專利名稱：一種全天候高精度太陽跟蹤控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特指一種結(jié)構(gòu)簡單、跟蹤效果極好的全天候高精度太陽跟蹤控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
溫室氣體排放的全球氣候變暖越來越受到國際社會的廣泛關(guān)注，加強(qiáng)節(jié)能減排是應(yīng)對全球氣候變化以及資源短缺和環(huán)境容量有限挑戰(zhàn)的重要手段，太陽能作為一種可再生能源，其開發(fā)利用節(jié)約常規(guī)能源、保護(hù)自然環(huán)境、減緩氣侯變化等都有著極其重大的意義。 與常規(guī)能源相比，太陽能還具有總能量大、長久性、普遍性、無污染等諸多優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)它還存在分散性、間歇性合隨機(jī)性等弱點(diǎn)，使得太陽能的利用難度大而效率低。在現(xiàn)有技術(shù)中，跟蹤太陽方式很多，然而實(shí)際穩(wěn)定應(yīng)用和推廣并不多，究其原因， 系統(tǒng)成本和可靠性、穩(wěn)定性以及跟蹤精度是制約太陽能跟蹤應(yīng)用的最大問題可靠性和成本都很難達(dá)到要求。也有用液壓式結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，價(jià)格更高，而且現(xiàn)行的陽光感應(yīng)控制系統(tǒng)采用球面透鏡感應(yīng)焦斑或光敏二極管或四象限光電探測器等，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、感應(yīng)容錯(cuò)角小、跟蹤精度不聞等缺陷。另外，在復(fù)雜的天氣情況下，由于太陽光跟蹤感應(yīng)器能夠感應(yīng)的太陽光的感應(yīng)角度范圍小，有可能造成誤判并偏離超過感應(yīng)角度范圍后，找不到太陽的情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、跟蹤效果極好的全天候高精度太陽跟蹤控制系統(tǒng)。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了下述技術(shù)方案一種全天候高精度太陽跟蹤控制系統(tǒng)，其包括一基座，該基座作為整個(gè)系統(tǒng)的承載裝置；一支架，其安裝于上述的基座上，于該支架上均勻排布有數(shù)個(gè)聚光鏡；于支架邊部上還安裝有一可收集太陽光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)以及太陽方位數(shù)據(jù)的陽光感應(yīng)器；一減速執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其安裝于上述的基座與支架之間，以控制支架的動作；一控制上述減速執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的控制器，該控制器安裝于基座上， 且與上述的陽光感應(yīng)器形成電性相接。進(jìn)一步而言，上述技術(shù)方案中，所述的陽光感應(yīng)器包括一封裝底盒以及封裝于該封裝底盒中的光學(xué)裝置；該光學(xué)裝置包括一透紅外玻璃、安裝于透紅外玻璃上的四個(gè)直角棱鏡和位于四個(gè)直角棱鏡之間的電池片以及安裝于透紅外玻璃側(cè)邊的光敏二極管。進(jìn)一步而言，上述技術(shù)方案中，所述透紅外玻璃為一適當(dāng)厚度的并經(jīng)過鍍有可見光截止紅外透過膜的平板玻璃，于其邊部設(shè)置有一可容納光敏二極管的安裝孔；所述的光敏二極管落入該安裝孔中并顯露于透紅外玻璃外，該光敏二極管通過一數(shù)據(jù)導(dǎo)線與所述的控制器形成電性相接。進(jìn)一步而言，上述技術(shù)方案中，所述的直角棱鏡通過無影膠封裝于透紅外玻璃上， 其中，每兩個(gè)直角棱鏡為一組按對角相對應(yīng)布置，即四個(gè)直角棱鏡分別對應(yīng)東、南、西、北四個(gè)方向。進(jìn)一步而言，上述技術(shù)方案中，所述的減速執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括安裝于所述基座(I)上的轉(zhuǎn)盤，以及安裝于轉(zhuǎn)盤上的推桿，其中，推桿頂端與所述的支架(2)相接觸，并配合所述的轉(zhuǎn)盤控制支架的運(yùn)動方向。進(jìn)一步而言，上述技術(shù)方案中，本跟蹤控制系統(tǒng)的工作原理所述陽光感應(yīng)器上的光學(xué)裝置將收集到的太陽光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)發(fā)送至所述的控制器，當(dāng)太陽光強(qiáng)度達(dá)到控制器中設(shè)定的閥值時(shí)，兩組直角棱鏡判別太陽方位，控制器進(jìn)入光控跟蹤模式，引導(dǎo)減速執(zhí)行機(jī)構(gòu)跟蹤太陽；當(dāng)光學(xué)裝置感應(yīng)到太陽光強(qiáng)度低于控制器中設(shè)定的閥值時(shí)，控制器進(jìn)入時(shí)控跟蹤模式，依據(jù)太陽運(yùn)行速度，引導(dǎo)減速執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行。采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較具有如下有益效果本發(fā)明中的陽光感應(yīng)器采用分別對應(yīng)東、南、西、北四個(gè)方向的直角棱鏡配合光敏二極管和透紅外玻璃構(gòu)成，其利用全反射臨界角原理，根據(jù)太陽光的照射情況以判定太陽的位置，并通過控制器控制減速執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行以達(dá)到跟蹤太陽的目的。由于全反射臨界角是一個(gè)突變轉(zhuǎn)折點(diǎn)，所以能使本發(fā)明達(dá)到非常高的跟蹤精度。另外，當(dāng)光敏二極管感應(yīng)到太陽光強(qiáng)度低于控制器中設(shè)定的閥值時(shí)，控制器進(jìn)入時(shí)控跟蹤模式，依據(jù)太陽運(yùn)行速度，引導(dǎo)減速執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行。因此，無論太陽是否出現(xiàn)，陽光感應(yīng)器中的光敏二極管都會引導(dǎo)控制器進(jìn)入相應(yīng)的光控或時(shí)控跟蹤模式，以實(shí)現(xiàn)全天候高精度跟蹤太陽，且使用起來十分方便。


圖I是本發(fā)明的立體圖；圖2是本發(fā)明中陽光感應(yīng)器的立體分解圖；圖3是本發(fā)明中陽光感應(yīng)器在太陽左邊入射時(shí)的狀態(tài)4是本發(fā)明中陽光感應(yīng)器在太陽右邊入射時(shí)的狀態(tài)5是本發(fā)明中陽光感應(yīng)器在太陽垂直入射時(shí)的狀態(tài)圖附圖標(biāo)記說明I基座2支架31封裝底盒 32光學(xué)裝置35電池片 36光敏二極管42推桿5控制器
20聚光鏡 33透紅外玻璃 4減速執(zhí)行機(jī)構(gòu)
3陽光感應(yīng)器 34直角棱鏡 41轉(zhuǎn)盤
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。見圖1-2所示，一種全天候高精度太陽跟蹤控制系統(tǒng)，其包括一基座I、均勻排布有數(shù)個(gè)聚光鏡20的支架2、安裝于支架2邊部上陽光感應(yīng)器3、安裝于基座I上的減速執(zhí)行機(jī)構(gòu)4以及控制器5。具體而言，所述的基座I作為整個(gè)系統(tǒng)的承載裝置，所述的支架2安裝于上述的基座I上，該支架2上設(shè)置有數(shù)個(gè)拋物弧槽，所述的聚光鏡20落入該拋物弧槽中以固定于所述的支架2上，其中，所述的數(shù)個(gè)均勻排布的聚光鏡20于支架2形成一完美的拋物弧聚光面。
所述的支架2邊部上還安裝有一可收集太陽光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)以及太陽方位數(shù)據(jù)的陽光感應(yīng)器3 ;所述的陽光感應(yīng)器3包括一封裝底盒31以及封裝于該封裝底盒31中的光學(xué)裝置32 ;該光學(xué)裝置32包括一透紅外玻璃33安裝于透紅外玻璃33上的四個(gè)直角棱鏡 34和位于四個(gè)直角棱鏡34之間的電池片35以及安裝于透紅外玻璃33側(cè)邊的光敏二極管 36。所述直角棱鏡34的角度設(shè)計(jì)跟棱鏡材料的折射率有關(guān)，一般選用玻璃類材料。所述透紅外玻璃33為一適當(dāng)厚度的并經(jīng)過鍍有可見光截止紅外透過膜的平板玻璃，于其邊部設(shè)置有一可容納光敏二極管36的安裝孔；所述的光敏二極管36落入該安裝孔中并顯露于透紅外玻璃33外，該光敏二極管36通過一數(shù)據(jù)導(dǎo)線與所述的控制器5形成電性相接。所述的直角棱鏡34通過無影膠封裝于透紅外玻璃33上，其中，每兩個(gè)直角棱鏡34為一組按對角相對應(yīng)布置，即四個(gè)直角棱鏡34分別對應(yīng)東、南、西、北四個(gè)方向。所述的減速執(zhí)行機(jī)構(gòu)4包括安裝于所述基座I上的轉(zhuǎn)盤41，以及安裝于轉(zhuǎn)盤41上的推桿42，其中，推桿42頂端與所述的支架2相接觸，并配合所述的轉(zhuǎn)盤41控制支架2的向。所述的控制器5安裝于基座I上，且與上述的陽光感應(yīng)器3形成電性相接，其還控制所述的減速執(zhí)行機(jī)構(gòu)4運(yùn)動動作；控制器5接收由陽光感應(yīng)控制器3產(chǎn)生的光電差動信號，控制器5結(jié)合太陽運(yùn)行天文公式，以控制減速執(zhí)行機(jī)構(gòu)4運(yùn)行。本跟蹤控制系統(tǒng)的工作原理所述陽光感應(yīng)器3上的光學(xué)裝置32將收集到的太陽光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)發(fā)送至所述的控制器5，當(dāng)太陽光強(qiáng)度達(dá)到控制器5中設(shè)定的閥值時(shí)，兩組直角棱鏡34判別太陽方位，控制器5進(jìn)入光控跟蹤模式，引導(dǎo)減速執(zhí)行機(jī)構(gòu)4跟蹤太陽；當(dāng)光學(xué)裝置32感應(yīng)到太陽光強(qiáng)度低于控制器5中設(shè)定的閥值時(shí)，控制器5進(jìn)入時(shí)控跟蹤模式， 依據(jù)太陽運(yùn)行速度，引導(dǎo)減速執(zhí)行機(jī)構(gòu)4運(yùn)行。使用時(shí)，見圖3-5所示，所述的陽光感應(yīng)器3中直角棱鏡34的棱鏡角度A = arcsind/n)，其中，η是棱鏡的折射率，即A是棱鏡的全反射臨界角。透紅外玻璃的目的是讓太陽的紅外光盡量透過，環(huán)境及云層散射光等可見光以下的短波光盡可能被陰擋，這樣相對而言就增強(qiáng)了太陽直射光的比例。根據(jù)全反射原理，當(dāng)陽光感應(yīng)器3正對太陽時(shí)，左右對應(yīng)的直角棱鏡34同時(shí)對直射光發(fā)生全反射,此時(shí),太陽能電池片35受光相同，發(fā)出相同的電信號。而當(dāng)太陽出現(xiàn)在左邊時(shí)，右邊的直角棱鏡34所受太陽光經(jīng)折射后到達(dá)斜邊， 其入射角小于全反射臨界角，光線透射出了棱鏡，而左邊的直角棱鏡34所受太陽光經(jīng)折射到達(dá)斜邊時(shí)，入射角大于全反射臨界角，光線經(jīng)全反射到太陽能電池片35，對應(yīng)兩個(gè)電池片 35產(chǎn)生差異較大的電信號。同理，當(dāng)太陽出現(xiàn)在右邊時(shí)，左邊太陽光將從直角棱鏡34透射出去，右邊的太陽光將由于直角棱鏡34的作用下到達(dá)右邊太陽能電池片35，此時(shí)，右邊產(chǎn)生較高的電信號。于此，當(dāng)陽光達(dá)到控制器5設(shè)定的閥值時(shí)，相對應(yīng)的，一組直角棱鏡34就可以清楚地分清太陽在左邊或右邊，且高靈敏度地將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，以控制減速執(zhí)行機(jī)構(gòu)4 的運(yùn)動，以達(dá)到跟蹤太陽的目的，此成為光控跟蹤模式。因?yàn)槿瓷渑R界角是一個(gè)突變轉(zhuǎn)折點(diǎn)，所以能達(dá)非常聞的跟蹤精度。另外，天氣會出現(xiàn)各種復(fù)雜的狀況，本發(fā)明中陽光感應(yīng)器3的光敏二極管36可以判定太陽光的強(qiáng)度，當(dāng)太陽光的強(qiáng)度達(dá)到控制器5設(shè)定閥值時(shí)，控制器5通過直角棱鏡34發(fā)出的信號控制減速執(zhí)行機(jī)構(gòu)4以跟蹤太陽；當(dāng)太陽光的強(qiáng)度小于控制器5設(shè)定閥值時(shí)，比如陰雨天或云層遮擋等，直角棱鏡34發(fā)出的信號極弱時(shí)，控制器5中的單片機(jī)根據(jù)其中的時(shí)鐘芯片計(jì)時(shí)和太陽運(yùn)行公式以控制減速執(zhí)行機(jī)構(gòu)4的運(yùn)行，模擬跟蹤太陽，此稱為時(shí)控跟蹤模式。當(dāng)太陽一出來，本發(fā)明又進(jìn)入光控跟蹤模式。無論太陽是否出現(xiàn)，陽光感應(yīng)器3中的光敏二極管36都會引導(dǎo)控制器5進(jìn)入相應(yīng)的光控和時(shí)控跟蹤模式，因此可以實(shí)現(xiàn)全天候高精度跟蹤太陽。當(dāng)然，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并非來限制本發(fā)明實(shí)施范圍，凡依本發(fā)明申請專利范圍所述構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均應(yīng)包括于本發(fā)明申請專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種全天候高精度太陽跟蹤控制系統(tǒng)，其特征在于包括一基座(1)，該基座(I)作為整個(gè)系統(tǒng)的承載裝置；一支架(2)，其安裝于上述的基座(I)上，于該支架(2)上均勻排布有數(shù)個(gè)聚光鏡(20);于支架(2)邊部上還安裝有一可收集太陽光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)以及方位數(shù)據(jù)的陽光感應(yīng)器 ⑶；一減速執(zhí)行機(jī)構(gòu)(4)，其安裝于上述的基座(I)與支架(2)之間，以控制支架(2)的動作；一控制上述減速執(zhí)行機(jī)構(gòu)⑷運(yùn)動的控制器(5)，該控制器(5)安裝于基座(I)上，且與上述的陽光感應(yīng)器(3)形成電性相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種全天候高精度太陽跟蹤控制系統(tǒng)，其特征在于所述的陽光感應(yīng)器(3)包括一封裝底盒(31)以及封裝于該封裝底盒(31)中的光學(xué)裝置(32);該光學(xué)裝置(32)包括一透紅外玻璃(33)、安裝于透紅外玻璃(33)上的四個(gè)直角棱鏡(34)和位于四個(gè)直角棱鏡(34)之間的電池片(35)以及安裝于透紅外玻璃(33)側(cè)邊的光敏二極管(36)ο
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種全天候高精度太陽跟蹤控制系統(tǒng)，其特征在于所述透紅外玻璃(33)為一適當(dāng)厚度的并經(jīng)過鍍有可見光截止紅外透過膜的平板玻璃，于其邊部設(shè)置有一可容納光敏二極管(36)的安裝孔；所述的光敏二極管(36)落入該安裝孔中并顯露于透紅外玻璃(33)外，該光敏二極管(36)通過一數(shù)據(jù)導(dǎo)線與所述的控制器(5)形成電性相接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種全天候高精度太陽跟蹤控制系統(tǒng)，其特征在于所述的直角棱鏡(34)通過無影膠封裝于透紅外玻璃(33)上，其中，每兩個(gè)直角棱鏡(34)為一組按對角相對應(yīng)布置，即四個(gè)直角棱鏡(34)分別對應(yīng)東、南、西、北四個(gè)方向。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的一種全天候高精度太陽跟蹤控制系統(tǒng)，其特征在于所述的減速執(zhí)行機(jī)構(gòu)(4)包括安裝于所述基座(I)上的轉(zhuǎn)盤(41)，以及安裝于轉(zhuǎn)盤 (41)上的推桿(42)，其中，推桿(42)頂端與所述的支架(2)相接觸，并配合所述的轉(zhuǎn)盤(41)控制支架(2)的運(yùn)動方向。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種全天候高精度太陽跟蹤控制系統(tǒng)，其特征在于本跟蹤控制系統(tǒng)的工作原理所述陽光感應(yīng)器(3)上的光敏二極管(36)將收集到的太陽光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)發(fā)送至所述的控制器(5)，當(dāng)太陽光強(qiáng)度達(dá)到控制器(5)中設(shè)定的閥值時(shí)，兩組直角棱鏡(34)判別太陽方位，控制器(5)進(jìn)入光控跟蹤模式，引導(dǎo)減速執(zhí)行機(jī)構(gòu)(4)跟蹤太陽；當(dāng)光敏二極管(36)感應(yīng)到太陽光強(qiáng)度低于控制器(5)中設(shè)定的閥值時(shí)，控制器(5)進(jìn)入時(shí)控跟蹤模式，依據(jù)太陽運(yùn)行速度，引導(dǎo)減速執(zhí)行機(jī)構(gòu)(4)運(yùn)行。
全文摘要
本發(fā)明公開一種全天候高精度太陽跟蹤控制系統(tǒng)，其包括一基座，該基座作為整個(gè)系統(tǒng)的承載裝置；一支架，其安裝于上述的基座上，于該支架上均勻排布有數(shù)個(gè)聚光鏡；于支架邊部上還安裝有一可收集太陽光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)以及太陽方位數(shù)據(jù)的陽光感應(yīng)器；一減速執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其安裝于基座與支架之間，以控制支架的動作；一控制減速執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的控制器，該控制器安裝于基座上，且與陽光感應(yīng)器形成電性相接。陽光感應(yīng)器采用分別對應(yīng)東、南、西、北四個(gè)方向的直角棱鏡配合光敏二極管和透紅外玻璃構(gòu)成，利用全反射臨界角原理高精度跟蹤。無論太陽是否出現(xiàn)，光敏二極管都會引導(dǎo)控制器進(jìn)入相應(yīng)的光控和時(shí)控跟蹤模式，實(shí)現(xiàn)全天候高精度跟蹤太陽。
文檔編號G05D3/12GK102609005SQ201210059128
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月7日
發(fā)明者何斌 申請人:何斌