一種雙軸全方位閉環(huán)無(wú)差控制太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙軸全方位閉環(huán)無(wú)差控制太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，所述輔助加固立板與地面支撐板和單立柱支撐連接，所述控制面板位于單立柱支撐上方，所述傳感器裝置位于控制面板上方，所述高度角驅(qū)動(dòng)電機(jī)及齒輪傳動(dòng)部分與單立柱支撐連接，所述方位角驅(qū)動(dòng)電機(jī)及齒輪傳動(dòng)部分與垂直一體軸及軸承的連接體連接，所述高度角直線驅(qū)動(dòng)桿與控制面板和高度角驅(qū)動(dòng)電機(jī)及齒輪傳動(dòng)部分連接，所述方位角直線驅(qū)動(dòng)桿與控制面板和方位角驅(qū)動(dòng)電機(jī)及齒輪傳動(dòng)部分連接，所述控制器箱體設(shè)置在單立柱支撐一側(cè)，所述垂直一體軸及軸承設(shè)置于單立柱支撐和控制面板之間。本發(fā)明耗能低，控制精度高；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，承載力較強(qiáng)，成本低；固定簡(jiǎn)單，強(qiáng)度高。
【專利說(shuō)明】一種雙軸全方位閉環(huán)無(wú)差控制太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽(yáng)能新能源【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種雙軸全方位閉環(huán)無(wú)差控制太陽(yáng)能自動(dòng)跟S示系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今，由于火電廠煙氣和汽車尾氣大量排放出二氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物等廢氣，已導(dǎo)致全球氣溫日趨不穩(wěn)定，霧霾天氣日益嚴(yán)重。太陽(yáng)能作為一種新型清潔能源正在被世界各國(guó)廣泛認(rèn)同和利用，其發(fā)電、制熱及制冷具有廣闊的發(fā)展前景。而目前的太陽(yáng)能電池發(fā)電能源利用只有百分之十幾，利用效率極低，造成能源的大量浪費(fèi)，其中一項(xiàng)很重要的原因就是采用固定式支架接受太陽(yáng)能，而采用雙軸自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)光，太陽(yáng)能利用率則可提高40%左右?，F(xiàn)有技術(shù)存在以下缺憾:1、傳感器成本較高，信息處理復(fù)雜，控制精度不高，程序較繁瑣，外圍電路復(fù)雜。2、微處理器附帶較多外部電氣元件，實(shí)時(shí)工作模塊較為耗能，微機(jī)控制系統(tǒng)程序在惡劣的天氣下易出錯(cuò)或者死機(jī)而導(dǎo)致微機(jī)控制失敗。3、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)笨重，耗能較大，旋轉(zhuǎn)不到位，機(jī)械強(qiáng)度不能支撐較大太陽(yáng)能板或者不能抵強(qiáng)風(fēng)天氣，機(jī)構(gòu)不適應(yīng)于風(fēng)沙環(huán)境。因此需要對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明旨在提供一種雙軸全方位閉環(huán)無(wú)差控制太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)。
[0004]為實(shí)現(xiàn)該技術(shù)目的，本發(fā)明的方案是:一種雙軸全方位閉環(huán)無(wú)差控制太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，由電氣控制部分、機(jī)械操作部分和架構(gòu)支撐部分組成，電氣控制部分包括傳感器裝置、高度角驅(qū)動(dòng)電機(jī)及齒輪傳動(dòng)部分、方位角驅(qū)動(dòng)電機(jī)及齒輪傳動(dòng)部分和控制器箱體，機(jī)械操作部分包括垂直一體軸及軸承、高度角直線驅(qū)動(dòng)桿和方位角直線驅(qū)動(dòng)桿，架構(gòu)支撐部分包括地面支撐板、輔助加固立板、單立柱支撐和控制面板，所述地面支撐板位于單立柱支撐下方，所述輔助加固立板與地面支撐板和單立柱支撐連接，所述控制面板位于垂直一體軸及軸承的上方，所述傳感器裝置位于控制面板上方，所述高度角驅(qū)動(dòng)電機(jī)及齒輪傳動(dòng)部分與單立柱支撐連接，所述方位角驅(qū)動(dòng)電機(jī)及齒輪傳動(dòng)部分與垂直一體軸及軸承的連接體連接，所述高度角直線驅(qū)動(dòng)桿與控制面板和高度角驅(qū)動(dòng)電機(jī)及齒輪傳動(dòng)部分連接，所述方位角直線驅(qū)動(dòng)桿與控制面板和方位角驅(qū)動(dòng)電機(jī)及齒輪傳動(dòng)部分連接，所述控制器箱體設(shè)置在單立柱支撐一側(cè)，所述垂直一體軸及軸承設(shè)置于單立柱支撐和控制面板之間。
[0005]作為優(yōu)選，所述地面支撐板上設(shè)有四個(gè)連接孔。
[0006]作為優(yōu)選，所述單立柱支撐與地面支撐板焊接連接。
[0007]作為優(yōu)選，所述高度角驅(qū)動(dòng)電機(jī)及齒輪傳動(dòng)部分位于單立柱支撐一側(cè)，方位角驅(qū)動(dòng)電機(jī)及齒輪傳動(dòng)部分位于單立柱支撐另外一側(cè)，并與垂直一體軸及軸承的連接體連接。
[0008]作為優(yōu)選，所述控制器箱體內(nèi)設(shè)有比較放大信號(hào)處理單元、控制驅(qū)動(dòng)單元、時(shí)鐘單元、驅(qū)動(dòng)電源模塊、控制電源模塊。[0009]作為優(yōu)選，所述單立柱支撐與控制面板通過(guò)垂直一體軸及軸承連接。
[0010]作為優(yōu)選，所述控制面板的重心固定在垂直一體軸及軸承上端的中心位置。
[0011]作為優(yōu)選，所述垂直一體軸及軸承可實(shí)現(xiàn)方位角方向和高度角方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0012]作為優(yōu)選，所述控制面板方位角方向和高度角方向的轉(zhuǎn)動(dòng)全為直線驅(qū)動(dòng)桿傳動(dòng)。
[0013]作為優(yōu)選，所述傳感器裝置為東西南北四個(gè)方位光敏傳感器組成。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:傳感器采用光敏傳感器，成本較低；僅用比較放大器作為主要電氣元件，無(wú)微處理器，沒(méi)有繁瑣的外部電路，耗能較低，控制簡(jiǎn)單可靠；信息處理采用閉環(huán)無(wú)差方式，控制精度較高；單立柱支撐采用金屬制圓筒結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，承載力較強(qiáng)，成本較低；與地面連接部分采用四個(gè)方位螺栓連接，固定簡(jiǎn)單，強(qiáng)度較高；家庭使用可以不用固定，找合適的位置放置即可；采用垂直一體軸及軸承作為控制面板高度角方向和方位角方向旋轉(zhuǎn)部件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低；垂直一體軸及軸承采用錐面滑動(dòng)軸承，機(jī)械強(qiáng)度較高，可以抵抗強(qiáng)風(fēng)和沙塵等惡劣天氣；垂直一體滑動(dòng)軸承較滾動(dòng)軸承維護(hù)量少，機(jī)械損壞率低，能夠節(jié)約現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。本發(fā)明既適用于太陽(yáng)能電站的大面積使用，又適用于家庭小型發(fā)電，也適用于太陽(yáng)能制熱、制冷反射面板跟蹤太陽(yáng)光。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明的原理圖；
[0017]圖中:1-地面支撐板、2-輔助加固立板、3-單立柱支撐、4-垂直一體軸及軸承、5-控制面板、6-傳感器裝置、7-高度角直線驅(qū)動(dòng)桿、8-方位角直線驅(qū)動(dòng)桿、9-高度角驅(qū)動(dòng)電機(jī)及齒輪傳動(dòng)部分、10-方位角驅(qū)動(dòng)電機(jī)及齒輪傳動(dòng)部分、11-控制器箱體。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0019]請(qǐng)參閱圖1、圖2，本發(fā)明實(shí)施例中，一種雙軸全方位閉環(huán)無(wú)差控制太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，由電氣控制部分、機(jī)械操作部分和架構(gòu)支撐部分組成，電氣控制部分包括傳感器裝置6、高度角驅(qū)動(dòng)電機(jī)及齒輪傳動(dòng)部分9、方位角驅(qū)動(dòng)電機(jī)及齒輪傳動(dòng)部分10和控制器箱體
11。機(jī)械操作部分包括垂直一體軸及軸承4、高度角直線驅(qū)動(dòng)桿7和方位角直線驅(qū)動(dòng)桿8。架構(gòu)支撐部分包括地面支撐板1、輔助加固立板2、單立柱支撐3和控制面板5。所述地面支撐板I位于單立柱支撐3下方，所述輔助加固立板2與地面支撐板I和單立柱支撐3連接，所述控制面板5位于垂直一體軸及軸承的連接體4上方，所述傳感器裝置6位于控制面板5上方，所述高度角驅(qū)動(dòng)電機(jī)及齒輪傳動(dòng)部分9與單立柱支撐3連接，所述方位角驅(qū)動(dòng)電機(jī)及齒輪傳動(dòng)部分10與垂直一體軸及軸承的連接體4連接，所述高度角直線驅(qū)動(dòng)桿7與控制面板5和高度角驅(qū)動(dòng)電機(jī)及齒輪傳動(dòng)部分9連接，所述方位角直線驅(qū)動(dòng)桿8與控制面板5和方位角驅(qū)動(dòng)電機(jī)及齒輪傳動(dòng)部分10連接，所述控制器箱體11設(shè)置在單立柱支撐3 —側(cè)，所述垂直一體軸及軸承4設(shè)置于單立柱支撐3和控制面板5之間。[0020]作為優(yōu)選，所述地面支撐板上I設(shè)有四個(gè)連接孔。
[0021]作為優(yōu)選，所述單立柱支撐3與地面支撐板I焊接連接。
[0022]作為優(yōu)選，所述高度角驅(qū)動(dòng)電機(jī)及齒輪傳動(dòng)部分9)位于單立柱支撐3 —側(cè)，方位角驅(qū)動(dòng)電機(jī)及齒輪傳動(dòng)部分10位于單立柱支撐3另外一側(cè)，并與垂直一體軸及軸承4的連接體連接。
[0023]作為優(yōu)選，所述控制器箱體11內(nèi)設(shè)有比較放大信號(hào)處理單元、控制驅(qū)動(dòng)單元、時(shí)鐘單元、驅(qū)動(dòng)電源模塊、控制電源模塊。
[0024]作為優(yōu)選，所述單立柱支撐3與控制面板5通過(guò)垂直一體軸及軸承4連接。
[0025]作為優(yōu)選，所述控制面板5的重心固定在垂直一體軸及軸承4上端的中心位置。
[0026]作為優(yōu)選，所述垂直一體軸及軸承4可實(shí)現(xiàn)方位角方向和高度角方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0027]作為優(yōu)選，所述控制面板5方位角方向和高度角方向的轉(zhuǎn)動(dòng)全為直線驅(qū)動(dòng)桿傳動(dòng)。
[0028]作為優(yōu)選，所述傳感器裝置6為東西南北四個(gè)方位光敏傳感器組成。
[0029]本發(fā)明的工作原理是:1、電氣控制部分:傳感器裝置6為圓柱型密閉裝置，固定于太陽(yáng)能電池板或者是太陽(yáng)能反射光面的平面上。在傳感器裝置6的東西南北四個(gè)方向上布置了光敏傳感器，東西傳感器發(fā)出方位角調(diào)節(jié)信號(hào)，南北傳感器發(fā)出高度角調(diào)節(jié)信號(hào)。當(dāng)太陽(yáng)光線在方位角方向斜射控制面板時(shí)，方位角傳感器中一個(gè)輸出信號(hào)加強(qiáng)，另外一個(gè)輸出信號(hào)減弱，其差值信號(hào)較強(qiáng)，經(jīng)比較放大器放大后驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作，繼電器常開節(jié)點(diǎn)閉合，方位角驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶電，使其直線驅(qū)動(dòng)桿動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)控制面板5向著方位傳感器信號(hào)弱的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，使信號(hào)強(qiáng)的傳感器輸出信號(hào)減弱，信號(hào)弱的傳感器輸出信號(hào)加強(qiáng)，直到其差值接近零，通過(guò)電路處理，使驅(qū)動(dòng)回路斷電，繼電器復(fù)位，驅(qū)動(dòng)電機(jī)失電停止驅(qū)動(dòng)。同理，若太陽(yáng)光線斜射發(fā)生在高度角方向時(shí)，兩個(gè)高度角傳感器一個(gè)輸出信號(hào)加強(qiáng)，另一個(gè)輸出信號(hào)減弱，比較放大器輸出后，去驅(qū)動(dòng)高度角繼電器閉合，高度角電機(jī)帶電，高度角直線驅(qū)動(dòng)桿驅(qū)動(dòng)控制面板向高度角傳感器信號(hào)弱的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，直到太陽(yáng)光線直射控制板面高度角方向時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)風(fēng)速大于設(shè)定值時(shí)，即風(fēng)速測(cè)風(fēng)儀傳感器輸出風(fēng)速信號(hào)大于設(shè)定值時(shí)，保護(hù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出，高度角驅(qū)動(dòng)電機(jī)和方位角驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶電動(dòng)作，高度角直線驅(qū)動(dòng)桿和方位角直線驅(qū)動(dòng)桿驅(qū)使控制面板5平行于地面，減小控制面板5的風(fēng)向力，進(jìn)行自我保護(hù)。當(dāng)太陽(yáng)落山后，時(shí)間大于設(shè)定值時(shí)，時(shí)間信號(hào)比較器輸出信號(hào)，方位角電機(jī)和高度角驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶電，方位角直線驅(qū)動(dòng)桿和高度角直線驅(qū)動(dòng)桿驅(qū)使控制面板5旋轉(zhuǎn)，使得控制面板5平行于地面，避免晚上可能的大風(fēng)，也為下一個(gè)工作日做好準(zhǔn)備。2、機(jī)械操作部分:在方位角驅(qū)動(dòng)電機(jī)電氣回路閉合后，電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)微型減速齒輪旋轉(zhuǎn)，末端低速齒輪推動(dòng)直線驅(qū)動(dòng)桿伸長(zhǎng)或縮短，控制面板在單立柱支撐與垂直一體軸機(jī)械連接基礎(chǔ)上受到張力而進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作，以推動(dòng)控制面板5在方位角方向轉(zhuǎn)動(dòng)。高度角方向的驅(qū)動(dòng)與方位角方向同理。3、架構(gòu)支撐部分:地面支撐板I與單立柱支撐3為金屬結(jié)構(gòu)，二者焊接在一起，并且在四個(gè)方位有輔助加固立板2。地面支撐板I在四個(gè)方位有連接孔，可以與硬化地面或者重型固定物件連接固定，以抵抗強(qiáng)風(fēng)天氣。在單立柱支撐3的上端為垂直一體軸承的方位角軸承座，承擔(dān)著板面的重力。垂直一體軸承的方位角軸承提供方位角方向的變化，方位角軸承對(duì)側(cè)的高度角軸承提供高度角方向的變化，并且與控制面板5通過(guò)高度角軸承座連接，帶動(dòng)整個(gè)控制面板在兩個(gè)自由度方向轉(zhuǎn)動(dòng)。控制面板5可以固定太陽(yáng)能電池板或者太陽(yáng)能反射板面。[0030]對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
[0031]此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
【權(quán)利要求】
1.一種雙軸全方位閉環(huán)無(wú)差控制太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，由電氣控制部分、機(jī)械操作部分和架構(gòu)支撐部分組成，其特征在于，電氣控制部分包括傳感器裝置(6)、高度角驅(qū)動(dòng)電機(jī)及齒輪傳動(dòng)部分(9)、方位角驅(qū)動(dòng)電機(jī)及齒輪傳動(dòng)部分(10)和控制器箱體(11)，機(jī)械操作部分包括垂直一體軸及軸承(4)、高度角直線驅(qū)動(dòng)桿(7)和方位角直線驅(qū)動(dòng)桿(8)，架構(gòu)支撐部分包括地面支撐板(I)、輔助加固立板(2)、單立柱支撐(3)和控制面板(5)，所述地面支撐板(I)位于單立柱支撐(3)下方，所述輔助加固立板(2)與地面支撐板(I)和單立柱支撐(3)連接，所述控制面板(5)位于垂直一體軸及軸承(4)上方，所述傳感器裝置(6)位于控制面板(5)上方，所述高度角驅(qū)動(dòng)電機(jī)及齒輪傳動(dòng)部分(9)與單立柱支撐(3)連接，所述方位角驅(qū)動(dòng)電機(jī)及齒輪傳動(dòng)部分(10)與垂直一體軸承及軸承(4)的連接體連接，所述高度角直線驅(qū)動(dòng)桿(7)與控制面板(5)和高度角驅(qū)動(dòng)電機(jī)及齒輪傳動(dòng)部分(9)連接，所述方位角直線驅(qū)動(dòng)桿(8)與控制面板(5)和方位角驅(qū)動(dòng)電機(jī)及齒輪傳動(dòng)部分(10)連接，所述控制器箱體(11)設(shè)置在單立柱支撐(3) —側(cè)，所述垂直一體軸及軸承(4)設(shè)置于單立柱支撐(3)和控制面板(5)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙軸全方位閉環(huán)無(wú)差控制太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述地面支撐板(I)上設(shè)有四個(gè)連接孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙軸全方位閉環(huán)無(wú)差控制太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述高度角驅(qū)動(dòng)電機(jī)及齒輪傳動(dòng)部分(9)位于單立柱支撐(3) —側(cè)，方位角驅(qū)動(dòng)電機(jī)及齒輪傳動(dòng)部分(10)位于單立柱支撐(3)另外一側(cè)，并與垂直一體軸及軸承(4)的連接體連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙軸全方位閉環(huán)無(wú)差控制太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述單立柱支撐(3)與地面支撐板(I)焊接連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙軸全方位閉環(huán)無(wú)差控制太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述單立柱支撐(3)與控制面板(5)通過(guò)垂直一體軸及軸承(4)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙軸全方位閉環(huán)無(wú)差控制太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述垂直一體軸及軸承(4)可實(shí)現(xiàn)方位角方向和高度角方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙軸全方位閉環(huán)無(wú)差控制太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述控制面板(5)的重心固定在垂直一體軸及軸承(4)上端的中心位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙軸全方位閉環(huán)無(wú)差控制太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器裝置(6)為東西南北四個(gè)方位光敏傳感器組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙軸全方位閉環(huán)無(wú)差控制太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述控制面板(5)方位角方向和高度角方向的轉(zhuǎn)動(dòng)全為直線驅(qū)動(dòng)桿傳動(dòng)。
【文檔編號(hào)】G05D3/12GK103869836SQ201410131559
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月3日
【發(fā)明者】孫化軍 申請(qǐng)人:孫化軍