本實(shí)用新型涉及太陽能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體說是一種太陽跟蹤裝置。

背景技術(shù)：

太陽能作為一種取之不盡、用之不竭的可再生新能源，越來越受到人類的青睞，其在人類生產(chǎn)生活中的地位越來越重要。人類利用太陽能的途徑之一就是聚焦太陽光進(jìn)行發(fā)電。聚焦式太陽能光伏發(fā)電的工作原理就是將匯聚的太陽光轉(zhuǎn)換成電能。由于地球自轉(zhuǎn)及公轉(zhuǎn)的影響，從地面上看，太陽的位置并不是一成不變的。為了可以使太陽能電池板時刻正對太陽，更加有效的利用太陽能，人們引入了太陽跟蹤技術(shù)。

當(dāng)前，太陽跟蹤的方式依據(jù)其核心控制邏輯可分為視日軌跡跟蹤法和傳感器跟蹤法。視日軌跡跟蹤法原理是利用天文算法提前推算出太陽在各個時間點(diǎn)的高度角、方位角及其運(yùn)行軌跡，在陰雨等日照強(qiáng)度低的天氣中，該跟蹤方法會依然工作，這會導(dǎo)致驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)時刻消耗能量，致使太陽能電池所發(fā)電量被本機(jī)消耗，整體發(fā)電效率不高。傳統(tǒng)的傳感器跟蹤法原理為利用光敏傳感器采集光信號，然后根據(jù)采集到的信號來確定太陽位置。在實(shí)際應(yīng)用中，由于光敏傳感器直接暴露在日光下，會出現(xiàn)傳感器輸出信號飽和，再加上傳感器本身有離散誤差，會致使后端處理器控制邏輯不準(zhǔn)確，跟蹤效果不理想。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種能更準(zhǔn)確、更智能、更高效地對太陽進(jìn)行實(shí)時跟蹤的太陽跟蹤裝置。

本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種太陽跟蹤裝置，包括基板、遮光板、光敏傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、主控制器、舵機(jī)、支撐架和電源模塊，所述舵機(jī)包括高度角舵機(jī)和方位角舵機(jī)；所述電源模塊提供該太陽跟蹤裝置所需電能。

所述支撐架包括底座和轉(zhuǎn)板，所述轉(zhuǎn)板通過兩端的轉(zhuǎn)軸水平架設(shè)于所述底座上，所述高度角舵機(jī)安裝于所述轉(zhuǎn)板的一端，驅(qū)動所述轉(zhuǎn)板繞轉(zhuǎn)軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動；所述方位角舵機(jī)設(shè)于所述底座中心處，驅(qū)動所述底座進(jìn)行轉(zhuǎn)動；

所述基板設(shè)于所述轉(zhuǎn)板上，所述遮光板有2塊，垂直相交并垂直于所述基板板面設(shè)于基板的外表面上，所述光敏傳感器有4組，分別位于所述遮光板兩側(cè)；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和所述主控制器設(shè)于所述基板的另一表面上，所述光敏傳感器通過所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與所述主控制器連接，所述高度角舵機(jī)和方位角舵機(jī)分別與所述主控制器連接。

本實(shí)用新型進(jìn)一步的設(shè)計(jì)方案中，每組所述光敏傳感器沿著所述遮光板呈L形線條狀排列。

本實(shí)用新型進(jìn)一步的設(shè)計(jì)方案中，還包括狀態(tài)指示器和電源指示燈，所述狀態(tài)指示器與所述主控制器連接，所述電源指示燈與所述電源模塊連接。

本實(shí)用新型進(jìn)一步的設(shè)計(jì)方案中，上述基板為圓形，所述遮光板為半圓形，所述基板與所述遮光板的直徑相等。

本實(shí)用新型進(jìn)一步的設(shè)計(jì)方案中，還包括通訊模塊，所述通訊模塊與所述主控制器連接，通過所述通訊模塊與外部上位機(jī)或太陽能板連接。

本實(shí)用新型具有以下突出的有益效果：

本實(shí)用新型利用太陽影子信息反推太陽位置，既解決了傳統(tǒng)視日軌跡跟蹤方法的主要缺點(diǎn)：跟蹤不準(zhǔn)確，陰雨天氣驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)依然動作等問題；又避免了傳統(tǒng)傳感器跟蹤方式光敏傳感器直接暴露在日光下，出現(xiàn)傳感器輸出信號飽和，以及傳感器本身有離散誤差，致使后端處理器控制邏輯不準(zhǔn)確，跟蹤效果不佳的缺陷。

附圖說明

圖1是本實(shí)施例中的太陽跟蹤裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)施例中基板上部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)施例中基板底部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)施例中的太陽跟蹤裝置部件連接示意圖；

圖5為本實(shí)施例太陽跟蹤裝置主控制器內(nèi)置控制程序框圖。

圖中，1-基板，2-遮光板，3-光敏傳感器，4-模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，5-主控制器，6-支撐架，7-高度角舵機(jī)，8-方位角舵機(jī)，9-底座，10-轉(zhuǎn)板，11-狀態(tài)指示器，12-電源指示燈，13-通訊模塊，14-電源模塊，15-舵機(jī)接口插座。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明:

參見圖1-圖4，本實(shí)用新型中的一種太陽跟蹤裝置，包括基板1、遮光板2、光敏傳感器3、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊4、主控制器5、舵機(jī)、支撐架6、通訊模塊13、狀態(tài)指示器11、電源指示燈12和電源模塊14，舵機(jī)包括高度角舵機(jī)7和方位角舵機(jī)8；光敏傳感器3采用GL5549型號的傳感器；主控制器5可以采用STM32F103芯片；通訊模塊13的型號為MCP2551；舵機(jī)采用FUTABA S3003。

支撐架6包括底座9和轉(zhuǎn)板10，轉(zhuǎn)板10通過兩端的轉(zhuǎn)軸水平架設(shè)于底座9上，高度角舵機(jī)7安裝于轉(zhuǎn)板10的一端，驅(qū)動轉(zhuǎn)板10繞轉(zhuǎn)軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動；方位角舵機(jī)8設(shè)于底座9中心處，驅(qū)動底座9進(jìn)行轉(zhuǎn)動；底座9由方位角舵機(jī)8提供動力并繞舵機(jī)的軸線作圓周運(yùn)動，同時底座9帶動跟蹤裝置作同樣的運(yùn)動，使跟蹤裝置完成對太陽方位角的跟蹤。轉(zhuǎn)板10由高度角舵機(jī)7提供動力并繞高度角舵機(jī)7的軸向作圓周運(yùn)動，帶動跟蹤裝置完成對太陽高度角的跟蹤。實(shí)際運(yùn)行時，可以先進(jìn)行高度角的跟蹤，再進(jìn)行方位角的跟蹤，盡量避免兩個跟蹤方式同時進(jìn)行，這樣可以避免兩個軸同時運(yùn)動的復(fù)雜性，可降低系統(tǒng)對電源要求，同時控制起來比較靈活，跟蹤可靠。

基板1為圓形PCB板，遮光板2為半圓形，基板1與遮光板2的直徑相等，基板1設(shè)于轉(zhuǎn)板10上，遮光板2有2塊，垂直相交并垂直于基板1板面設(shè)于基板1的外表面上，遮光板2是用來遮擋日光，在基板1上形成投影，為光敏傳感器3陣列產(chǎn)生遮光板2在基板1上的投影；光敏傳感器3有4組，分別位于遮光板2兩側(cè)；每組光敏傳感器3沿著遮光板2呈L形線條狀排列，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊4和主控制器5設(shè)于基板1的另一表面上，光敏傳感器3通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊4與主控制器5連接，高度角舵機(jī)7和方位角舵機(jī)8通過舵機(jī)接口插座15分別與主控制器5連接，通過接收主控制器5的PWM信號來分別調(diào)整跟蹤裝置的方位和高度。

狀態(tài)指示器11與主控制器5連接；狀態(tài)指示器11分為燈光指示和聲音指示，可對外表示太陽跟蹤裝置下述三種工作狀態(tài)：正在尋日、跟蹤完成、已成功向其它系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)信息。電源指示燈12與電源模塊14連接，指示電源的狀態(tài)。

通訊模塊13與主控制器5連接，通過通訊模塊13使主控制器5與外部上位機(jī)或太陽能發(fā)電板連接。太陽跟蹤裝置只負(fù)責(zé)測量太陽角度，然后將數(shù)據(jù)送到CAN總線上，太陽能發(fā)電板從CAN總線上提取出角度值，轉(zhuǎn)到這個角度就可以。這樣可以大大降低使用成本。

圖5為本實(shí)施例太陽跟蹤裝置主控制器內(nèi)置控制程序框圖。

當(dāng)跟蹤裝置正對太陽時，遮光板2與照射過來的陽光平行，遮光板2不會在基板1上產(chǎn)生投影，此時整個跟蹤裝置處于同樣的日光照射下，基板1上的光敏傳感器3陣列輸出信號均衡，主控制器5通過板載模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊4采集光敏傳感器3陣列信號，經(jīng)過對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷結(jié)果為跟蹤裝置正對太陽，位置無需調(diào)整。

當(dāng)跟蹤裝置未正對太陽時，遮光板2與照射過來的陽光會呈一定夾角，由于遮光板2的遮擋作用，會在太陽相反的方向，在基板1上形成投影，這片投影會覆蓋位于基板1上的光敏傳感器3陣列，此時，不斷采集光敏傳感器3信號的主控制器5會感受到光敏傳感器3陣列輸出信號的變化，根據(jù)內(nèi)置算法，主控制器5會分析出有哪些光敏傳感器3處于陰影之中，哪些光敏傳感器3處于日光照射中，進(jìn)而反推出太陽位置，然后主控制器5控制狀態(tài)指示器11輸出燈光信號表示跟蹤裝置正在尋日，主控制器5通過調(diào)整內(nèi)部的2路PWM輸出信號值，控制舵機(jī)來帶動跟蹤裝置對方位和高度進(jìn)行調(diào)整。如此循環(huán)采集信號、分析數(shù)值、調(diào)整位置，直至各方向光敏傳感器3陣列輸出信號值趨于平衡，表示跟蹤裝置已正對太陽，無需再次進(jìn)行調(diào)整，跟蹤過程完成。主控制器5讀取所記錄到的PWM值，通過計(jì)算與轉(zhuǎn)換，得出當(dāng)前太陽高度角、方位角的準(zhǔn)確數(shù)值。系統(tǒng)通過內(nèi)部通信模塊向外部輸出所測得的太陽高度角、方位角信息。主控制器5通過狀態(tài)指示器11輸出光信號和聲音信號，對外發(fā)出已跟蹤完成指示。

以上是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，凡依本實(shí)用新型技術(shù)方案所作的改變，所產(chǎn)生的功能作用未超出本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍時，均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。