CN101546198A

CN101546198A - 一种智能太阳追踪定位传感系统

Info

Publication number: CN101546198A
Application number: CN 200910111503
Authority: CN
Inventors: 陈鹏
Original assignee: NEWRADIO (XIAMEN) OPTOELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: NEWRADIO (XIAMEN) OPTOELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2009-04-14
Filing date: 2009-04-14
Publication date: 2009-09-30

Abstract

本发明涉及太阳追踪系统，具体是一种驱动太阳能利用装置对正太阳的装置。本发明的智能太阳追踪定位传感系统包括：太阳定位光电传感器，被配置为接受太阳光照，并比较判断出太阳的方位信号，并将信号输出连接至无线收发电路；主控制电路，通过无线收发电路接收太阳定位光电传感器发送的无线信号，利用内嵌控制软体对信号进行计算处理，输出电机控制信号，并通过无线收发电路将控制信号传至电机驱动电路；无线收发电路，被配置为两个或两个以上无线收发电路之间的通信，可以形成主控电路与单节点光电传感器的通信；电机驱动电路，被配置为驱动电机传动装置，带动太阳能利用装置跟随太阳转动，连接无线收发电路与电机。本发明结构简单、节约成本。

Description

一种智能太阳追踪定位传感系统

技术领域

本发明涉及一种太阳追踪系统，具体是一种驱动太阳能利用装置对正太阳的太阳追踪定位控制装置，属于太阳能利用领域，及太阳能发电领域。

背景技术

现代国家社会的发展越来越依赖于能源的开发与利用，而传统的能源---煤炭、石油、天然气在可预见的时间里将被开采枯竭，同时传统能源使用带来的严重的环境污染。因此，加快改变能源结构是现代社会最重要的问题，而太阳能做为最直接最环保得绿色能源正在被认同，并广泛的被应用。如何更高效得利用太阳能，除了使用高光电转换效率的材料外，能否实时正面捕捉太阳能量也是提高接收效率的重要手段。

在已有的太阳能自动跟踪方案中，主要是光电跟踪、定时跟踪。光电跟踪方案主要是利用排列在不同方向光敏元件阵列，比较太阳未正射时失不同方向光电信号差异来进行跟踪控制。该方案的特点是结构设计简单，反应灵敏，定位精确。但是这样设计方法在要求高精度对准时，光敏元件阵列的面积势必要用很大，这样才来保证光电流差别能被探测出来，缺点是表面面积大，占用有限发电空间；需要在设备上进行布线，在较大体积发电设备或较多的发电设备集群上使用不方便。同时因为传感器的接收面积增大后，容易附着异物或偶然出现的阴影，导致传感器误判，影响精度与浪费效率。

定时跟踪原理是利用太阳的方位角、高度角与时间的关系，程控系统跟踪太阳。采用步进系统，精确计算太阳每单位时间内的转动角度。该方案的特点是结构简单，主要依赖程序，只需要一个主控系统，就可以支持多台设备工作。但是缺点也是很突出，理想的太阳轨迹是假设地面的环境条件是均匀的，但不同地区的地势高低、空气密度温度不一致和系统设备结构因素的累加误差，都会导致程控系统安装的精确定位。这样的太阳追踪系统一般使用电脑控制，依赖于事先设定的参数，成本高昂，兼容性差并且控制并不灵敏。

发明内容

本发明针对以上问题，提出一种灵敏的太阳追踪系统。该系统是不需要事先设定任何参数的，灵敏的，能够在未知的环境中即时调整太阳能利用装置使其对正太阳的。

本发明是采用如下技术方案实现：

本发明的智能太阳追踪定位传感系统，包括：

太阳定位光电传感器，被配置为接受太阳光照，并比较判断出太阳的方位信号，并将信号输出连接至无线收发电路；

主控制电路，通过无线收发电路接收太阳定位光电传感器发送的无线信号，利用内嵌控制软体对信号进行计算处理，输出电机控制信号，并通过无线收发电路将控制信号传至电机驱动电路；

无线收发电路，被配置为两个或两个以上无线收发电路之间的通信，可以形成主控电路与单节点光电传感器的通信，也可以与多个节点形成网络拓扑，实现多节点通信；

电机驱动电路，被配置为驱动电机传动装置，带动太阳能利用装置跟随太阳转动，连接无线收发电路与电机。

进一步的，所述的太阳定位光电传感器包括：

外壳，提供所述的太阳定位光电传感器的机械壳体；

光敏传感器组，设置于所述的外壳内。

更进一步的，所述的光敏传感器组是1个光敏元件。所述的光敏传感器组是2个光敏元件。

进一步的，所述的无线收发电路是2.4GHz无线发射器、1GHz无线发射器、935MHz无线发射器、蓝牙无线发射器、FM无线发射器或红外无线发射器。

本发明采用如上技术方案，具有以下优点：

1.通过转动，实现单个或双个光敏元件替代3个以上光敏元件，不仅是节省成本，最重要的是避免了因光敏元件性能不一致导致的精度降低。

2.信号经过编码后，通过无线收发电路发送至主控系统。使用了无线装置，避免了设备安装时复杂的布线与线路的维护。同时改善安装的简便度。

附图说明

图1是本发明的第一实施例的系统框图；

图2是本发明的第二实施例的系统框图。

具体实施方式

现结合附图说明和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1所示的第一实施方式，主控端由主控制电路、太阳定位传感器、其它传感器(如环境光亮传感器、风速传感器等)、无线收发电路组成。该主控端主要执行以下功能：

i.主控制电路接收太阳能定位传感器信号及其它环境传感器信号。

ii.主控制电路比较传感信号，结合时控软件计算出最佳动作控制信号。

iii.控制信号通过无线收发电路发射。

终端由电机驱动电路、无线收发电路组成。该终端主要执行以下功能：

i.接收主控端传输至的控制信号。

ii.电机驱动电路依据控制信号控制高度角、方位角电机，驱动传动装置使太阳能收集器正对太阳。

iii.检测驱动与传动装器的运行状态，将检测信号通过无线收发电路发射至主控端。

本方案中，终端可以是1个或者多个，可以同时与主控端实时通信。主控端与终端通过无线收发电路传递信号，实时监视与控制。同时只使用一个太阳定位传感器，就完成太阳能装置的集群控制。

如图2所示的第二实施方式，主控端由主控制电路、其它传感器(环境光亮传感器、风速传感器等)、无线收发电路组成。该主控端主要执行以下功能：

i.主控制电路接收终端太阳能定位传感器信号及其它环境传感器信号。

iii.控制信号通过无线收发电路发射。

终端由电机驱动电路、太阳定位传感器、无线收发电路组成。该终端主要执行以下功能：

i.接收主控端传输至的控制信号。

ii.实时传输太阳定位传感信号至主控端。

iii.电机驱动电路依据控制信号控制高度角、方位角电机，驱动传动装置使太阳能收集器正对太阳。

iv.检测驱动与传动装器的运行状态，将检测信号通过无线收发电路发射至主控端。

本发明所述的太阳定位光电传感器包括：外壳，提供所述的太阳定位光电传感器的机械壳体；光敏传感器组，设置于所述的外壳内。光敏传感器组既可以由2个光敏元件组成，也可以只用1只光敏元件。使用2个光敏元件时，两个元件应落于转动轴心两边，其三点连线为一直线。当转动装置接受信号处理器控制在按90度周期步进转动的时候，则在东南西北处形成4个点，信号处理器接收4个点的光信号并处理，判定太阳方向，并将处理后信号通过无线发射器发射至主控器系统，由主控系统根据实际情况调整系统的状态。

具体的判定原理如下：当太阳光通过圆孔直射至外壳底部时，光敏元件在4个方向上接收的光能量是一样的，则表示太阳正对装置。当太阳斜射入圆孔，则在光敏元件在四个方向上所接收的光强是不一样的，通过转化出来的光信号强度的差异，经信号处理器处理后，输出执行信号。

无线发射电路，被配置为将所述的信号处理器的电信号转换为射频无线信号并发射出去，其输入端连接于所述的信号处理器。无线发射器包括各种可传递信息的载波发射。例如：2.4GHz无线发射器、1GHz无线发射器、935MHz无线发射器、蓝牙无线发射器、FM无线发射器或红外无线发射器等等。

控制主机根据接收到的无线信号，对整套系统进行调整。系统机械装置可以使用双层结构，一层控制东西方向调整，一层控制南北方向调整。因为东西方向调整的角度范围较大并且是每天都进行的，并且调整频繁，所以最好将它置于上层。以东西方向调整为例，太阳能利用装置的东西方向调整使用一台电动机的正反转动进行驱动，或者使用其他装置控制，例如液压系统。

当电信号控制系统发出向西运动的信号时，该电动机正转，驱动太阳能利用装置向西转动，以达到最佳采光角度；当达到最佳采光角度时，电信号控制系统的电信号消失，电动机停止。反之，当电信号控制系统发出向东运动的信号时，该电动机反转，驱动太阳能利用装置向东转动，以达到最佳采光角度，当达到最佳采光角度时，电信号控制系统的电信号消失，电动机停止。同理，南北方向调整也是利用电信号控制系统的电信号作为指令控制电动机的正反转动进行驱动。使用液压控制则是利用液压系统的工作液体的压入与放出控制机械装置向不同的方向转动。

在这个太阳追踪系统中，最好另加装一个在夜里控制转动装置向东转动，并且转动到一定角度时停止转动的电路，其开关启闭用光敏元件来控制，有一定光照强度时开关断开，电路不工作；光照强度低于设定阀值时，开关闭合，电路控制转动装置向东转动；当转动装置转动到向东方向的设定角度时，断开一个限位开关，停止工作。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims

1.一种智能太阳追踪定位传感系统，其特征在于：包括

电机驱动电路，被配置为驱动电机传动装置，连接无线收发电路与电机。

2.根据权利要求1所述的智能太阳追踪定位传感系统，其特征在于：所述的太阳定位光电传感器包括

外壳，提供所述的太阳定位光电传感器的机械壳体；

光敏传感器组，设置于所述的外壳内。

3.根据权利要求2所述的智能太阳追踪定位传感系统，其特征在于：所述的光敏传感器组是1个光敏元件。

4.根据权利要求2所述的智能太阳追踪定位传感系统，其特征在于：所述的光敏传感器组是2个光敏元件。

5.根据权利要求1所述的智能太阳追踪定位传感系统，其特征在于：所述的无线收发电路是2.4GHz无线发射器、1GHz无线发射器、935MHz无线发射器、蓝牙无线发射器、FM无线发射器或红外无线发射器。