CN103631269B - 绳索牵引式太阳跟踪装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绳索牵引式太阳跟踪装置，该绳索牵引式太阳跟踪装置主要由立柱、卷轴一、绳索、太阳能板或反光镜、铰接轴二、联接梁、滑轮、y形支架、卷轴支架、铰接轴一、拉伸弹簧、单向转动传感器、卷轴二、直流减速电机、法兰、双向转动传感器等组成。其特点是：立柱和y形支架为焊接件，立柱通过地脚法兰固定在地基上；y形支架通过铰接轴一与立柱相连，并可绕铰接轴一在垂直面内转动；两根联接梁通过铰接轴二与y形支架相连，并可绕铰接轴二转动；太阳能板通过螺栓固定在两根联接梁上。该太阳跟踪装置成本低廉，跟踪精度较高，驱动安全可靠，可广泛用于太阳能发电装置。

Description

绳索牵引式太阳跟踪装置

技术领域

本发明属太阳跟踪装置，尤其是涉及一种绳索牵引式太阳跟踪装置。

背景技术

对用于太阳光伏发电及太阳光热发电的太阳光方向跟踪装置，其转动机构一般采用齿轮机构、蜗轮蜗杆机构或电动推杆机构来驱动，其缺点是制造成本高，难以普及。因此设计一种成本较低，精度可接受的跟踪装置是普及太阳能发电的重要课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种绳索牵引式太阳跟踪装置，能够以较低的成本实现足够的驱动力和可接受的跟踪精度。

本发明的目的是这样来实现的：一种绳索牵引式太阳跟踪装置，该绳索牵引式太阳跟踪装置主要由立柱、卷轴一、绳索、太阳能板或反光镜、铰接轴二、联接梁、滑轮、y形支架、卷轴支架、铰接轴一、拉伸弹簧、单向转动传感器、卷轴二、直流减速电机、法兰、双向转动传感器等组成。其特点是：立柱和y形支架为焊接件，立柱通过地脚法兰固定在地基上；y形支架通过铰接轴二与立柱相连，并可绕铰接轴二在垂直面内转动；两根联接梁通过铰接轴一与y形支架相连，并可绕铰接轴一转动；太阳能板（或反光镜）通过螺栓固定在两根联接梁上。

在立柱中部设有一套驱动机构，该机构主要包括直流减速电机、卷轴一、绳索、双向转动传感器。其中直流减速电机通过螺栓固定在立柱上，卷轴一的一端与直流减速电机的输出轴联接，另一端与固定在立柱上的法兰的孔滑动配合，转动传感器通过紧定螺钉联接在卷轴一的端头；两根绳索绕在卷轴一上，一端通过螺栓固定在卷轴一上。一根绳索在绕过y形支架上左边的滑轮后，绳端固定在立柱的左侧；另一根绳索在绕过y形支架右边的滑轮后，绳端联接到拉伸弹簧的一端，拉伸弹簧的另一端固定在立柱的右侧上。当电机转动时，带动卷轴一转动，卷轴一上的绳索通过滑轮机构带动y形支架转动（俯仰转动），其中拉伸弹簧用于补偿绳索牵引过程中长度的变化。

在y形支架的右下方设有一套驱动机构，该机构主要包括直流减速电机、卷轴二、卷轴支架、绳索、单向转动传感器等。其中直流减速电机通过螺栓固定在其支架上，卷轴二的一端与直流减速电机的输出轴联接，另一端与卷轴支架的孔滑动配合，单向转动传感器通过紧定螺钉联接在卷轴的端头；两根绳索绕在卷轴二上，一端通过螺栓固定在卷轴二上。一根绳索在绕过联接梁上左边的滑轮后，绳端固定在y形支架上；另一根绳索在绕过联接梁上右边的滑轮后，绳端联接到拉伸弹簧的一端，拉伸弹簧的另一端固定在y形支架上。当电机转动时，带动卷轴二转动，卷轴二上的绳索通过滑轮机构带动联接梁转动（方向转动），从而带动联接在联接梁上的太阳能板（或反光镜）转动。其中拉伸弹簧用于补偿绳索牵引过程中长度的变化。

在y形支架上安装有一个船形开关，在其按钮上加装了一个V形金属条（羊角），当联接梁转动到设计的角度时，将碰到V形金属条从而带动船型开关的按钮转动，起到限位和切换电路的作用。

在联接梁与V形金属条的接触区域，安装有二块金属片，当联接梁与V形金属条接触时，金属片与V形金属条成为一对触点导通，用于控制电路判断联接梁与V形金属条的接触状态。

本绳索牵引式太阳跟踪装置采用单片机控制系统。编程者根据太阳的天文运动规律和当地的经纬度，计算俯仰转动和方向转动何时应该到达第几步，并编写相应的程序输入单片机。

本发明绳索牵引式太阳跟踪装置成本低廉，跟踪精度较高，驱动安全可靠，可广泛用于太阳能发电及太阳跟踪装置。

附图说明

图1是本发明所提出的绳索牵引式太阳跟踪装置主视图。

图2是主视图的A-A剖视示意图。

图3是主视图的B-B剖视示意图。

图4是图2中E区域的局部放大图。

图5是单向转动传感器的电路原理图。

图1-图5中：1、立柱；2、卷轴一；3、绳索；4、太阳能板或反光镜；5、铰接轴二；6、联接梁；7、滑轮；8、金属片；9、加羊角船形开关；10、y形支架；11、卷轴支架；12、铰接轴一；13、拉伸弹簧；14、单向转动传感器；15、卷轴二；16、直流减速电机；17、紧定螺钉；18、螺栓；19、转动传感器中的电路板；20、法兰；1、双向转动传感器；22、二极管；23、水银开关。

具体实施方式

本发明绳索牵引式太阳跟踪装置主要由立柱1、卷轴一2、绳索3、太阳能板或反光镜4、铰接轴二5、联接梁6、滑轮7、金属片8、加羊角船形开关9、y形支架10、卷轴支架11、铰接轴一12、拉伸弹簧13、单向转动传感器14、卷轴二15、直流减速电机16、紧定螺钉17、螺栓18、法兰20、双向转动传感器21组成。立柱1和y形支架10为焊接件，立柱1通过其下端的地脚法兰固定在地基上；y形支架10通过铰接轴一12与立柱1相连，并可绕铰接轴一12在垂直面内转动；两根联接梁6通过铰接轴二5与y形支架10相连，并可绕铰接轴二5转动；太阳能板（或反光镜）4通过螺栓18固定在两根联接梁上。

在立柱1中部装有一套驱动机构，该机构主要包括直流减速电机16、卷轴一2、绳索3、双向转动传感器21。其中直流减速电机16通过螺栓固定在立柱上，卷轴一的一端与直流减速电机的输出轴联接，另一端与固定在立柱上的法兰的孔滑动配合，双向转动传感器21通过紧定螺钉17联接在卷轴一的端头；两根绳索以图4所示的方向绕在卷轴一上，一端通过螺栓固定在卷轴一上。图1中左边的绳索在绕过y形支架上左边的滑轮后，绳端固定在立柱的左侧；右边的绳索在绕过y形支架右边的滑轮后，绳端联接到拉伸弹簧的一端，拉伸弹簧的另一端固定在立柱的右侧上。当电机转动时，带动卷轴一转动，卷轴一上的绳索通过滑轮机构带动y形支架转动（俯仰转动），其中拉伸弹簧用于补偿绳索牵引过程中长度的变化。

在y形支架10的右下方装有一套驱动机构，该机构与立柱中部的相似，主要包括直流减速电机16、卷轴二15、卷轴支架11、绳索3、单向转动传感器14。其中直流减速电机通过螺栓固定在其支架上，卷轴二的一端与直流减速电机的输出轴联接，另一端与卷轴支架的孔滑动配合，单向转动传感器14通过紧定螺钉联接在卷轴的端头；两根绳索以图4所示的方向绕在卷轴二上，一端通过螺栓固定在卷轴二上。图3中左边的绳索在绕过联接梁上左边的滑轮后，绳端固定在y形支架上；右边的绳索在绕过联接梁上右边的滑轮后，绳端联接到拉伸弹簧的一端，拉伸弹簧的另一端固定在y形支架上。当电机转动时，带动卷轴二转动，卷轴二上的绳索通过滑轮机构带动联接梁转动（方向转动），从而带动联接在联接梁上的太阳能板（或反光镜）转动。其中拉伸弹簧用于补偿绳索牵引过程中长度的变化。

由图3观之，在y形支架上安装有一个船形开关9，在其按钮上加装了一个V形金属条（羊角），当联接梁转动到设计的角度时，将碰到V形金属条从而带动船型开关的按钮转动，起到限位和切换电路的作用。在联接梁与V形金属条的接触区域，安装有二块金属片8，当联接梁与V形金属条接触时，金属片8与V形金属条成为一对触点导通，用于控制电路判断联接梁与V形金属条的接触状态。

单向转动传感器14由图5所示的电路构成，其中三个水银开关23呈三角形排列在电路板上19，电路板19平面垂直于转动轴安装在传感器内。当C端接火线D端接零线时，二极管22处于正向导通状态，三个水银开关23总有一个接通，所以无论电路板19在非水平面内如何旋转，电路都处于接通状态，传感器不计数；当D端接火线C端接零线时，二极管22处于反向截止状态，三个水银开关23中上面二个都始终不能接通，所以如果电路板19在非水平面内旋转，每转一圈中，半圈电路接通，半圈电路不通，传感器计数。控制电路可以此计算一个方向转动的圈数。单向转动传感器用在方向转动的控制上，当方向转动从东向西时，通过单向转动传感器计数，传感器每转动一圈，方向角转动一步，对应一个方向角；当方向转动从西向东时，单向转动传感器不计数，直接转到船形开关定位的起点。

双向转动传感器21的电路只有一个水银开关23构成，无论电路板在非水平面内如何旋转，每转一圈中，半圈电路接通，半圈电路不通。控制电路可以此计算正反两个方向转动的圈数。双向转动传感器用在俯仰转动的控制上，传感器每转动一圈，俯仰角转动一步，对应一个俯仰角。

本绳索牵引式太阳跟踪装置采用单片机控制系统。编程者根据太阳的天文运动规律和当地的经纬度，计算俯仰转动和方向转动何时应该到达第几步，并编写相应的程序输入单片机。

本绳索牵引式太阳跟踪装置的工作过程是：

1.通过立柱下端的地脚法兰把本装置安装在地基上，y形支架置于南北向。太阳能板（或反光镜）平面置于水平。加羊角船形开关的F端与金属片的接触位置大致设在春分7点时方向角的理论位置,加羊角船形开关的G端与金属片的接触位置大致设在春分17点时方向角的理论位置。

2.夜里0点，单片机根据程序计算的步数，控制卷轴1把y形支架转动到7点的俯仰角度；控制卷轴2把联接梁向西转动，使得金属片与加羊角船形开关的G端接触并继续下压若干步使得羊角在开关内弹簧的作用下主动脱离，这时加羊角船形开关切换电路使得直流减速电机的接线反相,电机反转，带动联接梁向东转动。当加羊角船形开关的F端与金属片接触后，联接梁继续下压若干步，使得羊角在开关内弹簧的作用下主动脱离，这时加羊角船形开关切换电路使得直流减速电机的接线反相，电机转为正向转动。在单向转动传感器的作用下，电机断电，等待日出后继续工作。

3.每天7点，当太阳的计算俯仰角和方位角超过太阳能板（或反光镜）的朝向角度后，太阳每转动一步的角度，单片机就分别控制卷轴1和卷轴二带动y形支架和联结梁转动一步，直到17点。

4.每天0点，再次重复过程2的动作。按此每天循环。

Claims (4)

1.一种绳索牵引式太阳跟踪装置，该绳索牵引式太阳跟踪装置由立柱、卷轴一、绳索、太阳能板或反光镜、铰接轴二、联接梁、滑轮、y形支架、卷轴支架、铰接轴一、拉伸弹簧、单向转动传感器、卷轴二、直流减速电机、法兰、双向转动传感器组成，其特征是：立柱和y形支架为焊接件，立柱通过法兰固定在地基上；y形支架通过铰接轴一与立柱相连，并可绕铰接轴一在垂直面内转动；两根联接梁通过铰接轴二与y形支架相连，并可绕铰接轴二转动；太阳能板或反光镜通过螺栓固定在两根联接梁上；

在立柱中部设有一套驱动机构1，该驱动机构1包括直流减速电机、卷轴一、绳索、双向转动传感器，其中直流减速电机通过螺栓固定在立柱上，卷轴一的一端与直流减速电机的输出轴联接，另一端与固定在立柱上的法兰的孔滑动配合，双向转动传感器通过紧定螺钉联接在卷轴一的端头；两根绳索绕在卷轴一上，两根绳索一端通过螺栓固定在卷轴一上；一根绳索在绕过y形支架上左边的滑轮后，绳端固定在立柱的左侧；另一根绳索在绕过y形支架右边的滑轮后，绳端联接到拉伸弹簧的一端，拉伸弹簧的另一端固定在立柱的右侧上；

在y形支架的右下方设有一套驱动机构2，该驱动机构2包括直流减速电机、卷轴二、卷轴支架、绳索、单向转动传感器，其中直流减速电机通过螺栓固定在卷轴支架上，卷轴二的一端与直流减速电机的输出轴联接，另一端与卷轴支架的孔滑动配合，单向转动传感器通过紧定螺钉联接在卷轴的端头；两根绳索绕在卷轴二上，两根绳索一端通过螺栓固定在卷轴二上；一根绳索在绕过联接梁上左边的滑轮后，绳端固定在y形支架上；另一根绳索在绕过联接梁上右边的滑轮后，绳端联接到拉伸弹簧的一端，拉伸弹簧的另一端固定在y形支架上。

2.根据权利要求1所述的绳索牵引式太阳跟踪装置，其特征是在y形支架上安装有一个船型开关，在其按钮上加装了一个V形金属条，当联接梁转动到设计的角度时，将碰到V形金属条从而带动船型开关的按钮转动，起到限位和切换电路的作用。

3.根据权利要求1所述的绳索牵引式太阳跟踪装置，其特征是在联接梁与V形金属条的接触区域，安装有二块金属片，当联接梁与V形金属条接触时，金属片与V形金属条成为一对触点导通，用于控制电路判断联接梁与V形金属条的接触状态。

4.根据权利要求1所述的绳索牵引式太阳跟踪装置，其特征是所述绳索牵引式太阳跟踪装置采用单片机控制系统，根据太阳的天文运动规律和当地的经纬度，计算俯仰转动和方向转动何时应该到达第几步，并编写相应的程序输入单片机。