CN103901900B - 一种太阳能全方位自动跟踪器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能全方位自动跟踪器，包括感光系统、中央控制系统、电机驱动系统和传动机构，感光系统由若干个光敏电阻组成，根据太阳光强弱，光敏电阻输出不同的电位信号到中央控制系统，中央控制系统对电位信号进行处理后发出相应指令，控制电机驱动系统带动传动机构向相应的方向转动，从而调整太阳能板的位置，使得太阳光始终垂直照射在太阳能板上。本发明的有益效果是：它可以实时的对太阳能进行全方位的跟踪，极大的提高了吸收太阳能的效率。

Description

一种太阳能全方位自动跟踪器
技术领域
本发明涉及一种太阳能采集装置，具体涉及一种太阳能全方位自动跟踪器。
背景技术
能源是人类社会赖以生存和发展的基础。当前，全世界绝大多数国家都以石油、天然气和煤炭等矿物燃料为主要能源，随着矿物燃料的日渐枯竭和全球环境的恶化，很多国家或地区正遭受着程度不一的自然灾害和能源的争端。据统计，现在地球上还有石油1万亿桶，天然气120万立方米，煤炭1万亿吨。按照目前全世界对化石燃料的消耗速度计算，这些能源可供人类使用的时间大约还有：石油 45-50年；天然气 50-60年；煤 200-220年。今后很长一段时间内，矿物燃料仍将在世界能源结构中占相当大比重，但人们对太阳能、核能、风能、水利能及地热能等可持续能源的利用日益重视。
目前，世界各国加大了对太阳能利用研究的力度，由于地球的自转，相对于某一个固定地点的太阳能采集装置，一年春夏秋冬四季、每天日升日落，太阳的光照角度时时刻刻都在变化，只有有效的保证太阳能电池板能够时刻正对太阳，吸收太阳能的效率才会达到最佳状态。现有技术中来说，太阳能跟踪系统技术有电子时钟跟踪、液压式跟踪和单向跟踪，而这些跟踪方法的局限比较大，易受外界干扰，并且难以实现对太阳能实时、全方位的跟踪，不能实现对太阳能吸收效率的最大化。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可以自动分辨太阳光照射角度从而调整太阳能板位置的太阳能跟踪器，它可以实时的对太阳能进行全方位的跟踪，极大的提高了吸收太阳能的效率。
本发明是通过如下技术方案来实现的：一种太阳能全方位自动跟踪器，包括感光系统、中央控制系统、电机驱动系统、传动机构和太阳能板，其特征在于：所述感光系统包括第1传感模块、第2传感模块和第3传感模块，所述第1传感模块包括4个光敏电阻和4个对应的挡板，光敏电阻设置于挡板上，光敏电阻朝东南西北四个方向设置，设置于东西方向的2个光敏电阻与4.5V电源串联，输出1个电位信号；南北方向的2个光敏电阻与4.5V电源串联，输出1个电位信号；第1传感模块是水平模块，第2传感模块是竖直模块，第3传感模块用来判断当天的时间是白天还是黑夜，还判断各个方向的光强；所述第2传感模块包括2个光敏电阻、筒状挡板，光敏电阻用来判断太阳光是否垂直照射到筒状挡板的表面，光敏电阻与4.5V电源串联，2个光敏电阻间输出1个电位信号，4.5V电源处再输出1个电位信号；所述第3传感模块包括6个光敏电阻、四方体，其中5个光敏电阻放置于四方体任意五个外表面的中心，另一个光敏电阻内置于四方体的中心，整个四方体暴露于室外，处于一条直线上的三个光敏电阻与4.5V电源串联，另外三个光敏电阻与4.5V电源串联，每两个电阻间输出一个电位信号；以上所述4.5V电源为同一个电源。
所述中央控制系统包括模拟放大器、模数转换器和89C52RC单片机，模拟放大器将感光系统传送过来的电位信号放大再发送到模数转换器，模数转换器将接收到的电位信号转换成数字信号，数字信号再输入到89C52RC单片机，89C52RC单片机对数字信号处理后给电机驱动系统发出相应指令。
所述传动机构包括底座、机架和水平导杆，底座上设置有齿轮，齿轮上设置有机架，机架连接有水平导杆，水平导杆两端连接有太阳能板。
所述电机驱动系统包括1号步进电机和2号步进电机，1号步进电机设置于底座下方，带动机架在水平方向上转动；2号步进电机设置于机架上，带动太阳能板的轴在竖直方向上转动。
电机驱动系统接收到89C52RC单片机发出的相应指令后带动传动机构向相应的方向转动，从而调整太阳能板的位置。
第1传感模块中的挡板设置于机架上，第2传感模块中的筒状挡板设置于第1传感模块的中心且与机架固定连接。
所述模数转换器采用CMOS单片型逐次逼近式模数转换器。
所述太阳能全方位自动跟踪器还包括人机交互模块。
本发明的有益效果是：可根据太阳光的照射角度，实时调整太阳能板的位置，对太阳能进行全方位的跟踪，极大的提高了吸收太阳能的效率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的系统原理图。
图3是本发明的第1传感模块和第2传感模块中光敏电阻的布置图。
图4是传感模块3中光敏电阻的布置图。
在图中，1、1号步进电机，2、挡板，3、底座，4、齿轮，5、光敏电阻，6、太阳能板，7、2号步进电机，8、四方体，9、筒状挡板，10、机架，11、水平导杆。
图3中，带有斜划线的小圆圈为光敏电阻；图4中，带有斜划线的小圆圈为内置于四方体中心的光敏电阻，不带斜划线的小圆圈为设置于四方体外表面的光敏电阻。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1、图2、图3、图4所示，本发明提供一种太阳能全方位自动跟踪器，包括感光系统、中央控制系统、电机驱动系统、传动机构和太阳能板，所述感光系统包括第1传感模块、第2传感模块和第3传感模块，所述第1传感模块包括4个光敏电阻5和4个对应的挡板2，光敏电阻5设置于挡板2上，光敏电阻5朝东南西北四个方向设置，设置于东西方向的2个光敏电阻5与4.5V电源串联，输出1个电位信号；南北方向的2个光敏电阻5与4.5V电源串联，输出1个电位信号；第1传感模块是水平模块，第2传感模块是竖直模块，第3传感模块用来判断当天的时间是白天还是黑夜，还判断各个方向的光强；所述第2传感模块包括2个光敏电阻5、筒状挡板9，光敏电阻5用来判断太阳光是否垂直照射到筒状挡板9的表面，光敏电阻5与4.5V电源串联，2个光敏电阻5间输出1个电位信号，4.5V电源处再输出1个电位信号；所述第3传感模块包括6个光敏电阻、四方体，其中5个光敏电阻放置于四方体任意五个外表面的中心，另一个光敏电阻内置于四方体的中心，整个四方体暴露于室外，处于一条直线上的三个光敏电阻与4.5V电源串联，另外三个光敏电阻与4.5V电源串联，每两个电阻间输出一个电位信号；以上所述4.5V电源为同一个电源。
光敏电阻5是一种特殊的电阻，它的电阻值和光线的强弱有直接关系，光强度增加，电阻值减小；光强度减小则电阻值增大。设置在不同方向的光敏电阻感受到的光强不同，则阻值不同，阻值不同就会形成不同的电位，这种不同的电位信号经过中央处理系统的处理后转换为电机驱动系统带动传动机构转动的指令，从而调整太阳能板6的位置，使得太阳光总是垂直照射太阳能板6。
第1传感模块是水平模块，第2传感模块是竖直模块，这两个模块用来感受光强，输出电位信号，经过中央处理系统的处理后，控制电机驱动系统带动传动机构转动从而调整太阳能板6的位置。
第3传感模块可用来判断当天的时间是白天还是黑夜，还可判断各个方向的光强。中央控制系统通过分析四方体8外表面两个光敏电阻5间的电位信号来判断照射在这两个光敏电阻5方向的太阳光的强弱；通过分析四方体8外表面光敏电阻5与处于四方体8中心位置的光敏电阻5间的电位信号来判断是白天还是黑夜，如果电位信号为0，说明此时为黑夜，要切断跟踪器的电源，如果电位信号不为0，说明此时为白天，则要投入跟踪器电源。
所述中央控制系统包括模拟放大器、模数转换器和89C52RC单片机，模拟放大器将感光系统传送过来的电位信号放大再发送到模数转换器，模数转换器将接收到的电位信号转换成数字信号，数字信号再输入到89C52RC单片机，89C52RC单片机对输入的数字信号比较、处理后给电机驱动系统发出相应的指令。
所述传动机构包括底座3、机架10和水平导杆11，底座3上设置有齿轮4，齿轮4上设置有机架10，机架10连接有水平导杆11，水平导杆11两端连接有太阳能板6。
所述电机驱动系统包括1号步进电机1和2号步进电机2，1号步进电机1设置于底座3下方，带动机架10在水平方向上转动；2号步进电机2设置于机架10上，带动太阳能板6在竖直方向上转动。
电机驱动系统接收到89C52RC单片机发出的相应指令后带动传动机构向相应的方向转动，从而调整太阳能板的位置。通过以上设置即可实现太阳能板6的三维立体式转动，可以使得太阳光始终垂直照射在太阳能板3上，极大的提高了太阳能的吸收效率。

Claims (4)

1.一种太阳能全方位自动跟踪器，包括感光系统、中央控制系统、电机驱动系统、传动机构和太阳能板，其特征在于：所述感光系统包括第1传感模块、第2传感模块和第3传感模块，所述第1传感模块包括4个光敏电阻和4个对应的挡板，光敏电阻设置于挡板上，光敏电阻朝东南西北四个方向设置，设置于东西方向的2个光敏电阻与4.5V电源串联，输出1个电位信号；南北方向的2个光敏电阻与4.5V电源串联，输出1个电位信号；第1传感模块是水平模块，第2传感模块是竖直模块，第3传感模块用来判断当天的时间是白天还是黑夜，还判断各个方向的光强；所述第2传感模块包括2个光敏电阻、筒状挡板，光敏电阻用来判断太阳光是否垂直照射到筒状挡板的表面，光敏电阻与4.5V电源串联，2个光敏电阻间输出1个电位信号，4.5V电源处再输出1个电位信号；所述第3传感模块包括6个光敏电阻、四方体，其中5个光敏电阻放置于四方体任意五个外表面的中心，另一个光敏电阻内置于四方体的中心，整个四方体暴露于室外，处于一条直线上的三个光敏电阻与4.5V电源串联，另外三个光敏电阻与4.5V电源串联，每两个电阻间输出一个电位信号；以上所述4.5V电源为同一个电源；
所述中央控制系统包括模拟放大器、模数转换器和89C52RC单片机，模拟放大器将感光系统传送过来的电位信号放大再发送到模数转换器，模数转换器将接收到的电位信号转换成数字信号，数字信号再输入到89C52RC单片机，89C52RC单片机对数字信号处理后给电机驱动系统发出相应指令；
所述传动机构包括底座、机架和水平导杆，底座上设置有齿轮，齿轮上设置有机架，机架连接有水平导杆，水平导杆两端连接有太阳能板；
所述电机驱动系统包括1号步进电机和2号步进电机，1号步进电机设置于底座下方，带动机架在水平方向上转动；2号步进电机设置于机架上，带动太阳能板的轴在竖直方向上转动；
电机驱动系统接收到89C52RC单片机发出的相应指令后带动传动机构向相应的方向转动，从而调整太阳能板的位置。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能全方位自动跟踪器，其特征在于：第1传感模块中的挡板设置于机架上，第2传感模块中的筒状挡板设置于第1传感模块的中心且与机架固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能全方位自动跟踪器，其特征在于：所述模数转换器采用CMOS单片型逐次逼近式模数转换器。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能全方位自动跟踪器，其特征在于：还包括人机交互模块。
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