雙軸太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤發(fā)電裝置及其傳感探頭的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種雙軸太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤發(fā)電裝置及其傳感探頭，該包括探頭底座、四個(gè)光敏元件和交叉狀隔板，其特征在于交叉狀隔板設(shè)置在探頭底座上并將探頭底座分隔為四塊相互光隔離的獨(dú)立區(qū)域，四個(gè)光敏元件分別安裝該探頭底座的四塊獨(dú)立區(qū)域中，傳感探頭還包括有遮光片和用于濾除漫射光的減光外殼；遮光片設(shè)置在交叉狀隔板的頂部，四個(gè)光敏元件均位于遮光片在探頭底座上的正投影區(qū)域內(nèi)，即當(dāng)太陽(yáng)光垂直照射向探頭底座時(shí)，四個(gè)光敏元件位于遮光片在探頭底座上形成的陰影內(nèi)，減光外殼罩覆在交叉狀隔板和遮光片外，并且減光外殼與遮光片之間留有間隙，交叉狀隔板的側(cè)端面緊貼在減光外殼的內(nèi)壁上。本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)太陽(yáng)位置的自動(dòng)跟蹤。
【專(zhuān)利說(shuō)明】雙軸太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤發(fā)電裝置及其傳感探頭

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種太陽(yáng)能跟蹤發(fā)電裝置及其太陽(yáng)位置傳感器，具體地說(shuō)是一種雙軸太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤發(fā)電裝置及其傳感探頭。

【背景技術(shù)】
[0002]所謂的太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤發(fā)電裝置是讓太陽(yáng)能電池板隨時(shí)正對(duì)太陽(yáng)，使得太陽(yáng)光能盡可能地實(shí)時(shí)垂直照射在太陽(yáng)能電池板上，以獲得最高的太陽(yáng)能收集效率。太陽(yáng)在天空中的位置常用太陽(yáng)高度角和太陽(yáng)方位角來(lái)描述，如圖1所示，為某地0的太陽(yáng)視日運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖，從圖中可以看出該地0的日照時(shí)間大概是5點(diǎn)至18點(diǎn)，太陽(yáng)相對(duì)于地點(diǎn)0出現(xiàn)在丁5至丁18的位置上，圖中2為該地點(diǎn)0的正上方向，11為該地0在14點(diǎn)時(shí)刻的太陽(yáng)高度角，V為該地0在14點(diǎn)時(shí)刻的太陽(yáng)方位角。
[0003]雙軸太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤發(fā)電裝置設(shè)有雙軸轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、太陽(yáng)能電池板、用于追蹤太陽(yáng)位置的傳感探頭和用于控制雙軸轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)的控制器，其中雙軸轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有垂直于地平線設(shè)置的方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸和與之垂直的平行于地平線的高度角轉(zhuǎn)動(dòng)軸，其中，高度角轉(zhuǎn)動(dòng)軸位于方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸的上端；太陽(yáng)能電池板通過(guò)框架安裝在高度角轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)能驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)能電池板在水平方向上轉(zhuǎn)過(guò)相應(yīng)的角度，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)方位位置的跟蹤，高度角轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)能電池板改變傾斜角度，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)高度位置的跟蹤，在傳感探頭獲得太陽(yáng)位置信息后，控制器通過(guò)控制算法將該位置信息轉(zhuǎn)換成雙軸轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸和高度角轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)過(guò)相應(yīng)的角度，從而使得太陽(yáng)能電池板能對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)，使太陽(yáng)光垂直照射在其上。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中已公開(kāi)了多種雙軸轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式，如中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利公開(kāi)說(shuō)明書(shū)⑶201110406393.2公開(kāi)了一種機(jī)械式雙軸太陽(yáng)能跟蹤支架，中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利公開(kāi)說(shuō)明書(shū)⑶200820005504.2公開(kāi)了一種雙軸式太陽(yáng)能發(fā)電跟蹤系統(tǒng)等，在此不再贅述。
[0005]中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利公開(kāi)說(shuō)明書(shū)⑶200920234751.4公開(kāi)了一種太陽(yáng)能跟蹤傳感器，圖2示出了該傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，該太陽(yáng)能跟蹤傳感器包括筒體1、通道隔板2、交叉隔板3、橫隔板5和傳感器電路板4，筒體1內(nèi)橫隔板5上方腔體被通道隔板2和交叉隔板3完全隔斷，左、右、上、下四個(gè)光敏電阻奶1?奶4分別固定在橫隔板5上的各隔離通道，如水平通道6和垂直通道7內(nèi)，其工作原理是利用筒體1周壁對(duì)光敏電阻奶1?奶4遮擋程度的不同，從而使各個(gè)光敏電阻獲得不同的太陽(yáng)光照程度，再通過(guò)傳感器電路板4對(duì)因太陽(yáng)光照程度不同而產(chǎn)生的電位差進(jìn)行計(jì)算，得出太陽(yáng)位置信號(hào)，再轉(zhuǎn)換為對(duì)太陽(yáng)能電池板水平轉(zhuǎn)動(dòng)角度和傾斜角度的控制信號(hào)，控制太陽(yáng)能電池板正對(duì)太陽(yáng)。
[0006]上述太陽(yáng)能跟蹤傳感器存在以下缺點(diǎn):
[0007]第一，上述太陽(yáng)能跟蹤傳感器檢測(cè)太陽(yáng)位置的方法是對(duì)各個(gè)光敏電阻的光照程度進(jìn)行對(duì)比，為了營(yíng)造出不同光照程度的環(huán)境，其采用了較為復(fù)雜的通道結(jié)構(gòu)，從而增加了生產(chǎn)工藝的復(fù)雜性，并且其對(duì)光敏電阻的光敏要求較高，在光照復(fù)雜的環(huán)境下易因受干擾而降低可靠性；
[0008]第二，上述太陽(yáng)能跟蹤傳感器應(yīng)用在各地區(qū)不同的地理位置上，需要設(shè)計(jì)不同高度的筒體，以及改變左側(cè)、右側(cè)、上側(cè)和下側(cè)通道的寬度，其環(huán)境適用性較差；
[0009]第三，上述太陽(yáng)能跟蹤傳感器的四個(gè)光敏電阻受到光照后，尚需進(jìn)行一系列的運(yùn)算方能獲得轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸和高度角轉(zhuǎn)動(dòng)軸的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，發(fā)電裝置控制器的控制算法較為復(fù)雜。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0010]本實(shí)用新型的目的是提供一種雙軸太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤發(fā)電裝置及其傳感探頭，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)太陽(yáng)位置的自動(dòng)跟蹤。
[0011]本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)的:
[0012]一種雙軸太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤的傳感探頭，包括探頭底座、四個(gè)光敏元件和交叉狀隔板，其特征在于所述交叉狀隔板設(shè)置在探頭底座上并將探頭底座分隔為四塊相互光隔離的獨(dú)立區(qū)域，所述四個(gè)光敏元件分別安裝該探頭底座的四塊獨(dú)立區(qū)域中，所述的傳感探頭還包括有遮光片和用于濾除漫射光的減光外殼；所述遮光片設(shè)置在交叉狀隔板的頂部，所述四個(gè)光敏元件均位于遮光片在探頭底座上的正投影區(qū)域內(nèi)，即當(dāng)太陽(yáng)光垂直照射向所述探頭底座時(shí)，四個(gè)光敏元件位于遮光片在探頭底座上形成的陰影內(nèi)，所述減光外殼罩覆在交叉狀隔板和遮光片外，并且減光外殼與遮光片之間留有間隙，交叉狀隔板的側(cè)端面緊貼在減光外殼的內(nèi)壁上。太陽(yáng)光照射在傳感探頭上時(shí)，僅直射光能通過(guò)減光外殼，由于遮光片的遮擋，太陽(yáng)光除了垂直照射或者接近于垂直照射向探頭底座的情況外，至少能照射在一個(gè)光敏元件上，并且由于交叉狀隔板的分隔，四個(gè)光敏元件間的光照環(huán)境相互獨(dú)立，避免相互間光干涉。
[0013]為了避免太陽(yáng)光在通過(guò)減光外殼時(shí)發(fā)生折射，作為本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，本實(shí)用新型所述探頭底座為圓盤(pán)體，該圓盤(pán)體的上表面呈階梯狀，其中部的高圓臺(tái)面為所述四個(gè)光敏元件的安裝面，較低的外環(huán)面為傳感探頭的安裝面，用于固定傳感探頭在工作位上；所述減光外殼由圓筒狀殼身和位于圓筒端部的拱狀頂蓋一體制成，可采用半透明的塑料或者深色玻璃/塑料制成；圓筒狀殼身的內(nèi)壁底部開(kāi)有與探頭底座的階梯面相適配的凹臺(tái)，所述探頭底座嵌裝在該凹臺(tái)內(nèi)。
[0014]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，本實(shí)用新型所述交叉狀隔板的橫截面呈“十”字形，交叉狀隔板與探頭底座相垂直并對(duì)中設(shè)置在探頭底座的光敏元件安裝面上，從而將所述光敏元件安裝面分隔為四塊相互光隔離的獨(dú)立區(qū)域，以便實(shí)現(xiàn)四塊獨(dú)立區(qū)域的光線相互隔離；所述遮光片呈正方形，設(shè)置在所述交叉狀隔板的頂部，并以其對(duì)角線與交叉狀隔板的“十”字重合，使所述遮光片上由對(duì)角線劃分出來(lái)的四個(gè)等腰直角三角形分別對(duì)應(yīng)覆蓋在交叉狀隔板分隔出來(lái)的四塊獨(dú)立區(qū)域的上方，當(dāng)光線從傳感探頭上方垂直照射(即正投影)時(shí)，所述遮光片在探頭底座的四塊獨(dú)立區(qū)域上分別形成相同的等腰直角三角形正投影，所述四個(gè)光敏元件分別對(duì)中設(shè)置在相應(yīng)的直角三角形正投影上。這樣，由于四個(gè)光敏元件處于同等環(huán)境之中，減少了傳感探頭對(duì)雙軸太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤發(fā)電裝置轉(zhuǎn)動(dòng)的控制算法中的變量，控制算法能得以簡(jiǎn)化，高傳感探頭的可靠性也能得以提高。
[0015]上述的交叉狀隔板可以由獨(dú)立的四塊隔板單元以均有一條豎向邊緣在交叉狀隔板的中心軸處重合、并且每相鄰的兩塊隔板單元相垂直的方式拼合而成，也可以由2塊大隔板以十字交叉垂直拼接的方式形成。
[0016]一種雙軸太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤發(fā)電裝置，包括雙軸轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、太陽(yáng)能電池板、用于追蹤太陽(yáng)位置的傳感探頭和用于控制所述雙軸轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)的控制器，所述雙軸轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有豎向設(shè)置的方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸和安裝在方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸上端的橫向設(shè)置的高度角轉(zhuǎn)動(dòng)軸，所述太陽(yáng)能電池板通過(guò)框架安裝在高度角轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，其特征在于所述傳感探頭為上述任一方案所述的傳感探頭；該傳感探頭安裝在框架與太陽(yáng)能電池板迎陽(yáng)面相同的面上，并且其中軸線與太陽(yáng)能電池板的法線方向同向，使得傳感探頭3與太陽(yáng)能電池板能同步轉(zhuǎn)動(dòng)，太陽(yáng)光能同時(shí)垂直照射向太陽(yáng)能電池板和傳感探頭的探頭底座，所述傳感探頭上的四個(gè)光敏元件以所述的發(fā)電裝置在日出時(shí)處于初始工作狀態(tài)，即所述太陽(yáng)能電池板平放使得四個(gè)光敏元件處于同一水平面時(shí)的狀態(tài)作以下設(shè)定:自東起順時(shí)針轉(zhuǎn)一周依次為第一光敏元件、第三光敏元件、第二光敏元件和第四光敏元件，其中第一光敏元件和第二光敏元件的連線方向與高度角轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸向相同，該四個(gè)光敏元件分別與控制器的相應(yīng)端口電連接，并分別在受到太陽(yáng)光照射時(shí)，第一光敏元件通過(guò)控制器控制方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸正轉(zhuǎn)，即方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，第二光敏元件受太陽(yáng)光照時(shí)則通過(guò)控制器控制方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸反轉(zhuǎn)，即方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；而第三光敏元件受太陽(yáng)光照時(shí)通過(guò)控制器控制高度角轉(zhuǎn)動(dòng)軸反轉(zhuǎn)，即第三光敏元件下降、第四光敏元件上升；第四光敏元件受太陽(yáng)光照時(shí)通過(guò)控制器控制方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸正轉(zhuǎn)，即第三光敏元件上升、第四光敏元件下降。這樣，方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸和高度角轉(zhuǎn)動(dòng)軸僅在其中一個(gè)或二個(gè)光敏元件受到太陽(yáng)光照時(shí)以相應(yīng)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，直到所有的光敏元件均進(jìn)入了遮光板形成的正投影區(qū)內(nèi)無(wú)法再受到太陽(yáng)光照射時(shí)才停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)的太陽(yáng)光能垂直或者接近垂直地照射在所述傳感探頭和太陽(yáng)能電池板上，簡(jiǎn)稱(chēng)此時(shí)的傳感探頭正對(duì)太陽(yáng)。
[0017]本實(shí)用新型的工作過(guò)程如下:本實(shí)用新型所述的發(fā)電裝置在日出時(shí)處于初始工作狀態(tài)，所述傳感探頭的第一光敏元件朝向東方。每天自太陽(yáng)從東方升起，太陽(yáng)光照射在第一光敏元件上開(kāi)始，傳感探頭中的光敏元件因受光而轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整傳感探頭至正對(duì)太陽(yáng)的狀態(tài)，從而帶動(dòng)發(fā)電裝置開(kāi)始對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行自動(dòng)跟蹤，隨著太陽(yáng)不斷地向西行進(jìn)，太陽(yáng)的光線角度也會(huì)不斷地變化，使得傳感探頭正對(duì)太陽(yáng)的狀態(tài)不斷地被破壞，傳感探頭又會(huì)受光而轉(zhuǎn)動(dòng)直至正對(duì)太陽(yáng)的狀態(tài)，如此周而復(fù)始，直到太陽(yáng)下山，傳感探頭才又回到初始狀態(tài)的位置，在上述傳感探頭追蹤太陽(yáng)的過(guò)程中，使得發(fā)電裝置總是能正對(duì)太陽(yáng)，從而達(dá)到最大效能和最長(zhǎng)時(shí)間地采集太陽(yáng)能的目的。
[0018]本實(shí)用新型所述的傳感探頭的光敏元件位于獨(dú)立區(qū)域的角平分線？上(參見(jiàn)圖6)，并且光敏元件最外廓距傳感探頭中心軸的距離1在1/4遮光板邊長(zhǎng)I ? 1 ? 1/2遮光板邊長(zhǎng)I的范圍內(nèi)為宜。
[0019]本實(shí)用新型推薦的實(shí)施例:方形的遮光板邊長(zhǎng)I:減光外殼內(nèi)徑0:交叉狀隔板高度0=1: 1.73: 2，光敏元件最外廓距傳感探頭中心線的距離1?1/2遮光板邊長(zhǎng)I。
[0020]本實(shí)用新型所述的1: 0: 11=1: 1.73: 2的比值，各數(shù)值可以在±0^ 1?3的范圍內(nèi)變化。
[0021]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，本實(shí)用新型所述的發(fā)電裝置還包括設(shè)有最高風(fēng)速的風(fēng)速計(jì)，所述風(fēng)速計(jì)連接到控制器的相應(yīng)端口，風(fēng)速計(jì)在檢測(cè)到工況風(fēng)速超過(guò)最高風(fēng)速時(shí)，通過(guò)控制器控制發(fā)電裝置轉(zhuǎn)動(dòng)到初始工作狀態(tài)，即將太陽(yáng)能電池板放平，減低太陽(yáng)能電池板在大風(fēng)中所受風(fēng)力，以確保發(fā)電裝置的使用安全。
[0022]作為本實(shí)用新型的另一種改進(jìn)，本實(shí)用新型的控制器可以在陰雨天氣時(shí)控制方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸11勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，以邊提高發(fā)電裝置的太陽(yáng)能收集效率。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0024]第一，本實(shí)用新型的傳感探頭采用較為簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，為光敏元件營(yíng)造出簡(jiǎn)單的光線照射環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)太陽(yáng)光垂直照射方向的跟蹤，其生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，時(shí)間、地理環(huán)境適用性強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，并且其實(shí)用性強(qiáng)，能應(yīng)用于現(xiàn)有技術(shù)中任意一種結(jié)構(gòu)形式的雙軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上。
[0025]第二，本實(shí)用新型的發(fā)電裝置配合本實(shí)用新型的傳感探頭，可減少傳感探頭對(duì)雙軸太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤發(fā)電裝置轉(zhuǎn)動(dòng)的控制算法中的變量，控制算法能得以簡(jiǎn)化，能夠以簡(jiǎn)單的控制算法控制太陽(yáng)能電池板在方位角和高度角兩個(gè)方案轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)位置的自動(dòng)跟蹤，以獲得最聞的太陽(yáng)能收集效率，聞傳感探頭的可罪性也能得以提聞。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
[0027]圖1為某地0的太陽(yáng)視日運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖；
[0028]圖2為實(shí)用新型專(zhuān)利⑶201110406393.2公開(kāi)的太陽(yáng)能跟蹤傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖3為本實(shí)用新型雙軸太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖4為本實(shí)用新型傳感探頭的半剖視圖；
[0031〕 圖5為圖4的八4剖視圖；
[0032]圖6為圖4的8-8剖視圖；
[0033]圖7為本實(shí)用新型傳感探頭拆除減光外殼后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖8-1-1和圖8-1-2為本實(shí)用新型的發(fā)電裝置在日出時(shí)處于初始工作狀態(tài)的示意圖；
[0035]圖8-2-1、圖8-2-2、圖8-3-1和圖8-3-2為本實(shí)用新型的發(fā)電裝置在日出時(shí)追蹤太陽(yáng)位置的示意圖；
[0036]圖8-4-1和圖8-4-2為本實(shí)用新型的發(fā)電裝置在日出時(shí)分到正午時(shí)分追蹤太陽(yáng)位置的不意圖；
[0037]圖8-5-1和圖8-5-2為本實(shí)用新型的發(fā)電裝置在正午時(shí)分工作狀態(tài)的示意圖；
[0038]圖8-6-1、圖8-6-2、圖8-7-1和圖8-7-2為本實(shí)用新型的發(fā)電裝置在正午時(shí)分到日落時(shí)分追蹤太陽(yáng)位置的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0039]如圖3所示，本實(shí)用新型的雙軸太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤發(fā)電裝置，包括雙軸轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1、太陽(yáng)能電池板2 (為簡(jiǎn)化描述，下文凡所述電池板均指太陽(yáng)能電池板)、用于追蹤太陽(yáng)位置的傳感探頭3、框架4、用于控制雙軸轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1轉(zhuǎn)動(dòng)的控制器(圖中未示出)和設(shè)有最高風(fēng)速的風(fēng)速計(jì)5。
[0040]本實(shí)用新型的傳感探頭，包括探頭底座31、交叉狀隔板32、遮光片33、用于濾除漫射光的減光外殼34和四個(gè)光敏元件01?04。其中，探頭底座31為圓盤(pán)體，該圓盤(pán)體的上表面呈階梯狀，其中部的高圓臺(tái)面為四個(gè)光敏元件01?04的安裝面，低的圓環(huán)面為傳感探頭的安裝面，用于通過(guò)五金連接件將傳感探頭安裝在框架4上。
[0041]本實(shí)用新型所述交叉狀隔板32垂直并對(duì)中設(shè)置在探頭底座31的光敏元件安裝面上，其橫截面為“十”字形，從而將所述光敏元件安裝面分隔為四塊相互光隔離的獨(dú)立區(qū)域，以便實(shí)現(xiàn)四塊獨(dú)立區(qū)域的光線相互隔離；所述交叉狀隔板32由二塊大隔板十字交叉拼合形成四個(gè)隔板單元，該四塊隔板單元均有一條豎向邊沿在交叉狀隔板32的中心軸處重合，每相鄰的兩塊隔板之間的夾角為90。。
[0042]本實(shí)用新型所述遮光片33呈正方形，它設(shè)置在交叉狀隔板32的頂部，并以其對(duì)角線與交叉狀隔板的“十”字重合，使所述遮光片上由對(duì)角線劃分出來(lái)的四個(gè)等腰直角三角形分別對(duì)應(yīng)覆蓋在交叉狀隔板32分隔出的四塊獨(dú)立區(qū)域的上方，當(dāng)光線從傳感探頭上方垂直照射(即正投影)時(shí)，所述遮光片33在探頭底座31的四塊獨(dú)立區(qū)域上就會(huì)分別形成相同的直角三角形正投影。
[0043]本實(shí)用新型所述減光外殼34由圓筒狀殼身3仙和位于圓筒端部的拱狀頂蓋3?一體制成，采用深色塑料制成。圓筒狀殼身3仙的內(nèi)壁底部開(kāi)有與探頭底座31的階梯面相適配的凹臺(tái)34山減光外殼34將交叉狀隔板32和遮光片33罩在其內(nèi)，并且減光外殼的頂蓋340與遮光片33之間留有間隙3?，而隔板單元的豎向外側(cè)邊端面323緊貼在減光外殼34的內(nèi)壁上，探頭底座31嵌裝在所述凹臺(tái)34(1內(nèi)。方形的遮光板邊長(zhǎng)1:減光外殼內(nèi)徑0:交叉狀隔板高度 0 = 1 ； 1.73: 2，即本實(shí)施例中 I = 26111111 時(shí)，0 = 45111111,? = 52111111。1:0: ??！ = 1: 1.73: 2
[0044]本實(shí)用新型所述四個(gè)光敏元件01?04分別安裝在該探頭底座31的四塊獨(dú)立區(qū)域中，該四塊獨(dú)立區(qū)域?qū)τ谒惭b的光敏元件序號(hào)分別稱(chēng)為1區(qū)?4區(qū)，所述四個(gè)光敏元件分別位于獨(dú)立區(qū)域的角平分線？上(參見(jiàn)圖6)，且光敏元件最外廓距傳感探頭中心軸的距離1為略小于1/2遮光板邊長(zhǎng)I的位置處，即位于所述遮光板的正投影區(qū)中，以便在太陽(yáng)光垂直照射傳感探頭3時(shí)，四個(gè)光敏元件均位于遮光片33在探頭底座31上形成的陰影內(nèi)。
[0045]本實(shí)用新型雙軸太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤發(fā)電裝置的雙軸轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1具有豎向設(shè)置的方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸11和安裝在方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸11上端的橫向設(shè)置的高度角轉(zhuǎn)動(dòng)軸12，太陽(yáng)能電池板2通過(guò)框架4安裝在高度角轉(zhuǎn)動(dòng)軸12上；所述傳感探頭3安裝在框架4與電池板2迎陽(yáng)面相同的面上，并且該傳感探頭3的中軸線與太陽(yáng)能電池板2的法線方向同向，使得傳感探頭3與太陽(yáng)能電池板2能同步轉(zhuǎn)動(dòng)，太陽(yáng)光在垂直照射太陽(yáng)能電池板2的同時(shí)也能垂直照射所述傳感探頭3的探頭底座31，所述傳感探頭3上的四個(gè)光敏元件以初始安裝狀態(tài)作以下設(shè)定:以光敏元件01所在的獨(dú)立區(qū)域?yàn)?區(qū)的初始位置正對(duì)東方，然后順時(shí)針依次轉(zhuǎn)過(guò)的獨(dú)立區(qū)域和光敏元件分別是3區(qū)和第三光敏元件03、2區(qū)和第二光敏元件02以及4區(qū)和第四光敏元件04，其中第一光敏元件01和第二光敏元件02的連線方向與高度角轉(zhuǎn)動(dòng)軸12的軸向平行，該四個(gè)光敏元件分別與控制器的相應(yīng)端口電連接，在本實(shí)施例中，設(shè)定第一光敏元件01受太陽(yáng)光照時(shí)是通過(guò)控制器控制方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸11正轉(zhuǎn)，即方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸11順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，參見(jiàn)圖8-1-1和圖8-1-2，第二光敏元件02受太陽(yáng)光照時(shí)則通過(guò)控制器控制方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸11反轉(zhuǎn)，即方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸11逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；而第三光敏元件03受太陽(yáng)光照時(shí)是通過(guò)控制器控制高度角轉(zhuǎn)動(dòng)軸12反轉(zhuǎn)，即第三光敏元件03下降、第四光敏元件04上升；第四光敏元件04受太陽(yáng)光照時(shí)通過(guò)控制器控制高度角轉(zhuǎn)動(dòng)軸12正轉(zhuǎn)，即第三光敏元件03上升、第四光敏元件04下降，參見(jiàn)圖8-2-2。
[0046]本實(shí)用新型所述的風(fēng)速計(jì)5連接到控制器的相應(yīng)端口，風(fēng)速計(jì)5在檢測(cè)到工況風(fēng)速超過(guò)最高風(fēng)速時(shí)，通過(guò)控制器控制發(fā)電裝置轉(zhuǎn)動(dòng)到初始工作狀態(tài)。
[0047]本實(shí)施例的工作過(guò)程如下:將本實(shí)用新型的雙軸太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤發(fā)電裝置安裝在某地0(該地0的太陽(yáng)視日運(yùn)動(dòng)軌跡參見(jiàn)圖1),本實(shí)用新型在一天日照時(shí)間內(nèi)的太陽(yáng)位置追蹤過(guò)程如下:
[0048](1)如圖8-1-1和圖8-1-2所示，當(dāng)太陽(yáng)從東方升起，第一縷陽(yáng)光照射到地點(diǎn)0時(shí)，本實(shí)用新型的發(fā)電裝置處于初始工作狀態(tài)，即太陽(yáng)能電池板2處于平放位置，使得四個(gè)光敏元件均處于同一個(gè)水平面上，1區(qū)和第一光敏元件01朝向東方，由于減光外殼34濾除漫射光的作用，太陽(yáng)光中僅直射光能穿透(以下所稱(chēng)照射在光敏元件上的太陽(yáng)光均指直射光)所述的減光外殼，此時(shí)太陽(yáng)光僅照射在第一光敏元件01上，其他2?4區(qū)內(nèi)的光敏元件因交叉狀隔板和遮光板的作用均無(wú)法受到光照，因此，方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸11受第一光敏元件01的控制正轉(zhuǎn)，使太陽(yáng)能電池板2在水平方向上順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0049](2)如圖8-2-1和圖8-2-2所示，方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸11轉(zhuǎn)過(guò)一定角度后，4區(qū)也轉(zhuǎn)向偏東方向，于是太陽(yáng)光同時(shí)照射在傳感探頭的第一光敏元件01和第四光敏元件04上，方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸11和高度角轉(zhuǎn)動(dòng)軸12同時(shí)受控正轉(zhuǎn)，太陽(yáng)能電池板2在水平方向上繼續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)3區(qū)升起，4區(qū)下降，使電池板面迎陽(yáng)面向太陽(yáng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，使電池板面與太陽(yáng)光線之間的角度逐漸趨向90。；
[0050](3)如圖8-3-1和圖8-3-2所示，在方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸11和高度角轉(zhuǎn)動(dòng)軸12轉(zhuǎn)過(guò)一定角度后，傳感探頭的遮光板隨所述電池板2轉(zhuǎn)動(dòng)逐漸轉(zhuǎn)至與太陽(yáng)光線垂直，使得原來(lái)能夠照射到第一光敏元件01和第四光敏元件04上的太陽(yáng)光被遮光片33所遮擋，方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸11和高度角轉(zhuǎn)動(dòng)軸12即停止正轉(zhuǎn)，此時(shí)太陽(yáng)光垂直照射在太陽(yáng)能電池板2上，本實(shí)用新型的發(fā)電裝置完成在日出時(shí)分對(duì)太陽(yáng)位置的追蹤，此時(shí)的電池板2表面呈最為傾斜的狀態(tài)；
[0051](4)如圖8-4-1和圖8-4-2所示，隨著時(shí)間推移，太陽(yáng)繼續(xù)升高，太陽(yáng)方位向南方偏移，太陽(yáng)光又會(huì)斜向照射到第一光敏元件01上，因?yàn)椴襟E(3)中1區(qū)已經(jīng)轉(zhuǎn)向偏南的方位，與此同時(shí)，3區(qū)已上升位于上方，第三光敏元件03也能受到太陽(yáng)光的照射，于是，方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸11受控繼續(xù)正轉(zhuǎn)，即電池板2繼續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，而高度角轉(zhuǎn)動(dòng)軸12則受控反轉(zhuǎn)，即3區(qū)下降，4區(qū)上升，使電池板2在高度角方向上向略微平放的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，；在方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸11和高度角轉(zhuǎn)動(dòng)軸12轉(zhuǎn)過(guò)一定角度后，照射在第一光敏元件01和第三光敏元件03上的太陽(yáng)光為遮光片33所遮擋，方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸11和高度角轉(zhuǎn)動(dòng)軸12停止轉(zhuǎn)動(dòng)，太陽(yáng)光再次垂直照射在太陽(yáng)能電池板2上；從日出時(shí)分到正午時(shí)分，本過(guò)程(4)不斷重復(fù)，本實(shí)用新型的發(fā)電裝置循環(huán)的完成該時(shí)段內(nèi)對(duì)太陽(yáng)位置的追蹤；
[0052](5)如圖8-5-1和圖8-5-2所示，直到正午時(shí)分，太陽(yáng)上升到當(dāng)天的最高位置，太陽(yáng)光垂直照射向地面，此時(shí)太陽(yáng)能電池板2平放1區(qū)已朝向西方，照射到四個(gè)光敏元件的太陽(yáng)光均被遮光板33遮擋，本實(shí)用新型的發(fā)電裝置遂停止轉(zhuǎn)動(dòng)，太陽(yáng)光垂直照射在太陽(yáng)能電池板2上；
[0053](6)如圖8-6-1和圖8-6-2所示，正午時(shí)分過(guò)后，太陽(yáng)高度開(kāi)始下降、方位向西偏移，太陽(yáng)光仍然照射在第一光敏元件01上，方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸11受控正轉(zhuǎn)，太陽(yáng)能電池板2在水平方向上順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0054](7)如圖8-7-1和圖8-7-2所示，方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸11轉(zhuǎn)過(guò)一定角度后，太陽(yáng)光同時(shí)照射在第一光敏元件01和第四光敏元件04上，方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸11和高度角轉(zhuǎn)動(dòng)軸12同時(shí)受控正轉(zhuǎn)，太陽(yáng)能電池板2在繼續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，并在高度方向上面向太陽(yáng)豎起轉(zhuǎn)動(dòng)，即3區(qū)上升，四區(qū)下降，直到方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸11和高度角轉(zhuǎn)動(dòng)軸12轉(zhuǎn)至照射在第一光敏元件01和第四光敏元件04上的太陽(yáng)光被遮光片33所遮擋，方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸11和高度角轉(zhuǎn)動(dòng)軸12才停止轉(zhuǎn)動(dòng)，太陽(yáng)光垂直照射在太陽(yáng)能電池板2上，于是本實(shí)用新型的發(fā)電裝置又完成了一次太陽(yáng)位置跟蹤，并且隨著時(shí)間推移，太陽(yáng)持續(xù)西沉，太陽(yáng)光再次照射在第一光敏元件01和第四光敏元件04上；從正午時(shí)分到日落分時(shí)，本第(7)過(guò)程不斷重復(fù)，循環(huán)往復(fù)地完成該時(shí)段內(nèi)對(duì)太陽(yáng)位置的追蹤；
[0055](8)經(jīng)過(guò)上述第⑴?(7)過(guò)程，本實(shí)用新型的發(fā)電裝置即完成了當(dāng)天對(duì)太陽(yáng)位置的跟蹤，在日落后，控制器控制發(fā)電裝置復(fù)位到初始工作狀態(tài)，以便于第二天的工作；
[0056](9)如果本實(shí)用新型的發(fā)電裝置在當(dāng)天工作中，在正午時(shí)分前出現(xiàn)陰雨天氣太陽(yáng)光被遮蔽的情況，發(fā)電裝置停止轉(zhuǎn)動(dòng)，而當(dāng)陰雨天氣過(guò)后，太陽(yáng)已經(jīng)向西偏移了，此時(shí)的太陽(yáng)光所能照射到往往是第二光敏元件02上，于是方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸11將受控反轉(zhuǎn)，太陽(yáng)能電池板2在水平方向上逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，太陽(yáng)光會(huì)先照射到第四光敏元件04上，發(fā)電裝置受控正轉(zhuǎn)，使3區(qū)上升，4區(qū)下降，直到2區(qū)轉(zhuǎn)至照不到陽(yáng)光的位置的同時(shí)，1區(qū)重新進(jìn)入陽(yáng)光照射范圍，這時(shí)開(kāi)始上述第⑴過(guò)程，使太陽(yáng)能電池板2重新對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)，以繼續(xù)后續(xù)的太陽(yáng)位置跟蹤；
[0057]而對(duì)于正午時(shí)分過(guò)后出現(xiàn)陰雨天氣的情況，由于在日落前，太陽(yáng)光始終能照射在第一光敏元件01上，因此發(fā)電裝置在陰雨天氣過(guò)后能自動(dòng)繼續(xù)進(jìn)行太陽(yáng)位置跟蹤。
[0058]另外，本實(shí)用新型的控制器設(shè)置在陰雨天氣時(shí)控制方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸11勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，以邊提高發(fā)電裝置的太陽(yáng)能收集效率，而當(dāng)陰雨天氣過(guò)后，本實(shí)用新型的發(fā)電裝置也可如前所述一樣通過(guò)第二光敏元件02調(diào)節(jié)后繼續(xù)進(jìn)行太陽(yáng)位置跟蹤。
[0059]本實(shí)用新型不局限于上述【具體實(shí)施方式】，根據(jù)上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，在不脫離本實(shí)用新型上述基本技術(shù)思想前提下，本實(shí)用新型還可以做出其它多種形式的等效修改、替換或變更，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種傳感探頭，包括探頭底座、四個(gè)光敏元件和交叉狀隔板，其特征在于:所述交叉狀隔板設(shè)置在探頭底座上并將探頭底座分隔為四塊相互光隔離的獨(dú)立區(qū)域，所述四個(gè)光敏元件分別安裝該探頭底座的四塊獨(dú)立區(qū)域中，所述的傳感探頭還包括有遮光片和用于濾除漫射光的減光外殼；所述遮光片設(shè)置在交叉狀隔板的頂部，所述四個(gè)光敏元件均位于遮光片在探頭底座上的正投影區(qū)域內(nèi)，即當(dāng)太陽(yáng)光垂直照射向所述探頭底座時(shí)，四個(gè)光敏元件位于遮光片在探頭底座上形成的陰影內(nèi)，所述減光外殼罩覆在交叉狀隔板和遮光片外，并且減光外殼與遮光片之間留有間隙，交叉狀隔板的側(cè)端面緊貼在減光外殼的內(nèi)壁上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感探頭，其特征在于:所述探頭底座為圓盤(pán)體，該圓盤(pán)體的上表面呈階梯狀，其中部的高圓臺(tái)面為所述四個(gè)光敏元件的安裝面，較低的外環(huán)面為傳感探頭的安裝面，用于固定傳感探頭在工作位上；所述減光外殼由圓筒狀殼身和位于圓筒端部的拱狀頂蓋一體制成，可采用半透明的塑料或者深色玻璃/塑料制成；圓筒狀殼身的內(nèi)壁底部開(kāi)有與探頭底座的階梯面相適配的凹臺(tái)，所述探頭底座嵌裝在該凹臺(tái)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的傳感探頭，其特征在于:所述交叉狀隔板的橫截面呈“十”字形，交叉狀隔板與探頭底座相垂直并對(duì)中設(shè)置在探頭底座的光敏元件安裝面上，從而將所述光敏元件安裝面分隔為四塊相互光隔離的獨(dú)立區(qū)域，以便實(shí)現(xiàn)四塊獨(dú)立區(qū)域的光線相互隔離；所述遮光片呈正方形，設(shè)置在所述交叉狀隔板的頂部，并以其對(duì)角線與交叉狀隔板的“十”字重合，使所述遮光片上由對(duì)角線劃分出來(lái)的四個(gè)等腰直角三角形分別對(duì)應(yīng)覆蓋在交叉狀隔板分隔出來(lái)的四塊獨(dú)立區(qū)域的上方，當(dāng)光線從傳感探頭上方垂直照射時(shí)，所述遮光片在探頭底座的四塊獨(dú)立區(qū)域上分別形成相同的等腰直角三角形正投影，所述四個(gè)光敏元件分別對(duì)中設(shè)置在相應(yīng)的直角三角形正投影上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳感探頭，其特征在于:所述的交叉狀隔板由獨(dú)立的四塊隔板單元以均有一條豎向邊緣在交叉狀隔板的中心軸處重合、并且每相鄰的兩塊隔板單元相垂直的方式拼合而成，或者，由2塊大隔板以十字交叉垂直拼接的方式形成。
5.一種雙軸太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤發(fā)電裝置，包括雙軸轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、太陽(yáng)能電池板、用于追蹤太陽(yáng)位置的傳感探頭和用于控制所述雙軸轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)的控制器，所述雙軸轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有豎向設(shè)置的方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸和安裝在方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸上端的橫向設(shè)置的高度角轉(zhuǎn)動(dòng)軸，所述太陽(yáng)能電池板通過(guò)框架安裝在高度角轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，其特征在于:所述傳感探頭為權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的傳感探頭；該傳感探頭安裝在框架與太陽(yáng)能電池板迎陽(yáng)面相同的面上，并且其中軸線與太陽(yáng)能電池板的法線方向同向，使得傳感探頭與太陽(yáng)能電池板能同步轉(zhuǎn)動(dòng)，太陽(yáng)光能同時(shí)垂直照射向太陽(yáng)能電池板和傳感探頭的探頭底座，所述傳感探頭上的四個(gè)光敏元件以所述的發(fā)電裝置在日出時(shí)處于初始工作狀態(tài)，即所述太陽(yáng)能電池板平放使得四個(gè)光敏元件處于同一水平面時(shí)的狀態(tài)作以下設(shè)定:自東起順時(shí)針轉(zhuǎn)一周依次為第一光敏元件、第三光敏元件、第二光敏元件和第四光敏元件，其中第一光敏元件和第二光敏元件的連線方向與高度角轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸向相同，該四個(gè)光敏元件分別與控制器的相應(yīng)端口電連接，并分別在受到太陽(yáng)光照射時(shí)，第一光敏元件通過(guò)控制器控制方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸正轉(zhuǎn)，即方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，第二光敏元件受太陽(yáng)光照時(shí)則通過(guò)控制器控制方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸反轉(zhuǎn)，即方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；而第三光敏元件受太陽(yáng)光照時(shí)通過(guò)控制器控制高度角轉(zhuǎn)動(dòng)軸反轉(zhuǎn)，即第三光敏元件下降、第四光敏元件上升；第四光敏元件受太陽(yáng)光照時(shí)通過(guò)控制器控制方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸正轉(zhuǎn)，即第三光敏元件上升、第四光敏元件下降。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙軸太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤發(fā)電裝置，其特征在于:所述的傳感探頭的光敏元件位于獨(dú)立區(qū)域的角平分線P上，并且光敏元件最外廓距傳感探頭中心軸的距離I在1/4遮光板邊長(zhǎng)L < I < 1/2遮光板邊長(zhǎng)L的范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙軸太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤發(fā)電裝置，其特征在于:所述方形的遮光板邊長(zhǎng)L:減光外殼內(nèi)徑D:交叉狀隔板高度H= I: 1.73: 2，光敏元件最外廓距傳感探頭中心線的距離I?1/2遮光板邊長(zhǎng)L。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的雙軸太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤發(fā)電裝置，其特征在于:所述遮光板邊長(zhǎng)L、減光外殼內(nèi)徑D和交叉狀隔板高度H的數(shù)值在±0.1?3的范圍內(nèi)變化。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至8任意一項(xiàng)所述的雙軸太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤發(fā)電裝置，其特征在于:所述的發(fā)電裝置還包括設(shè)有最高風(fēng)速的風(fēng)速計(jì)，所述風(fēng)速計(jì)連接到控制器的相應(yīng)端口，風(fēng)速計(jì)在檢測(cè)到工況風(fēng)速超過(guò)最高風(fēng)速時(shí)，通過(guò)控制器控制發(fā)電裝置轉(zhuǎn)動(dòng)到初始工作狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙軸太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤發(fā)電裝置，其特征在于:所述控制器在陰雨天氣時(shí)控制方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。
【文檔編號(hào)】G05D3/12GK204229240SQ201420576341
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】于銀龍 申請(qǐng)人:于銀龍, 李文球