CN102589173B - 一种太阳能集热板追踪装置 - Google Patents

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Abstract

一种太阳能集热板追踪装置，包括光线传感装置、微控制器、机械部分，光线传感装置包括有圆柱套筒，圆柱套筒的一个面设有透镜，圆柱套筒的另一面设有光敏传感器和温度传感器，温度传感器连接到微控制器上；机械部分包括有底座，底座与支撑面通过支柱相连接，支撑面可以绕着其与支柱的连接点自由转动，支撑面设在太阳能集热板下面，在支撑面的两条相互垂直的边的中点处，分别连接有纵向齿条、横向齿条，纵向齿条与纵向步进电机相连，横向齿条与横向步进电机相连，微控制器从温度传感器取得温度，判断光线是否直射，控制机械部分光线直射，具有控制过程完全自动，无需人员操作，并且简单和节能的特点。

Description

一种太阳能集热板追踪装置
技术领域
本发明属于太阳能收集技术领域，尤其涉及一种太阳能集热板追踪装置。
背景技术
现有的太阳能热水器集热板都是固定的，对着太阳的角度都是固定不变的，都设计成对应的平均接收面积最大的那个角度，但是一年中甚至一天之中，那个平均接收面积最大的角度都不是对应最大有效接收面积的那个角度，而且偏差会比较大。有效接收面积和总面积的关系是一个角度的正弦，这个角度就是太阳光和接受面的夹角。正是这个夹角，使得太阳能热水器的集热板的有效接收面积不是最大面积。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种太阳能集热板追踪装置，它可有效提高集热板接收面积，具有结构简单，成本低廉的特点，而且使用环境范围广。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种太阳能集热板追踪装置，包括光线传感装置、微控制器、机械部分， 光线传感装置与微控制器相连，微控制器控制机械部分动作；
    其中，所述的光线传感装置包括有圆柱套筒，圆柱套筒的一个面设有一块透镜，圆柱套筒的另一面设有一个光敏传感器和温度传感器，温度传感器连接到微控制器上；
所述的机械部分包括有底座，底座与支撑面通过支柱相连接，支撑面可以绕着其与支柱的连接点A自由转动，支撑面设在太阳能集热板下面，在支撑面的两条相互垂直的边的中点处，分别连接有纵向齿条、横向齿条，纵向齿条与纵向步进电机相连，横向齿条与横向步进电机相连。
所述的圆柱套筒的高为透镜的焦距，圆柱套筒的直径为透镜的直径
所述的温度传感器数量至少有一个以上，其中一个温度传感器位于圆柱套筒底面圆的圆心处，其余的温度传感器设于中心温度传感器的周围。
所述的温度传感器的型号为DS18B20。
所述的步进电机的型号为24BYJ48。
所述的微控制器为AT89S51。
与现有技术相比，本发明的优点是：
由于设有微控制器分别控制有光线传感装置、机械部分，由微控制器直接从各个温度传感器取得各个点的温度；可根据中心位置的温度传感器温度，可判定光线是否直射；由微控制器判断应该如何使机械部分运作是的光线入射点能够射在中心位置的温度传感器处，并且把控制信号输出至机械部分，机械部分运作，直至光线直射到太阳能集热板为止；
步进电机带动齿条上下运动的，使得支撑面在最大活动范围内朝着任何角度转动。
本发明的控制过程完全自动，无需人员操作，并且简单、节能。
附图说明
图1为本发明的结构原理框图。
     图2为本发明的集热板与光线传感装置的连接示意图。
     图3为本发明的光线传感装置的电原理图。
     图4为本发明的机械部分的原理示意图。
图5为本发明的工作流程图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明的作进一步说明。
参见图1，一种太阳能集热板追踪装置，包括光线传感装置2、微控制器3、机械部分9， 光线传感装置与微控制器相连，微控制器控制机械部分动作；
参见图2、3，光线传感装置2设置在太阳能集热板1上，所述的光线传感装置2包括有圆柱套筒10，圆柱套筒10的一个面设有一块透镜11，圆柱套筒10的另一面设有一个光敏传感器12和温度传感器13，温度传感器13连接到微控制器3上。
圆柱套筒10的高为透镜11的焦距，圆柱套筒10的直径为透镜11的直径，
所述的温度传感器13数量至少有一个以上，其中一个温度传感器13位于圆柱套筒10底面圆的圆心处，其余的温度传感器设于中心温度传感器的周围。
参见图4，所述的机械部分包括有底座4，底座4与支撑面5通过支柱6相连接，支撑面5可以绕着其与支柱6的连接点A自由转动，支撑面5设在太阳能集热板1下面托着。在支撑面5的两条相互垂直的边的中点处，分别连接有纵向齿条14、横向齿条15，纵向齿条14与纵向步进电机16相连，横向齿条15与横向步进电机17相连。
参见图5，本发明工作过程如下：
1）获取温度，具体做法是：
由微控制器3直接从各个温度传感器取得各个点的温度。
2）判断光线是否直射，具体做法是：
若中心位置的温度传感器13温度最高，那么就判定光线直射，若不是，那么光线就不是直射向太阳能集热板。
3）控制机械部分为光线直射，具体做法是：
先取得温度最高和最低的两个温度传感器的位置两个位置相连是一条直线，再由微控制器3判断应该如何使机械部分运作是的光线入射点能够射在中心位置的温度传感器13处，并且把控制信号输出至机械部分，机械部分运作，直至光线直射到太阳能集热板为止。
4）机械部分的运作，具体做法是：
首先在支撑面5上按图4建立直角坐标系，步进电机16、步进电机17连接的齿条是可以随着步进电机16、步进电机17的转动二上下运动的，由于支撑面5的中心位置是不变的，所以若纵向齿条15不动，只有纵向齿条14上下动，那么支撑面是绕着图中Y轴在转动的；反之，是绕着图中X轴转动。支撑面5绕着两个轴的转动可以合成，这样能使支撑面5在最大活动范围内朝着任何角度。
微控制器3经过判断后，给步进电机16、步进电机17发出控制信号，步进电机16、步进电机17开始转动，调整支撑面5的角度，从而达到调整太阳能集热板对着太阳角度的目的。
5）装置的节能控制，具体做法是：
   一方面，等光线直射以后，整个装置开始处于休眠状态，节约电能，经过设定的一个时间段，再开始激活装置，重新调整太阳能集热板的角度。
   另一方面，整个装置在阴天、晚上或者早傍晚太阳光不够的时候，也是处于休眠状态。这个由光敏传感器12检测到太阳光不足够时，就让装置休眠。
   通过这两个措施，可以节约整个装置的耗电。

Claims (4)

1.一种太阳能集热板追踪装置，其特征在于，包括光线传感装置（2）、微控制器（3）、机械部分(9)， 光线传感装置与微控制器相连，微控制器控制机械部分动作；
    所述的光线传感装置（2）包括有圆柱套筒（10），圆柱套筒（10）的一个面设有一块透镜（11），圆柱套筒（10）的另一面设有一个光敏传感器（12）和温度传感器(13)，温度传感器(13)连接到微控制器（3）上；
所述的机械部分包括有底座（4），底座（4）与支撑面（5）通过支柱（6）相连接，支撑面（5）可以绕着其与支柱（6）的连接点A自由转动，支撑面（5）设在太阳能集热板（1）下面，在支撑面（5）的两条相互垂直的边的中点处，分别连接有纵向齿条(14)、横向齿条(15)，纵向齿条(14)与纵向步进电机（16）相连，横向齿条(15)与横向步进电机(17)相连；
所述的圆柱套筒（10）的高为透镜（11）的焦距，圆柱套筒（10）的直径为透镜（11）的直径；
所述的温度传感器（13）数量至少有一个以上，其中一个温度传感器（13）位于圆柱套筒（10）底面圆的圆心处，其余的温度传感器设于中心温度传感器的周围。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能集热板追踪装置，其特征在于，所述的微控制器（3）为AT89S51。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能集热板追踪装置，其特征在于，所述的温度传感器（13）的型号为DS18B20。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能集热板追踪装置，其特征在于，所述的纵向步进电机（16）、横向步进电机（17）的型号为24BYJ48。
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