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
技術領域：
本發(fā)明涉及太陽能應用技術領域，特指一種結構簡單、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：
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注，加強節(jié)能減排是應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，但同時它還存在分散性、間歇性合隨機性等弱點，使得太陽能的利用難度大而效率低。在現(xiàn)有技術中，跟蹤太陽方式很多，然而實際穩(wěn)定應用和推廣并不多，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用的最大問題可靠性和成本都很難達到要求。也有用液壓式結構更復雜，價格更高，而且現(xiàn)行的陽光感應控制系統(tǒng)采用球面透鏡感應焦斑或光敏二極管或四象限光電探測器等，結構復雜、成本高、感應容錯角小、跟蹤精度不聞等缺陷。另外，在復雜的天氣情況下，由于太陽光跟蹤感應器能夠感應的太陽光的感應角度范圍小，有可能造成誤判并偏離超過感應角度范圍后，找不到太陽的情況。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種結構簡單、跟蹤效果極好的全天候高精度太陽跟蹤控制系統(tǒng)。為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用了下述技術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)個聚光鏡；于支架邊部上還安裝有一可收集太陽光照強度數(shù)據(jù)以及太陽方位數(shù)據(jù)的陽光感應器；一減速執(zhí)行機構，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)行機構運動的控制器，該控制器安裝于基座上， 且與上述的陽光感應器形成電性相接。進一步而言，上述技術方案中，所述的陽光感應器包括一封裝底盒以及封裝于該封裝底盒中的光學裝置；該光學裝置包括一透紅外玻璃、安裝于透紅外玻璃上的四個直角棱鏡和位于四個直角棱鏡之間的電池片以及安裝于透紅外玻璃側邊的光敏二極管。進一步而言，上述技術方案中，所述透紅外玻璃為一適當厚度的并經(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)導線與所述的控制器形成電性相接。進一步而言，上述技術方案中，所述的直角棱鏡通過無影膠封裝于透紅外玻璃上， 其中，每兩個直角棱鏡為一組按對角相對應布置，即四個直角棱鏡分別對應東、南、西、北四個方向。進一步而言，上述技術方案中，所述的減速執(zhí)行機構包括安裝于所述基座(I)上的轉盤，以及安裝于轉盤上的推桿，其中，推桿頂端與所述的支架(2)相接觸，并配合所述的轉盤控制支架的運動方向。進一步而言，上述技術方案中，本跟蹤控制系統(tǒng)的工作原理所述陽光感應器上的光學裝置將收集到的太陽光照強度數(shù)據(jù)發(fā)送至所述的控制器，當太陽光強度達到控制器中設定的閥值時，兩組直角棱鏡判別太陽方位，控制器進入光控跟蹤模式，引導減速執(zhí)行機構跟蹤太陽；當光學裝置感應到太陽光強度低于控制器中設定的閥值時，控制器進入時控跟蹤模式，依據(jù)太陽運行速度，引導減速執(zhí)行機構運行。采用上述技術方案后，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比較具有如下有益效果本發(fā)明中的陽光感應器采用分別對應東、南、西、北四個方向的直角棱鏡配合光敏二極管和透紅外玻璃構成，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)行機構運行以達到跟蹤太陽的目的。由于全反射臨界角是一個突變轉折點，所以能使本發(fā)明達到非常高的跟蹤精度。另外，當光敏二極管感應到太陽光強度低于控制器中設定的閥值時，控制器進入時控跟蹤模式，依據(jù)太陽運行速度，引導減速執(zhí)行機構運行。因此，無論太陽是否出現(xiàn)，陽光感應器中的光敏二極管都會引導控制器進入相應的光控或時控跟蹤模式，以實現(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)明中陽光感應器的立體分解圖；圖3是本發(fā)明中陽光感應器在太陽左邊入射時的狀態(tài)4是本發(fā)明中陽光感應器在太陽右邊入射時的狀態(tài)5是本發(fā)明中陽光感應器在太陽垂直入射時的狀態(tài)圖附圖標記說明I基座2支架31封裝底盒 32光學裝置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)行機構
3陽光感應器 34直角棱鏡 41轉盤
具體實施例方式下面結合具體實施例和附圖對本發(fā)明進一步說明。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)個聚光鏡20的支架2、安裝于支架2邊部上陽光感應器3、安裝于基座I上的減速執(zhí)行機構4以及控制器5。具體而言，所述的基座I作為整個系統(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上設置有數(shù)個拋物弧槽，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度數(shù)據(jù)以及太陽方位數(shù)據(jù)的陽光感應器3 ;所述的陽光感應器3包括一封裝底盒31以及封裝于該封裝底盒31中的光學裝置32 ;該光學裝置32包括一透紅外玻璃33安裝于透紅外玻璃33上的四個直角棱鏡 34和位于四個直角棱鏡34之間的電池片35以及安裝于透紅外玻璃33側邊的光敏二極管 36。所述直角棱鏡34的角度設計跟棱鏡材料的折射率有關，一般選用玻璃類材料。所述透紅外玻璃33為一適當厚度的并經(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，每兩個直角棱鏡34為一組按對角相對應布置，即四個直角棱鏡34分別對應東、南、西、北四個方向。所述的減速執(zhí)行機構4包括安裝于所述基座I上的轉盤41，以及安裝于轉盤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器3形成電性相接，其還控制所述的減速執(zhí)行機構4運動動作；控制器5接收由陽光感應控制器3產(chǎn)生的光電差動信號，控制器5結合太陽運行天文公式，以控制減速執(zhí)行機構4運行。本跟蹤控制系統(tǒng)的工作原理所述陽光感應器3上的光學裝置32將收集到的太陽光照強度數(shù)據(jù)發(fā)送至所述的控制器5，當太陽光強度達到控制器5中設定的閥值時，兩組直角棱鏡34判別太陽方位，控制器5進入光控跟蹤模式，引導減速執(zhí)行機構4跟蹤太陽；當光學裝置32感應到太陽光強度低于控制器5中設定的閥值時，控制器5進入時控跟蹤模式， 依據(jù)太陽運行速度，引導減速執(zhí)行機構4運行。使用時，見圖3-5所示，所述的陽光感應器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了太陽直射光的比例。根據(jù)全反射原理，當陽光感應器3正對太陽時，左右對應的直角棱鏡34同時對直射光發(fā)生全反射,此時,太陽能電池片35受光相同，發(fā)出相同的電信號。而當太陽出現(xiàn)在左邊時，右邊的直角棱鏡34所受太陽光經(jīng)折射后到達斜邊， 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)折射到達斜邊時，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，對應兩個電池片 35產(chǎn)生差異較大的電信號。同理，當太陽出現(xiàn)在右邊時，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的作用下到達右邊太陽能電池片35，此時，右邊產(chǎn)生較高的電信號。于此，當陽光達到控制器5設定的閥值時，相對應的，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換成電信號，以控制減速執(zhí)行機構4 的運動，以達到跟蹤太陽的目的，此成為光控跟蹤模式。因為全反射臨界角是一個突變轉折點，所以能達非常聞的跟蹤精度。另外，天氣會出現(xiàn)各種復雜的狀況，本發(fā)明中陽光感應器3的光敏二極管36可以判定太陽光的強度，當太陽光的強度達到控制器5設定閥值時，控制器5通過直角棱鏡34發(fā)出的信號控制減速執(zhí)行機構4以跟蹤太陽；當太陽光的強度小于控制器5設定閥值時，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，控制器5中的單片機根據(jù)其中的時鐘芯片計時和太陽運行公式以控制減速執(zhí)行機構4的運行，模擬跟蹤太陽，此稱為時控跟蹤模式。當太陽一出來，本發(fā)明又進入光控跟蹤模式。無論太陽是否出現(xiàn)，陽光感應器3中的光敏二極管36都會引導控制器5進入相應的光控和時控跟蹤模式，因此可以實現(xiàn)全天候高精度跟蹤太陽。當然，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并非來限制本發(fā)明實施范圍，凡依本發(fā)明申請專利范圍所述構造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均應包括于本發(fā)明申請專利范圍內。
權利要求
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)個聚光鏡(20);于支架(2)邊部上還安裝有一可收集太陽光照強度數(shù)據(jù)以及方位數(shù)據(jù)的陽光感應器 ⑶；一減速執(zhí)行機構(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)行機構⑷運動的控制器(5)，該控制器(5)安裝于基座(I)上，且與上述的陽光感應器(3)形成電性相接。
2.根據(jù)權利要求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)中的光學裝置(32);該光學裝置(32)包括一透紅外玻璃(33)、安裝于透紅外玻璃(33)上的四個直角棱鏡(34)和位于四個直角棱鏡(34)之間的電池片(35)以及安裝于透紅外玻璃(33)側邊的光敏二極管(36)ο
3.根據(jù)權利要求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)導線與所述的控制器(5)形成電性相接。
4.根據(jù)權利要求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，每兩個直角棱鏡(34)為一組按對角相對應布置，即四個直角棱鏡(34)分別對應東、南、西、北四個方向。
5.根據(jù)權利要求1-5任意一項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)行機構(4)包括安裝于所述基座(I)上的轉盤(41)，以及安裝于轉盤 (41)上的推桿(42)，其中，推桿(42)頂端與所述的支架(2)相接觸，并配合所述的轉盤(41)控制支架(2)的運動方向。
6.根據(jù)權利要求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器(3)上的光敏二極管(36)將收集到的太陽光照強度數(shù)據(jù)發(fā)送至所述的控制器(5)，當太陽光強度達到控制器(5)中設定的閥值時，兩組直角棱鏡(34)判別太陽方位，控制器(5)進入光控跟蹤模式，引導減速執(zhí)行機構(4)跟蹤太陽；當光敏二極管(36)感應到太陽光強度低于控制器(5)中設定的閥值時，控制器(5)進入時控跟蹤模式，依據(jù)太陽運行速度，引導減速執(zhí)行機構(4)運行。
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)個聚光鏡；于支架邊部上還安裝有一可收集太陽光照強度數(shù)據(jù)以及太陽方位數(shù)據(jù)的陽光感應器；一減速執(zhí)行機構，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)行機構運動的控制器，該控制器安裝于基座上，且與陽光感應器形成電性相接。陽光感應器采用分別對應東、南、西、北四個方向的直角棱鏡配合光敏二極管和透紅外玻璃構成，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控制器進入相應的光控和時控跟蹤模式，實現(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)先權日2012年3月7日
發(fā)明者何斌 申請人:何斌