一種全方位太陽追蹤器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種全方位太陽追蹤器，包括光信號采集控制模塊、方向控制模塊、角度調(diào)整模塊和采光模塊。光信號采集控制模塊包括陰影投射裝置、電信號比較電路和驅(qū)動芯片；方向調(diào)整模塊包括旋轉(zhuǎn)底盤、方向調(diào)整電動機(jī)、連接臺；角度調(diào)整模塊包括連接件、角度支撐板、電動機(jī)；所述采光模塊包括采光板、固定裝置。陰影投射裝置安裝于采光板上，光敏元件置于陰影投射裝置上，采光板與太陽光線入射方向垂直或形成一定角度時，陰影投射裝置的立桿陰影投射到光敏元件，光敏元件變化的電信號傳輸?shù)诫娦盘柋容^電路后，向驅(qū)動芯片輸出信號，驅(qū)動芯片控制方向調(diào)整電動機(jī)、電動機(jī)運(yùn)作。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，可全方位調(diào)整，可安裝于任何緯度而不需前期調(diào)整。
【專利說明】一種全方位太陽追蹤器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種全方位太陽追蹤器，具體是一種驅(qū)動太陽能利用裝置正對太陽光線入射方向的裝置，屬于太陽能開發(fā)利用領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]我國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)存在不合理性，煤炭占了絕大部分且具于主導(dǎo)地位，不適合現(xiàn)階段的經(jīng)濟(jì)發(fā)展條件。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類對能源需求越來越高，造成不可再生能源越來越緊缺，并且造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，開發(fā)新能源成了中國的當(dāng)務(wù)之急，尤其是太陽能的開發(fā)利用。太陽能分布廣泛，取之不盡，是一種清潔的可再生能源。
[0003]但是太陽光線在不同季節(jié)、不同時日的照射方向不一致，想要最大化利用太陽能，趨光系統(tǒng)就有了開發(fā)的必要性。而現(xiàn)有的太陽追蹤系統(tǒng)一般使用電腦、微電腦或單片機(jī)控制，程序復(fù)雜繁瑣，調(diào)整不便且兼容性不好。本發(fā)明則利用光敏元件結(jié)合邏輯電路對趨光系統(tǒng)進(jìn)行控制，具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，安裝方便，壽命長，成本低廉，可全方位調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)，可安裝于任何緯度而不需前期調(diào)整，可以迅速自動調(diào)整到最佳采光方位。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種全方位太陽追蹤器。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，移動性、適應(yīng)性好，可全方位調(diào)整。
[0005]本發(fā)明是一種全方位太陽追蹤器，包括光信號采集控制模塊，方向調(diào)整模塊，角度調(diào)整模塊和采光模塊，其中光信號采集控制模塊包括陰影投射裝置、電信號比較電路和驅(qū)動芯片；方向調(diào)整模塊包括連接臺、旋轉(zhuǎn)底盤、方向調(diào)整電動機(jī)；角度調(diào)整模塊包括同步帶、連接件、角度支撐板、電動機(jī)；采光模塊包括采光板、固定裝置，陰影投射裝置安裝于采光板上，陰影投射裝置安裝于采光板上，方向調(diào)整電動機(jī)固定于旋轉(zhuǎn)底盤上，連接臺的一端通過固定件固定于旋轉(zhuǎn)底盤上，上述連接臺的一側(cè)通過鉸鏈與采光板連接，采光板能繞鉸鏈轉(zhuǎn)動，連接件固定于旋轉(zhuǎn)底盤的連接臺上，連接臺通過連接件與角度調(diào)整模塊中的角度支撐板鉸接，角度支撐板能繞連接件轉(zhuǎn)動；電動機(jī)固定于角度支撐板上，帶動同步帶運(yùn)動；同步帶與采光模塊中的采光板通過固定裝置連接，使采光板與同步帶同步運(yùn)動，電動機(jī)及方向調(diào)整電動機(jī)與驅(qū)動芯片電連接，驅(qū)動芯片控制電動機(jī)及方向調(diào)整電動機(jī)按指定方向旋轉(zhuǎn)。
[0006]本發(fā)明由于采用包括有方向調(diào)整模塊、角度調(diào)整模塊、采光模塊的結(jié)構(gòu)。方向調(diào)整模塊由旋轉(zhuǎn)底盤、方向調(diào)整電動機(jī)、連接板組成；角度調(diào)整模塊由連接件、角度支撐板、同步帶、電動機(jī)組成；采光模塊由采光板、固定裝置組成。方向調(diào)整模塊通過旋轉(zhuǎn)底盤固定于地面或其它物體上；采光板通過鉸鏈與旋轉(zhuǎn)底盤的連接臺連接，其可調(diào)節(jié)與連接臺的角度，調(diào)整范圍為0°?110°。采光板通過固定裝置固定于同步帶上，角度調(diào)整模塊通過連接件與連接臺連接，可調(diào)整角度。本發(fā)明利用光敏材料接收光線照射方向信號，通過驅(qū)動芯片控制電動機(jī)運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)趨光功能。本發(fā)明的采光板可分為東西方向旋轉(zhuǎn)和南北角度調(diào)整，以方向調(diào)整電動機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)底盤實(shí)現(xiàn)東西方向轉(zhuǎn)向，以電動機(jī)帶動同步帶驅(qū)動采光板改變南北角度實(shí)現(xiàn)南北角度的調(diào)整，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，移動性、適應(yīng)性好，可全方位調(diào)整。本發(fā)明還結(jié)合光敏元件和電信號比較電路控制，其需要的原材料及組裝配件成本非常低廉，且只要具備機(jī)械、電器的基本知識即可安裝、調(diào)整此裝置，使太陽能利用裝置在任何地方均可正常工作而不需復(fù)雜的調(diào)試，更好地提高太陽能的利用率及效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明全方位太陽追蹤器分解狀態(tài)的立體圖。
[0008]圖2為本發(fā)明全方位太陽追蹤器組裝后的立體圖。
[0009]圖3為陰影投射裝置的基板分區(qū)域示意圖。
[0010]圖4為旋轉(zhuǎn)底座的裝配狀態(tài)剖面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0011]下面對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行具體描述。
[0012]如圖1?4所示，本發(fā)明全方位太陽追蹤器，包括光信號采集控制模塊，方向調(diào)整模塊，角度調(diào)整模塊和采光模塊。其中光信號采集控制模塊包括陰影投射裝置11，電信號比較電路12和驅(qū)動芯片13 ;方向調(diào)整模塊包括連接臺21、旋轉(zhuǎn)底盤23、方向調(diào)整電動機(jī)24 ；角度調(diào)整模塊包括同步帶31、連接件34、角度支撐板32、電動機(jī)33 ;采光模塊包括采光板41、滑動輪43、固定裝置42，陰影投射裝置11安裝于采光板41上，陰影投射裝置11安裝于采光板41上，方向調(diào)整電動機(jī)24固定于旋轉(zhuǎn)底盤23上，連接臺21的一端通過固定件52固定于旋轉(zhuǎn)底盤23上，上述連接臺21的一側(cè)通過鉸鏈51與采光板41連接，采光板41能繞鉸鏈51轉(zhuǎn)動，連接件34固定于旋轉(zhuǎn)底盤23的連接臺21上，連接臺21通過連接件34與角度調(diào)整模塊中的角度支撐板32鉸接，角度支撐板32可繞連接件34中的鉸接軸旋轉(zhuǎn)；電動機(jī)33固定于角度支撐板32上，帶動同步帶31運(yùn)動；同步帶31與采光模塊中的采光板41通過固定裝置42連接，使采光板41與同步帶31同步運(yùn)動，電動機(jī)33及方向調(diào)整電動機(jī)24與驅(qū)動芯片13電連接，驅(qū)動芯片13控制電動機(jī)33及方向調(diào)整電動機(jī)24按指定方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)電動機(jī)33運(yùn)作時，同步帶31做直線運(yùn)動,采光板41能繞鉸鏈51轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)采光板41角度的調(diào)整。驅(qū)動芯片13控制電動機(jī)33及方向調(diào)整電動機(jī)24按指定方向旋轉(zhuǎn)。本實(shí)施例中，固定件52是螺釘。
[0013]當(dāng)采光板41與太陽光線入射方向不垂直時，陰影投射裝置11的立桿陰影投射到光敏元件上，光敏元件的物理性質(zhì)會發(fā)生改變，引起其電路狀態(tài)發(fā)生變化，變化的電信號傳輸?shù)诫娦盘柋容^電路12經(jīng)過比較放大后，向驅(qū)動芯片13輸出正或負(fù)電壓信號，進(jìn)而控制方向調(diào)整電動機(jī)24、電動機(jī)33工作使采光板41的方向、角度改變，使其垂直于太陽光線入射方向。
[0014]上述驅(qū)動芯片13集成了控制、調(diào)配功能，可同時或分立控制兩臺電動機(jī)工作。驅(qū)動芯片13接收電信號比較電路12輸出的正負(fù)電壓信號，分別控制方向調(diào)整電動機(jī)24、電動機(jī)33順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)。
[0015]本實(shí)施例中，上述方向調(diào)整電動機(jī)24的輸出軸通過變速裝置22與同步帶31連接。
[0016]本實(shí)施例中，電動機(jī)33是雙頭電動機(jī)，上述雙頭電動機(jī)兩頭的轉(zhuǎn)子分別與兩條同步帶31接觸，當(dāng)電動機(jī)運(yùn)作時，兩條同步帶31與其同步運(yùn)動。
[0017]本實(shí)施例中，上述角度調(diào)整模塊中的角度支撐板32與連接件34上所設(shè)的鉸接軸連接，角度支撐板32能繞鉸接軸旋轉(zhuǎn)。
[0018]本實(shí)施例中，上述采光模塊還包括有滑動輪43，采光板41的上端設(shè)有橫桿，滑動輪43安裝于橫桿上，同步帶31繞在滑動輪43上，采光板41與同步帶31通過安裝于橫桿的固定裝置42連接。滑動輪43安裝于采光板41的橫桿上，滑動輪43與角度支撐板32接觸，起到限制自由度、增強(qiáng)穩(wěn)定性、減少滑動摩擦的作用。
[0019]本實(shí)施例中，上述采光模塊中的采光板41通過固定裝置42固定于兩條同步帶31上。
[0020]本實(shí)施例中，上述陰影投射裝置11由基板、立桿和四個光敏元件組成，上述基板分為a、b、C、d、e五個區(qū)域，四個光敏元件分別置于a、b、C、d四個區(qū)域，立桿置于e區(qū)域。所述光敏元件可以是光敏電阻、熱敏電阻、光電二極管、光伏電池等，只要受光照射或光照條件發(fā)生變化使其發(fā)生物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)改變，均可用作本發(fā)明的光敏元件。
[0021 ] 本實(shí)施例中，上述電信號比較電路12是電學(xué)比較電路。當(dāng)陰影投射在光敏元件上時，光敏元件的物理性質(zhì)會發(fā)生改變，引起其電路狀態(tài)發(fā)生變化，變化的電信號傳輸?shù)诫娦盘柋容^電路12經(jīng)過比較放大后，向驅(qū)動芯片13輸出正或負(fù)電壓信號，分別控制方向調(diào)整電動機(jī)24、電動機(jī)33工作。
[0022]本實(shí)施例中，上述方向調(diào)整模塊中的旋轉(zhuǎn)底盤23包括有上盤231、滾珠233、下盤232，連接臺21通過固定件52固定于上盤231上，滾珠233置于上盤231與下盤232之間的凹槽上，起到限制上盤231自由度、減少滑動摩擦的作用；下盤232的螺栓孔用于固定作用；上盤231的螺栓孔用于固定連接臺21，使連接臺21與上盤231共同旋轉(zhuǎn)。上述上盤231、滾珠233、下盤232材質(zhì)為鋼材、鋁等金屬材料。
[0023]本實(shí)施例中，上述變速裝置22包括有定輪221、行星輪222，定輪221固定在上盤231，行星輪222作為中間傳動輪分別與方向調(diào)整電動機(jī)24的轉(zhuǎn)子和定輪221接觸，傳遞方向調(diào)整電動機(jī)24的動力，把方向調(diào)整電動機(jī)24的扭矩傳遞至旋轉(zhuǎn)底盤23的上盤231上。即方向調(diào)整電動機(jī)24的轉(zhuǎn)子帶動行星輪222運(yùn)動，行星輪222的運(yùn)動通過定輪221帶動上盤231運(yùn)動，方向調(diào)整電動機(jī)24的外殼固定于下盤232上，下盤232通過地釘或螺釘?shù)确绞焦潭ㄓ诘孛婊蚱渌矬w上。
[0024]上述變速裝置22中的定輪221和行星輪222夾于上盤231與連接臺21之間。上述定輪221以焊接方式固定在旋轉(zhuǎn)底盤23的上盤231上，上述方向調(diào)整電動機(jī)24轉(zhuǎn)子的運(yùn)動通過行星輪222傳遞至定輪221，由于定輪221固定于旋轉(zhuǎn)底盤23的上盤231上，故方向調(diào)整電動機(jī)24的扭矩通過行星輪222及定輪221傳到旋轉(zhuǎn)底盤23的上盤231，使上盤231與轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)。上述的定輪221和行星輪222材質(zhì)為45鋼淬火。上述連接臺21通過固定件52固定于旋轉(zhuǎn)底盤23的上盤231上，上盤231上設(shè)有一凹槽供角度調(diào)整模塊擺動。
[0025]本實(shí)施例中，上述連接臺21作為連接采光模塊和角度調(diào)整模塊的部件，以螺釘固定于旋轉(zhuǎn)底盤23的上盤231，其材質(zhì)為鋼材，通過鉸鏈以采光模塊的采光板41連接，通過角度調(diào)整模塊的兩個連接件34連接角度支撐板32。連接臺21上設(shè)有矩形槽，為角度支撐板32提供運(yùn)動空間，矩形槽長度按照角度支撐板32擺動角度設(shè)定；上述連接件34以螺釘固定于連接臺21，連接件34上設(shè)有鉸接軸，用于鉸接角度支撐板32，角度支撐板32在電動機(jī)33的驅(qū)動下可繞上述鉸接軸旋轉(zhuǎn)。
[0026]所述的角度支撐板32作為角度調(diào)整模塊的主體和支撐部分，材質(zhì)為輕質(zhì)材料，其要求機(jī)械性能高。其上固定有電動機(jī)33，兩條同步帶31置于角度支撐板32左右兩邊，分別與電動機(jī)33的兩轉(zhuǎn)子接觸，增強(qiáng)傳動穩(wěn)定性與同步性，通過固定裝置42使采光板41固定于其上；采光板41安裝有滑動輪43，滑動輪43與角度支撐板32接觸，增強(qiáng)其支撐作用并且減少運(yùn)動過程中的摩擦力。當(dāng)電動機(jī)33運(yùn)作時,帶動同步帶31做定向運(yùn)動,拉動采光板41順時針或逆時針轉(zhuǎn)動，同時角度支撐板32繞連接件34的圓柱體逆時針或順時針轉(zhuǎn)動。
[0027]本發(fā)明全方位太陽追蹤器的控制原理為:當(dāng)采光板41與太陽光線入射方向不垂直時，安裝于采光板41上的陰影投射裝置11立桿會投射出陰影落于基板的a、b、c、d其中一個區(qū)域內(nèi)，區(qū)域內(nèi)的光敏元件的物理性質(zhì)發(fā)生改變，引起其電路狀態(tài)發(fā)生變化，變化的電信號傳輸?shù)诫娦盘柋容^電路12經(jīng)過比較放大后，向驅(qū)動芯片13輸出正或負(fù)電壓信號,分別控制方向調(diào)整電動機(jī)24、電動機(jī)33工作運(yùn)作,使米光板41垂直于太陽光線入射方向，投影投射到基板的e區(qū)域。
[0028]上述陰影投射裝置11由基板、立桿、四個光敏元件組成，其中基板分為a、b、C、d、e五個區(qū)域，e位于正中央，a、b位于左右兩側(cè)，C、d位于上下兩端，四個光敏元件分別置于a、b、c、d四個區(qū)域上，立桿置于e區(qū)域上，光敏元件與立桿均以特定方式固定于基板上?；灞仨氁灾付ǚ绞桨惭b于采光板41上，使立桿的投影投射到正確的區(qū)域內(nèi)。
[0029]當(dāng)采光板41與太陽光線入射方向不垂直時，立桿產(chǎn)生的陰影投射到基板上。若投影在a或b時，驅(qū)動芯片13驅(qū)動方向調(diào)整電動機(jī)24，使連接在連接臺21的采光模塊和角度調(diào)整模塊在東西方向上轉(zhuǎn)動。若投影在c或d區(qū)域時，驅(qū)動芯片13驅(qū)動電動機(jī)33，使兩條同步帶31同步運(yùn)動,拉動固定于同步帶31上的采光板41順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)一定角度。同時，角度支撐板32繞連接件34的圓柱體逆時針或順時針轉(zhuǎn)動。若陰影在e區(qū)域時，即采光板41垂直于太陽光線入射方向，四個光敏元件物理性質(zhì)相同，電路狀態(tài)不發(fā)生改變，其電路處于平衡狀態(tài)。
[0030]當(dāng)投影在a區(qū)域時，驅(qū)動芯片13首先驅(qū)動方向調(diào)整電動機(jī)24逆時針旋轉(zhuǎn)，使投影置于c、d或e上，方向調(diào)整電動機(jī)24停止運(yùn)作。若此時投影在c區(qū)域上，驅(qū)動芯片13驅(qū)動電動機(jī)33順時針旋轉(zhuǎn)帶動同步帶31固定裝置42 —側(cè)自下而上運(yùn)動，使采光板41逆時針旋轉(zhuǎn)；若此時投影在d區(qū)域上，驅(qū)動芯片13則驅(qū)動電動機(jī)33逆時針轉(zhuǎn)動，使采光板41順時針旋轉(zhuǎn)，使陰影投射在e區(qū)域上，電動機(jī)33停止運(yùn)作；若此時投影在e區(qū)域上，說明此時采光板41垂直于太陽光線入射方向，電動機(jī)33不運(yùn)作。當(dāng)投影在b區(qū)域時，驅(qū)動芯片13首先驅(qū)動方向調(diào)整電動機(jī)24順時針轉(zhuǎn)動，使投影置于c、d或e上，方向調(diào)整電動機(jī)24停止運(yùn)作，其余動作步驟與上面描述一致，不再重復(fù)描述。
[0031]上述實(shí)施方式為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受以上實(shí)施方式的限制。如改變光敏元件類型、數(shù)量，更換電動機(jī)型號，傳動方式等，其它任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理、結(jié)構(gòu)下所作的改變、修飾、替代、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式與技術(shù)方案，都包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種全方位太陽追蹤器，其特征在于包括光信號采集控制模塊，方向調(diào)整模塊，角度調(diào)整模塊和采光模塊，其中光信號采集控制模塊包括陰影投射裝置、電信號比較電路和驅(qū)動芯片；方向調(diào)整模塊包括連接臺、旋轉(zhuǎn)底盤、方向調(diào)整電動機(jī)；角度調(diào)整模塊包括同步帶、連接件、角度支撐板、電動機(jī)；采光模塊包括采光板、固定裝置，陰影投射裝置安裝于采光板上，陰影投射裝置安裝于采光板上，方向調(diào)整電動機(jī)固定于旋轉(zhuǎn)底盤上，連接臺的一端通過固定件固定于旋轉(zhuǎn)底盤上，上述連接臺的一側(cè)通過鉸鏈與采光板連接，采光板能繞鉸鏈轉(zhuǎn)動，連接件固定于旋轉(zhuǎn)底盤的連接臺上，連接臺通過連接件與角度調(diào)整模塊中的角度支撐板鉸接，角度支撐板能繞連接件轉(zhuǎn)動；電動機(jī)固定于角度支撐板上，帶動同步帶運(yùn)動；同步帶與采光模塊中的采光板通過固定裝置連接，使采光板與同步帶同步運(yùn)動，電動機(jī)及方向調(diào)整電動機(jī)與驅(qū)動芯片電連接，驅(qū)動芯片控制電動機(jī)及方向調(diào)整電動機(jī)按指定方向旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全方位太陽追蹤器，其特征在上述方向調(diào)整電動機(jī)的輸出軸通過變速裝置與同步帶連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全方位太陽追蹤器，其特征在于上述電動機(jī)為雙頭電動機(jī)，電動機(jī)兩頭的轉(zhuǎn)子分別與兩條同步帶接觸，電動機(jī)帶動兩條同步帶與其同步運(yùn)動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全方位太陽追蹤器，其特征在于上述角度調(diào)整模塊中的角度支撐板與連接件上所設(shè)的鉸接軸連接，角度支撐板能繞鉸接軸旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全方位太陽追蹤器，其特征在于上述采光模塊還包括有滑動輪，采光板的上端設(shè)有橫桿，滑動輪安裝于采光板所設(shè)的橫桿上，同步帶繞在滑動輪上，采光板與同步帶通過安裝于橫桿的固定裝置連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全方位太陽追蹤器，其特征在于上述采光模塊中的采光板通過固定裝置固定于兩條同步帶上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的全方位太陽追蹤器，其特征在于上述陰影投射裝置由基板、立桿和四個光敏元件組成，上述基板分為a、b、C、d、e五個區(qū)域，四個光敏元件分別置于a、b、C、d四個區(qū)域，立桿置于e區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的全方位太陽追蹤器，其特征在于上述電信號比較電路是電學(xué)比較電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的全方位太陽追蹤器，其特征在于上述方向調(diào)整模塊中的旋轉(zhuǎn)底盤包括有上盤、滾珠、下盤，連接臺通過固定件固定于上盤上，滾珠置于上盤與下盤之間的凹槽上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的全方位太陽追蹤器，其特征在于上述變速裝置包括有定輪、行星輪，定輪固定在上盤，行星輪作為中間傳動輪分別與方向調(diào)整電動機(jī)的轉(zhuǎn)子和定輪接觸，傳遞方向調(diào)整電動機(jī)的動力，把方向調(diào)整電動機(jī)的扭矩傳遞至旋轉(zhuǎn)底盤的上盤上。
【文檔編號】G05D3/12GK104503484SQ201410770495
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月15日
【發(fā)明者】譚健康, 王長宏, 楊程喻, 林濤 申請人:廣東工業(yè)大學(xué)