫軸(4)的兩端分別與設置于所述殼體(11)兩側的連接臂(3)相連，所述俯仰電機￠)、俯仰減速機(5)和蝸輪蝸桿減速機(12)依次相連，所述蝸輪蝸桿減速機(12)固定在殼體(11)側壁上并與所述橫軸(4)相連。
3.根據(jù)權利要求1所述的雙軸一體自跟蹤聚焦太陽能裝置，其特征在于:所述水平轉動機構包括水平電機(7)和水平減速機(8)，所述水平電機(7)和水平減速機(8)依次相連，所述水平減速機(8)固定在殼體(11)的底面上并與所述縱軸相連,所述縱軸垂直安裝在位于殼體(11)下方的安裝底盤(9)上。
4.根據(jù)權利要求1所述的雙軸一體自跟蹤聚焦太陽能裝置，其特征在于:所述跟蹤傳感器(I)的傳感器殼體(13)外側對稱設有尋源光敏二極管(14)，且所述尋源光敏二極管(14)與殼體內(nèi)任一對對角設置的光敏二極管(15)處于同一直線上。
5.根據(jù)權利要求4所述的雙軸一體自跟蹤聚焦太陽能裝置，其特征在于:所述傳感器殼體(13)的上端設有凸出部(16)，沿垂直于傳感器殼體(13)內(nèi)側底面方向看去，所述凸出部(16)將呈十字布置的四個光敏二極管(15)擋住。
6.根據(jù)權利要求5所述的雙軸一體自跟蹤聚焦太陽能裝置，其特征在于:所述尋源光敏二極管(14)中心線與豎直方向的夾角為a，與水平方向的夾角為c，所述凸出部(16)最靠近傳感器殼體(13)中心線的一點與一側的光敏二極管(15)最靠近傳感器殼體(13)中心線的一點處于同一垂線上，所述凸出部(16)最靠近傳感器殼體(13)中心線的一點與另一側的光敏二極管(15)最靠近傳感器殼體(13)中心線的一點之間的連線與豎直方向夾角為a，而所述連線之間的夾角為b，a+b+c = 180度。
7.根據(jù)權利要求1、4、5或6所述的雙軸一體自跟蹤聚焦太陽能裝置，其特征在于:所述傳感器殼體(13)的外側罩有起到防雨、防其他光干擾等作用的透光外罩(18)。
8.根據(jù)權利要求1、4、5或6所述的雙軸一體自跟蹤聚焦太陽能裝置，其特征在于:所述傳感器殼體(13)的外部貼附有給所述跟蹤傳感器(I)供電用的太陽能電池板(10)。
【文檔編號】G05D3/12GK203950208SQ201420287395
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權日:2014年5月30日
【發(fā)明者】呂輝 申請人:呂輝