一種太陽能電池板光線高度角自動跟隨系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種太陽能電池板光線高度角自動跟隨系統(tǒng)，包括：底座，其呈水平布置；太陽能電池板，其底端中心點鉸接在底座上表面上；伸縮裝置，其一端交接在一固定點上，另一端鉸接在太陽能電池板的頂端中心處，所述伸縮裝置能夠改變長度以使所述太陽能電池板繞底端鉸接點旋轉(zhuǎn)從而改變太陽能電池板的高度角；光線高度角檢測裝置，其設(shè)置于所述底座上表面處，用于檢測太陽光線的高度角；驅(qū)動電路，其控制伸縮裝置工作，帶動所述太陽能電池板繞底端鉸接點旋轉(zhuǎn)，使太陽能電池板法線與水平面的夾角與太陽光線與水平面的夾角相等。本發(fā)明能夠自動修正太陽能電池板的高度角，使陽光始終垂直于太陽能電池板，以最大限度的接收太陽光。
【專利說明】
一種太陽能電池板光線高度角自動跟隨系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及太陽能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種太陽能電池板光線高度角自動跟 隨系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)今社會，化石能源這種傳統(tǒng)能源逐漸枯竭，人類越來越關(guān)注全球環(huán)境的現(xiàn)狀及 其趨勢。目前世界環(huán)境、資源退化有兩個主因：貧困和高速的人口增長率（主要是在亞非 拉）；資源的低效使用，高消費量、高廢物生成量以及工業(yè)污染。因此我們急需尋找一些新能 源來實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。太陽能作為一種新興的綠色能源正得到迅速的發(fā)展和應(yīng)用。 由于輻射到地面的光受到氣候、煒度、經(jīng)度等自然條件的影響，存在著間歇性、光照方向和 強(qiáng)度隨時間不斷變化的問題，對太陽能的收集和利用提出了更高的要求。香港大學(xué)建筑系 研究了太陽光角度與太陽能接收率的關(guān)系，理論分析表明：太陽的跟蹤與非跟蹤，能量的接 收率相差37.7 %，精確地跟蹤太陽可使接收器的熱效率大大提尚，進(jìn)而提尚了太陽能發(fā)電 系統(tǒng)的太陽能利用率，拓寬了太陽能的利用領(lǐng)域。
[0003] 目前世界上通用的太陽能跟蹤器都需要根據(jù)安放點的經(jīng)煒度等信息計算一年中 的每一天的不同時刻太陽所在的角度，將一年中每個時刻的太陽位置存儲到PLC、單片機(jī)或 電腦軟件中，也就是靠計算太陽位置以實現(xiàn)跟蹤。采用的是電腦數(shù)據(jù)理論，需要地球經(jīng)煒度 地區(qū)的的數(shù)據(jù)和設(shè)定，一旦安裝，就不便移動或裝拆，每次移動完就必須重新設(shè)定數(shù)據(jù)和調(diào) 整各個參數(shù);原理、電路、技術(shù)、設(shè)備都很復(fù)雜，非專業(yè)人士不能夠隨便操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明設(shè)計開發(fā)了一種太陽能電池板光線高度角自動跟隨系統(tǒng)，能夠自動修正太 陽能電池板的高度角，以最大限度的接收太陽光。
[0005] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：
[0006] -種太陽能電池板光線高度角自動跟隨系統(tǒng)，包括：
[0007] 底座，其呈水平布置；
[0008] 太陽能電池板，其底端中心點鉸接在底座上表面上；
[0009]伸縮裝置，其一端交接在一固定點上，另一端鉸接在太陽能電池板的頂端中心處， 所述伸縮裝置能夠改變長度以使所述太陽能電池板繞底端鉸接點旋轉(zhuǎn)從而改變太陽能電 池板的高度角；
[0010] 光線高度角檢測裝置，其設(shè)置于所述底座上表面處，用于檢測太陽光線的高度角， 所述光線高度角檢測裝置包括：
[0011] 投影桿，其呈細(xì)長圓柱桿狀，所述投影桿垂直固定于所述旋轉(zhuǎn)底座上表面上；
[0012] 第一至第n光線傳感器，其呈直線依次排列，第一至第n光線傳感器所在直線經(jīng)過 投影桿底面圓心，并且與太陽能電池板的法線在底座上表面的投影平行；
[0013] 其中，太陽光照射投影桿產(chǎn)生的陰影覆蓋到第一至第n光線傳感器上時，所述第一 至第n光線傳感器能夠輸出信號；
[0014]驅(qū)動電路，其通過第一至第n光線傳感器輸出的信號控制伸縮裝置工作，帶動所述 太陽能電池板繞底端鉸接點旋轉(zhuǎn)，使太陽能電池板法線與水平面的夾角與太陽光線與水平 面的夾角相等。
[0015]優(yōu)選的是，所述光線高度角檢測裝置設(shè)置有兩套，分別位于所述太陽能電池板的 前后兩側(cè)，以防止太陽能電池板的陰影覆蓋到所述光線高度角檢測裝置。
[0016]優(yōu)選的是，所述第一至第n光線傳感器為光控開關(guān)。
[0017]優(yōu)選的是，所述伸縮裝置處于完全收縮狀態(tài)時所述太陽能電池板處于水平位置。 [0018]優(yōu)選的是，所述伸縮裝置包括串聯(lián)的第一至第n氣缸。
[0019]優(yōu)選的是，所述第一至第n氣缸的行程相等。
[0020]優(yōu)選的是，第i個光線傳感器距投影桿的距離^為
[0022]其中，h為投影桿的高度，U為伸縮裝置底端與太陽能電池板底端的距離，L2為太陽 能電池板的上下兩端的距離，L3為伸縮裝置初始長度，d為一個氣缸的行程，0為伸縮裝置底 端與太陽能電池板底端連線與水平面的夾角。
[0023] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供了 一種太陽能電池板光線高度角自動跟隨系 統(tǒng)，能夠自動修正太陽能電池板的高度角，從而最大限度的接收太陽光。同時本發(fā)明采用了 純機(jī)械和電路式的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了太陽能電池板方向的修正，沒有使用可編程式控制器，不會 發(fā)生程序跑飛等現(xiàn)象，大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。
【附圖說明】
[0024] 圖1為本發(fā)明所述的太陽能電池板光線高度角自動跟隨系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025] 圖2為本發(fā)明所述的光線高度角檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026] 圖3為本發(fā)明所述的光線高度角檢測裝置尺寸示意圖。
[0027] 圖4為本發(fā)明所述的太陽能電池板和伸縮裝置尺寸及位置關(guān)系示意圖。
【具體實施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文 字能夠據(jù)以實施。
[0029] 如圖1所示，本發(fā)明提供了一種太陽能電池板光線高度角自動跟隨系統(tǒng)，用于調(diào)節(jié) 太陽能電池板的高度角，使其最大限度的接收太陽光。所述太陽能電池板光線高度角自動 跟隨系統(tǒng)包括底座110、太陽能電池板120、伸縮裝置130、光線高度角檢測裝置140、以及驅(qū) 動電路。
[0030] 底座110呈水平設(shè)置，所述太陽能電池板120安裝在底座110的上方，并且太陽能電 池板120底端中心處鉸接在底座110上，使太陽能電池板120能夠繞著鉸接點轉(zhuǎn)動，從而改變 太陽能電池板120的高度角。
[0031] 伸縮裝置130的一端鉸接在太陽能電池板120的頂端中心處，另一端鉸接在底座 110內(nèi)部一固定點處。所述伸縮裝置130能夠改變長度以使所述太陽能電池板120繞底端鉸 接點旋轉(zhuǎn)從而改變太陽能電池板120的高度角。
[0032] 光線高度角檢測裝置140設(shè)置于所述底座110上表面處，用于檢測太陽光線的高度 角。
[0033] 如圖2所示，所述光線高度角檢測裝置140包括投影桿141和第一至第n共n個光線 傳感器142。其中，投影桿141呈細(xì)長圓柱桿狀，其垂直固定于所述旋轉(zhuǎn)底座110上表面上。所 述第一至第n光線傳感器呈直線依次排列，并且第一至第n光線傳感器所在直線經(jīng)過投影桿 141底面圓心，并且與太陽能電池板120的法線在底座110上表面的投影平行。
[0034]即在太陽能發(fā)電裝置上設(shè)置有一套光線方向跟隨系統(tǒng)，與本發(fā)明提供的光線高度 角自動跟隨系統(tǒng)相配合使用。首先使用光線方向跟隨系統(tǒng)，調(diào)整底座110的方向角，使太陽 能電池板120的方向角與光線的方向角相等。此時，光線照射在投影桿141上產(chǎn)生的陰影能 覆蓋到第一至第n光線傳感器中的一個或多個。當(dāng)陰影覆蓋到第一至第n光線傳感器上時， 所述第一至第n光線傳感器能夠輸出信號。因此，根據(jù)被覆蓋的光線傳感器142的數(shù)量，就能 夠初步估算出陰影的長度，在已知投影桿141高度的情況下就可算出光線的高度角。
[0035] 所述驅(qū)動電路通過第一至第n光線傳感器輸出的信號控制伸縮裝置伸出特定的長 度，帶動所述太陽能電池板繞底端鉸接點旋轉(zhuǎn)，使太陽能電池板法線與水平面的夾角與太 陽光線與水平面的夾角相等，此時太陽光垂直照射在太陽能電池板120上，使太陽能電池板 120能夠最大限度的接收太陽光。
[0036] 在另一實施例中，所述光線高度角檢測裝置140設(shè)置有兩套，分別位于所述太陽能 電池板120的前后兩側(cè)，以防止太陽能電池板120的陰影覆蓋到所述光線高度角檢測裝置 140〇
[0037] 在另一實施例中，所述伸縮裝置130包括串聯(lián)的第一至第n氣缸。所述第一至第n光 線傳感器142為光控開關(guān)。其中每個光控開關(guān)控制一個兩位五通氣動電磁閥，即控制一個氣 缸。當(dāng)一個光線傳感器142被陰影遮擋時一個氣缸伸出。
[0038] 在另一實施例中，所述伸縮裝置130處于完全收縮狀態(tài)時所述太陽能電池板120處 于水平位置。當(dāng)太陽光垂直照射在地面上是，投影桿141不會產(chǎn)生陰影，此時第一至第n光線 傳感器均沒有被遮擋，第一至第n氣缸均處于收縮狀態(tài)，此時太陽能電池板120保持水平位 置，正好使太陽光垂直照射在太陽能電池板120上。
[0039] 如圖3圖4所示，作為一種優(yōu)選的，所述第一至第n氣缸的行程相等，第一光線傳感 器至第n光線傳感器距離投影桿141的距離依次從近到遠(yuǎn)。當(dāng)太陽光照射到投影桿141上，產(chǎn) 生的投影覆蓋到第i個光線傳感器上時，此時太陽光線與水平面的夾角a為
[0041]其中，h為投影桿的高度，Sl為第i個光線傳感器距投影桿的距離。
[0042]同時，有i個氣缸伸出，此時伸縮裝置130將太陽能電池板120支起使太陽能電池板 120與水平面的夾角樹茜足
[0044]其中，U為伸縮裝置底端與太陽能電池板底端的距離，L2為太陽能電池板的上下兩 端的距離，L3為伸縮裝置初始長度，d為一個氣缸的行程，0為伸縮裝置底端與太陽能電池板 底端連線與水平面的夾角。
[0045]當(dāng)用太陽光與太陽能電池板垂直時，太陽能電池板能最大限度的吸收太陽光是， 此時需滿足
[0049] 因此，在選擇系統(tǒng)所需的零部件時，可選擇型號相同的氣缸，使每一個氣缸的行程 均為d，而在布置第一至第n光線傳感器時，只需要安裝上述計算的 81值，來布置，即可使太 陽能電池板始終處于最大限度接收太陽光線的位置，大大提供了太陽能發(fā)電裝置的發(fā)電 量。
[0050] 盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列 運用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地 實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限 于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。
【主權(quán)項】
1. 一種太陽能電池板光線高度角自動跟隨系統(tǒng)，其特征在于，包括： 底座，其呈水平布置； 太陽能電池板，其底端中心點鉸接在底座上表面上； 伸縮裝置，其一端交接在一固定點上，另一端鉸接在太陽能電池板的頂端中心處，所述 伸縮裝置能夠改變長度以使所述太陽能電池板繞底端鉸接點旋轉(zhuǎn)從而改變太陽能電池板 的高度角； 光線高度角檢測裝置，其設(shè)置于所述底座上表面處，用于檢測太陽光線的高度角，所述 光線高度角檢測裝置包括： 投影桿，其呈細(xì)長圓柱桿狀，所述投影桿垂直固定于所述旋轉(zhuǎn)底座上表面上； 第一至第n光線傳感器，其呈直線依次排列，第一至第n光線傳感器所在直線經(jīng)過投影 桿底面圓心，并且與太陽能電池板的法線在底座上表面的投影平行； 其中，太陽光照射投影桿產(chǎn)生的陰影覆蓋到第一至第n光線傳感器上時，所述第一至第 n光線傳感器能夠輸出信號； 驅(qū)動電路，其通過第一至第n光線傳感器輸出的信號控制伸縮裝置工作，帶動所述太陽 能電池板繞底端鉸接點旋轉(zhuǎn)，使太陽能電池板法線與水平面的夾角與太陽光線與水平面的 夾角相等。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池板光線高度角自動跟隨系統(tǒng)，其特征在于，所述光 線高度角檢測裝置設(shè)置有兩套，分別位于所述太陽能電池板的前后兩側(cè)，以防止太陽能電 池板的陰影覆蓋到所述光線高度角檢測裝置。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽能電池板光線高度角自動跟隨系統(tǒng)，其特征在于，所 述第一至第n光線傳感器為光控開關(guān)。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽能電池板光線高度角自動跟隨系統(tǒng)，其特征在于，所述伸 縮裝置處于完全收縮狀態(tài)時所述太陽能電池板處于水平位置。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能電池板光線高度角自動跟隨系統(tǒng)，其特征在于，所述伸 縮裝置包括串聯(lián)的第一至第n氣缸。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能電池板光線高度角自動跟隨系統(tǒng)，其特征在于，所述第 一至第n氣缸的行程相等。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能電池板光線高度角自動跟隨系統(tǒng)，其特征在于，第i個 光線傳感器距投影桿的距離^為其中，h為投影桿的高度，U為伸縮裝置底端與太陽能電池板底端的距離，L2為太陽能電 池板的上下兩端的距離，L3為伸縮裝置初始長度，d為一個氣缸的行程，0為伸縮裝置底端與 太陽能電池板底端連線與水平面的夾角。
【文檔編號】G05D3/12GK106054937SQ201610481849
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月24日
【發(fā)明人】程政文
【申請人】程政文