專利名稱：一種自動跟蹤太陽光線的方法及自動跟蹤系統的制作方法
一種自動跟蹤太陽光線的方法及自動跟蹤系統
技術領域：
本發明涉及自動跟蹤太陽技術領域，尤其涉及一種自動跟蹤太陽光線的方法及自動跟蹤系統。
背景技術：
目前，由于石油、煤炭能源的匱乏，開始尋求新的能源風能、太陽能……，新的能源中尤其是太陽能是人類可以利用的最豐富的能源，據估計，在過去漫長的11億年中，太陽消耗了它本身能量的2%，可以說是取之不盡，用之不竭。不存在運輸問題，尤其對交通不發達的農村、海島和邊遠地區更具有利用的價值。并且不會產生廢渣、廢水、廢氣，也沒有噪音， 更不會影響生態平衡。人類利用太陽能進行光熱轉換、光電轉換和光化學轉換，由于太陽是運動的，地球上安裝的太陽能接收裝置是固定的。當太陽能接收裝置與太陽光具有角度時， 存在太陽能的利用率不高，即太陽能的接收效率一般，能量轉換率效果一般的問題。為了使太陽能接收裝置與太陽光保持垂直，急需一種自動跟蹤太陽的裝置。

發明內容為了克服背景技術中的不足，本發明提供一種自動跟蹤太陽光線的方法及自動跟蹤系統。能自動跟蹤太陽光線的運動，保證太陽能設備的能量轉換部分所在平面始終與太陽光線垂直，提高設備的能量利用率。
為了實現上述發明目的，本發明采用技術方案如下一種太陽能自動跟蹤系統，包括光電跟蹤系統和跟蹤執行機構，所述跟蹤執行機構由東西向繞日旋轉機構和調節南北向繞日角度旋轉機構組成，繞日角度旋轉機構由環齒輪4 與小齒輪5嚙合連接構成，小齒輪5連接步進電機設置在支架座6上，環齒輪4兩端與電池板支架8中心設置的主軸7鉸接，且主軸7相對于支架座6轉動；主軸7上設置的齒輪3與固定在電池板支架8上的步進電機軸上的齒輪9嚙合連接，且電池板支架8相對于主軸轉動。
一種太陽能自動跟蹤系統，所述光電跟蹤系統，包括光電傳感器、智能控制器、電源、驅動電路、步進電機，所述光電傳感器由東西向一光電傳感器組a和由南北向一光電傳感器組b組成；東西向一光電傳感器組a通過智能控制器、驅動電路與步進電機a相連，南北向一光電傳感器組b通過智能控制器、驅動電路與步進電機b相連，智能控制器與電源相連。
一種太陽能自動跟蹤系統，所述東西向光電傳感器組a由電池板支架8東西向兩端分別設置的光電傳感器組成，光電傳感器采用光敏電阻。
一種太陽能自動跟蹤系統，所述南北向光電傳感器組b由電池板支架8南北向兩端分別設置的光電傳感器組成。
一種自動跟蹤太陽的方法，是當太陽光線發生偏離時，跟蹤控制器將采集太陽由東向西的偏離信號處理后，發出執行信號驅動跟蹤執行機構的主軸7步進電機轉動，使光電池板體1由東向西旋轉與太陽光線對應，同時跟蹤控制器將采集北緯度位置由南向北的偏離角度信號處理后，發出執行信號驅動跟蹤執行機構上小齒輪5連接的步進電機轉動，使光電池板體1由南向北或由北向南旋轉與太陽光線對應，通過以上光電池板體1與太陽光線對應的自動跟蹤，使上光電池板體1隨時與太陽光線保持垂直，充分利用太陽光源。
一種自動跟蹤太陽光線的方法，跟蹤控制系統采用光敏電阻光強比較法對太陽水平、垂直方向的全方位跟蹤，晚上自動復位，實現電池板對太陽的跟蹤；其步驟如下1)、當太陽的水平位置或垂直位置發生偏移時，東西向光電傳感器組a的光敏電阻R1、 R2，或南北向光電傳感器組b的光敏電阻R3、R4，必有一個受陽光照射，通過跟蹤控制器，確認太陽運動的方向；跟蹤控制器的系統流程開始一上電復位，系統初始化，初始化之后，光電傳感器跟蹤， 系統首先判斷當時是白天還是黑夜，白天日出或落日時，當東西向光電傳感器組a的光敏電阻Rl是否小于R2，判斷電機正轉或反轉；當南北向光電傳感器組b的光敏電阻R3是否小于R4，判斷電機正轉或反轉；2)若是黑夜，則返回，系統啟用中斷處理程序，系統進入光電追蹤模式的等待狀態。
由于采用如上所述的技術方案，本發明具有如下優越性一種自動跟蹤太陽光線的方法及自動跟蹤系統，采用了光電追蹤方式，可實現大范圍、 高精度跟蹤。具有結構簡單，造價低。兩個方向的跟蹤都利用齒輪副傳遞動力，能在使用功率較小的馬達的同時傳遞足夠大的動力，使用功率較小的馬達降低了其能源成本和制造成本；由于使用半個齒圈，能在緊湊的結構下得到較大的傳動比。結構緊湊，運動空間大。
本發明是基于單片機的自動控制系統，采用光電檢測追蹤模式，每時每刻都能配合機械裝置使接收系統始終保持與太陽光垂直，接收收集更多方向上的太陽光，太陽光照角度與太陽能收收率的關系，是與非太陽跟蹤能量的接收率相差37. 7%，因此精確的跟蹤太陽可使接收器的接收效率大大提高，進而提高了太陽能裝置的太陽能利用率，拓寬了太陽能的利用領域。

圖1是太陽跟蹤裝置的結構示意圖； 圖2是光電跟蹤系統的電路原理方框圖；圖中1、光電池板體，2、傳感器，3、主軸齒輪，4、環齒輪，5、小齒輪，6、支架座，7、主軸，8、電池板支架，9、電機齒輪。
具體實施方式如圖1、2所示，一種太陽能自動跟蹤系統，包括光電跟蹤系統和跟蹤執行機構，所述跟蹤執行機構由東西向繞日旋轉機構和調節南北向繞日角度旋轉機構組成，繞日角度旋轉機構由環齒輪4與小齒輪5嚙合連接構成，小齒輪5連接步進電機設置在支架座6上，環齒輪4兩端與電池板支架8中心設置的主軸7鉸接，且主軸7相對于支架座6轉動；主軸7上設置的齒輪3與固定在電池板支架8上的步進電機軸上的齒輪9嚙合連接，且電池板支架 8相對于主軸轉動。
所述光電跟蹤系統，包括光電傳感器、智能控制器、電源、驅動電路、步進電機，所述光電傳感器由東西向一光電傳感器組a和由南北向一光電傳感器組b組成；東西向一光電傳感器組a通過智能控制器、驅動電路與步進電機a相連，南北向一光電傳感器組b通過智能控制器、驅動電路與步進電機b相連，智能控制器與電源相連。4
所述東西向光電傳感器組a由電池板支架8東西向兩端分別設置的光電傳感器組成，光電傳感器采用光敏電阻。
所述南北向光電傳感器組b由電池板支架8南北向兩端分別設置的光電傳感器組成。
一種自動跟蹤太陽的方法，是當太陽光線發生偏離時，跟蹤控制器將采集太陽由東向西的偏離信號處理后，發出執行信號驅動跟蹤執行機構的主軸7步進電機轉動，使光電池板體1由東向西旋轉與太陽光線對應，同時跟蹤控制器將采集北緯度位置由南向北的偏離角度信號處理后，發出執行信號驅動跟蹤執行機構上小齒輪5連接的步進電機轉動，使光電池板體1由南向北或由北向南旋轉與太陽光線對應，通過以上光電池板體1與太陽光線對應的自動跟蹤，使上光電池板體1隨時與太陽光線保持垂直，充分利用太陽光源。
跟蹤控制系統采用光敏電阻光強比較法對太陽水平、垂直方向的全方位跟蹤，晚上自動復位，實現電池板對太陽的跟蹤；其步驟如下1)、當太陽的水平位置或垂直位置發生偏移時，東西向光電傳感器組a的光敏電阻R1、 R2，或南北向光電傳感器組b的光敏電阻R3、R4，必有一個受陽光照射，通過跟蹤控制器，確認太陽運動的方向；跟蹤控制器的系統流程開始一上電復位，系統初始化，初始化之后，光電傳感器跟蹤， 系統首先判斷當時是白天還是黑夜，白天日出或落日時，當東西向光電傳感器組a的光敏電阻Rl是否小于R2，判斷電機正轉或反轉； 當南北向光電傳感器組b的光敏電阻R3是否小于R4，判斷電機正轉或反轉；2)若是黑夜，則返回，系統啟用中斷處理程序，系統進入光電追蹤模式的等待狀態。
使用時，因為太陽光的方向是變化的，即太陽從東到西轉動，從日出到日落一白天進行的過程，一旦光電傳感器發出旋轉的差異信號就進行旋轉，旋轉的差異信號來自太陽電池面板上的差異傳感器，差異傳感器采用垂直的反光鏡相連接，除非反光鏡接收不到任何太陽光，不然它會遮擋其中一個面板，而另外一個能夠接收到太陽光。使兩種差異很大的傳感器都能驅動電機跟蹤的方向，直到雙方的差異傳感器都能得到同等陽光。
本發明的跟蹤控制器利用光敏電阻在光照時阻值發生變化的原理，將兩個完全相同的光敏電阻分別放置于一塊電池板東西方向邊沿處的下方。如果太陽光垂直照射太陽能電池板時，兩個光敏電阻接收到的光強度相同，所以它們的阻值相同，此時電動機不轉動。 當太陽光方向與電池板垂直方向有夾角時，接收光強多的光敏電阻阻值減少，驅動電動機轉動，直至兩個光敏電阻上的光照強度相同。其主要部件工作步驟如下a)信號采集裝置用光敏電阻實現信號采集的電路原理為橋式電路，電路的輸出信號只與照射在兩個光敏電阻上光強的相對值有關，不受外界環境的影響，增加了裝置的抗干擾能力。
b)數據處理采用ARM7單片機處理將采集的差異信號，按設計的旋轉方向向驅動電路發出，驅動電動機轉動的運轉信號；c)控制執行裝置，接收驅動電動機轉動的運轉信號使步進電機a、步進電機b轉動，當接收到兩個光敏電阻上的光照強度相同時，太陽光方向與電池板方向垂直，步進電機a、步進電機b停止轉動。
權利要求
1.一種太陽能自動跟蹤系統，其特征在于包括光電跟蹤系統和跟蹤執行機構，所述跟蹤執行機構由東西向繞日旋轉機構和調節南北向繞日角度旋轉機構組成，繞日角度旋轉機構由環齒輪4與小齒輪5嚙合連接構成，小齒輪5連接步進電機設置在支架座6上，環齒輪4兩端與電池板支架8中心設置的主軸7鉸接，且主軸7相對于支架座6轉動；主軸7上設置的齒輪3與固定在電池板支架8上的步進電機軸上的齒輪9嚙合連接，且電池板支架 8相對于主軸轉動。
2.根據權利要求1所述的一種太陽能自動跟蹤系統，其特征在于所述光電跟蹤系統， 包括光電傳感器、智能控制器、電源、驅動電路、步進電機，所述光電傳感器由東西向一光電傳感器組a和由南北向一光電傳感器組b組成；東西向一光電傳感器組a通過智能控制器、驅動電路與步進電機a相連，南北向一光電傳感器組b通過智能控制器、驅動電路與步進電機b相連，智能控制器與電源相連。
3.根據權利要求1所述的一種太陽能自動跟蹤系統，其特征在于所述東西向光電傳感器組a由電池板支架8東西向兩端分別設置的光電傳感器組成，光電傳感器采用光敏電阻。
4.根據權利要求1所述的一種太陽能自動跟蹤系統，其特征在于所述南北向光電傳感器組b由電池板支架8南北向兩端分別設置的光電傳感器組成。
5.一種自動跟蹤太陽的方法，其特征在于是當太陽光線發生偏離時，跟蹤控制器將采集太陽由東向西的偏離信號處理后，發出執行信號驅動跟蹤執行機構的主軸7步進電機轉動，使光電池板體1由東向西旋轉與太陽光線對應，同時跟蹤控制器將采集北緯度位置由南向北的偏離角度信號處理后，發出執行信號驅動跟蹤執行機構上小齒輪5連接的步進電機轉動，使光電池板體1由南向北或由北向南旋轉與太陽光線對應，通過以上光電池板體1與太陽光線對應的自動跟蹤，使上光電池板體1隨時與太陽光線保持垂直，充分利用太陽光源。
6.根據權利要求5所述的一種自動跟蹤太陽的方法，其特征在于跟蹤控制系統采用光敏電阻光強比較法對太陽水平、垂直方向的全方位跟蹤，晚上自動復位，實現電池板對太陽的跟蹤；其步驟如下1)、當太陽的水平位置或垂直位置發生偏移時，東西向光電傳感器組a的光敏電阻R1、 R2，或南北向光電傳感器組b的光敏電阻R3、R4，必有一個受陽光照射，通過跟蹤控制器，確認太陽運動的方向；跟蹤控制器的系統流程開始一上電復位，系統初始化，初始化之后，光電傳感器跟蹤， 系統首先判斷當時是白天還是黑夜，白天日出或落日時，當東西向光電傳感器組a的光敏電阻Rl是否小于R2，判斷電機正轉或反轉；當南北向光電傳感器組b的光敏電阻R3是否小于R4，判斷電機正轉或反轉；2)、若是黑夜，則返回，系統啟用中斷處理程序，系統進入光電追蹤模式的等待狀態。
全文摘要
本發明涉及自動跟蹤太陽技術領域，公開一種自動跟蹤太陽的方法及自動跟蹤系統。包括光電跟蹤系統和跟蹤執行機構，所述跟蹤執行機構由東西向繞日旋轉機構和調節南北向繞日角度旋轉機構組成，繞日角度旋轉機構由環齒輪4與小齒輪5嚙合連接構成，小齒輪5連接步進電機設置在支架座6上，環齒輪4兩端與電池板支架8中心設置的主軸7鉸接，且主軸7相對于支架座6轉動；主軸7上設置的齒輪3與固定在電池板支架8上的步進電機軸上的齒輪9嚙合連接，且電池板支架8相對于主軸轉動。本發明能自動跟蹤太陽光線的運動，保證太陽能設備的能量轉換部分所在平面始終與太陽光線垂直，提高接收設備的能量利用率。
文檔編號G05D3/00GK102520731SQ20121000499
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月10日 優先權日2012年1月10日
發明者王亞楠, 黃繼成 申請人:洛陽沃德節電科技開發有限公司, 黃繼成