CN104022724A - 一种太阳能自动定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能自动定位装置，旨在解决现有的太阳能跟踪装置感知太阳方向精度差，跟踪太阳光线不够准确的不足。该发明包括支撑架、太阳能板，支撑架包括支撑柱、连接在支撑柱上的U形安装架，太阳能板上固定连接转轴，转轴两端可转动连接在U形安装架的两侧臂上，安装架上安装有第一旋转电机，第一旋转电机输出轴与转轴的一端连接传动；太阳能板上垂直连接第一太阳能发电板，第一太阳能发电板的正面和背面均设有一块太阳能发电板，两块太阳能发电板用于接收太阳能的外表面均和转轴的轴线平行并垂直太阳能板的上表面；一块太阳能发电板正负极输出端正接在第一旋转电机上，另一块太阳能发电板正负极输出端反接在第一旋转电机上。

Description

一种太阳能自动定位装置

 

技术领域

   本发明涉及一种太阳能装置，更具体地说，它涉及一种能够提高太阳能利用率的太阳能自动定位装置。

 

背景技术

   太阳能作为一种可再生的绿色环保的能源使用十分广泛，在太阳能利用系统中，太阳能板的安装方向直接影响着太阳能的利用率。目前太阳能板的安装方向一般是根据当地的日照情况进行固定安装，绝大部分时间太阳光线与太阳能板的向光面并不垂直，太阳能的利用和转换率低。为了提高太阳能的利用和转换率，有人设计了可自动跟踪太阳光线的太阳能板，使太阳光线尽可能垂直射向太阳能板，这些技术大致分为两类，一类是利用光敏电阻、光敏二极管、光线传感器等，配合相应的信号处理电路感知光线的方向，然后根据光线的大致方向利用电机调整太阳能板的方向。如中国专利公告号CN201340099Y，公开了一种储热式自动跟踪太阳能灶，包括太阳能灶，滑轨通过滑轨安装架与太阳能灶连接，活动灶架安装在滑轨上，活动灶架上设有手柄，聚热板放置在活动灶架上，太阳能灶下设有仰角调节架和旋转轮。旋转控制电机和旋转轮连接，升降控制电机和仰角调节架连接，太阳能灶上设有光电追踪控制器，光电追踪控制器、定时控制器、旋转控制电机和升降控制电机电连接。光电追踪控制器通过光敏电阻阵列和IC控制电路控制旋转控制电机和升降控制电机。这类技术存在如下问题：感知的太阳方向精度不高，跟踪不够准确，夜间太阳能板需要归位等。另一类技术是记录当地太阳运行的轨迹，然后根据记录的信息按太阳的轨迹自动进行太阳能板的调整。如中国专利公开号CN101609311A，公布了一种主动式太阳能跟踪方法及装置，利用时间信号和太阳的运行轨迹进行跟踪，这种方法存在的问题：一是各地的太阳照射角度不同，因此不同地区必须记录不同的太阳运行轨迹信息并按不同的信息进行运行，工作量大；二是 记录的信息多，运算比较复杂；三是阴雨天时太阳光线并没有明显的指向性，但电机系统仍然耗电进行工作。

 

发明内容

本发明克服了现有的太阳能跟踪装置感知太阳方向精度差，跟踪太阳光线不够准确的不足，提供了一种太阳能自动定位装置，它的结构简单，感知太阳方向精度高，太阳能板跟踪太阳光线准确可靠，太阳能的利用和转换率高。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种太阳能自动定位装置，包括支撑架、安装在支撑架上的太阳能板，支撑架包括支撑柱、连接在支撑柱上的U形安装架，太阳能板上固定连接转轴，转轴两端可转动连接在U形安装架的两侧臂上，安装架上安装有第一旋转电机，第一旋转电机输出轴与转轴的一端连接传动；太阳能板上垂直连接第一太阳能发电板，第一太阳能发电板的正面和背面均设有一块太阳能发电板，两块太阳能发电板用于接收太阳能的外表面均和转轴的轴线平行并垂直太阳能板的上表面；一块太阳能发电板的正极输出端与第一旋转电机的正极输入端电连接，负极输出端与第一旋转电机的负极输入端电连接；另一块太阳能发电板的正极输出端与第一旋转电机的负极输入端电连接，负极输出端与第一旋转电机的正极输入端电连接。

太阳能自动定位装置安装在空旷的位置，使太阳能板尽可能多地受到太阳的照射，太阳能板外表面朝向太阳，第一太阳能发电板的正面和背面均能接收太阳能发电，而两块太阳能发电板一块正接在第一旋转电机上，另一块反接在第一旋转电机上，第一太阳能发电板的正面和背面的两太阳能发电板不可能同时照射到阳光，也就是说两块太阳能发电板不可能同时发电。当正面的太阳能发电板照射到阳光时，正面的太阳能发电板发电并带动第一旋转电机顺时针转动，第一旋转电机通过转轴带动太阳能板转动，直到正面的太阳能发电板照射不到阳光为止。当背面的太阳能发电板照射到阳光时，背面的太阳能发电板发电并带动第一旋转电机逆时针转动，第一旋转电机通过转轴带动太阳能板转动，直到背面的太阳能发电板照射不到阳光为止。正面和背面的太阳能发电板都照射不到阳光时，第一旋转电机停止转动。再加上第一太阳能发电板是垂直连接在太阳能板上的，因此太阳能板能够实时跟踪太阳，使太阳能板照射到的光线较强。这种太阳能自动定位装置结构简单，感知太阳方向精度高，太阳能板跟踪太阳光线准确可靠。

作为优选，支撑柱上端设有支撑盘，支撑盘上表面上设有电机安装孔，电机安装孔内安装有第二旋转电机，安装架下端中间位置设有向下的连接柱，连接柱上套接有端面轴承，端面轴承上端面支撑在安装架上，端面轴承下端面支撑在支撑盘上，第二旋转电机输出轴与连接柱连接传动；太阳能板上垂直连接第二太阳能发电板，第二太阳能发电板的正面和背面均设有一块太阳能发电板，两块太阳能发电板用于接收太阳能的外表面均和转轴的轴线垂直并垂直太阳能板的上表面；一块太阳能发电板的正极输出端与第二旋转电机的正极输入端电连接，负极输出端与第二旋转电机的负极输入端电连接；另一块太阳能发电板的正极输出端与第二旋转电机的负极输入端电连接，负极输出端与第二旋转电机的正极输入端电连接。

安装架可转动连接在支撑柱上，安装架通过第二旋转电机带动，第二太阳能发电板接收太阳能发电并驱动第二旋转电机转动。第二太阳能发电板的正面和背面的两块太阳能发电板一块正接在第二旋转电机上，另一块反接在第二旋转电机上，第二太阳能发电板的正面和背面的两太阳能发电板不可能同时照射到阳光，也就是说两块太阳能发电板不可能同时发电。当正面的太阳能发电板照射到阳光时，正面的太阳能发电板发电并带动第二旋转电机顺时针转动，第二旋转电机带动安装架转动，直到正面的太阳能发电板照射不到阳光为止。当背面的太阳能发电板照射到阳光时，背面的太阳能发电板发电并带动第二旋转电机逆时针转动，第二旋转电机带动安装架转动，直到背面的太阳能发电板照射不到阳光为止。正面和背面的太阳能发电板都照射不到阳光时，第二旋转电机停止转动。第一旋转电机转动带动太阳能板在经度方向调节朝向位置，第二旋转电机转动使太阳能板在纬度方向调节朝向位置，通过两个方向的跟踪调节使太阳能板垂直朝向太阳光线，跟踪精度高，太阳能的利用和转换率高。

作为优选，电机安装孔呈上大下小的沉头孔状结构，第二旋转电机安装在电机安装孔小径位置，电机安装孔大径位置连接有用于固定安装第二旋转电机的定位套，定位套呈T形结构，定位套下端抵接在第二旋转电机上，连接柱活动套接在定位套内。定位套一方面方便第二旋转电机的安装，另一方面用于连接柱的定位，使安装架在转动的过程中更加平稳，连接柱不易出现偏离的现象。

另一种方案，安装架倾斜设置，U形安装架下端的底杆与水平面的夹角为10-70度，支撑柱固定连接在U形安装架下端的底杆上。安装架倾斜设置，因此太阳能自动定位装置在安装的时候，太阳能板朝向太阳方向倾斜设置，第一太阳能发电板发电并驱动第一旋转电机转动，从而带动太阳能板跟踪太阳转动，直到正面和背面的太阳能发电板都照射不到阳光时，第一旋转电机停止转动。一旦有太阳照射到第一太阳能发电板上时它就发电并带动太阳能板跟踪太阳转动，太阳能板感知太阳方向精度高，太阳能板跟踪太阳光线准确可靠，太阳能的利用和转换率高。

作为优选，安装架的两侧臂上均设有安装孔，两安装孔相对设置，安装孔内均安装有转动轴承，转轴的两端分别可转动连接在两转动轴承内，第一旋转电机安装在安装架一侧臂的安装孔位置。转轴两端通过转动轴承可转动连接在安装孔内，结构简单，安装可靠。

作为优选，支撑架下端设有矩形框状结构的安装底架，支撑柱竖直连接在底架的中央位置。太阳能自动定位装置通过安装底架连接安装在地面上，安装方便，同时安装底架支撑整个太阳能自动定位装置，支撑平稳可靠。

作为优选，太阳能板、第一太阳能发电板、第二太阳能发电板均呈矩形结构，第一太阳能发电板和第二太阳能发电板分别设置在太阳能板两长度方向的边缘位置。第一太阳能发电板和第二太阳能发电板的位置设置有效防止它们相互遮挡太阳光线。

作为优选，第一太阳能发电板、第二太阳能发电板输出的均为直流电。第一旋转电机和第二旋转电机均为减速直流电机。采用减速直流电机，电路设计简单，控制方便。

作为优选，第一太阳能发电板中一块太阳能发电板的正极输出端通过电阻与第一旋转电机的正极输入端电连接，负极输出端与第一旋转电机的负极输入端电连接；第一太阳能发电板另一块太阳能发电板的正极输出端与第一旋转电机的负极输入端电连接，负极输出端通过电阻与第一旋转电机的正极输入端电连接；第二太阳能发电板一块太阳能发电板的正极输出端通过电阻与第二旋转电机的正极输入端电连接，负极输出端与第二旋转电机的负极输入端电连接；第二太阳能发电板另一块太阳能发电板的正极输出端与第二旋转电机的负极输入端电连接，负极输出端通过电阻与第二旋转电机的正极输入端电连接。在电路中连接电阻，增加电路的安全性能。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：太阳能自动定位装置的结构简单，太阳能板感知太阳方向精度高，太阳能板跟踪太阳光线准确可靠，太阳能的利用和转换率高。

 

附图说明

图1是本发明的实施例1的结构示意图；

图2是本发明的实施例1的支撑柱与安装架连接位置的剖视图；

图3是本发明的实施例2的结构示意图；

图4是本发明的转轴与第一旋转电机连接结构示意图；

图5是本发明的两块太阳能发电板与旋转电机的电路连接图；

图中：1、支撑架，2、太阳能板，3、支撑柱，4、安装架，5、转轴，6、第一旋转电机，7、第一太阳能发电板，8、支撑盘，9、电机安装孔，10、第二旋转电机，11、连接柱，12、端面轴承，13、第二太阳能发电板，14、定位套，15、安装孔，16、转动轴承，17、安装底架。

 

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：

实施例1：一种太阳能自动定位装置（参见附图1），包括支撑架1、安装在支撑架上的太阳能板2，支撑架包括支撑柱3、连接在支撑柱上的U形安装架4，支撑架下端设有矩形框状结构的安装底架17，支撑柱竖直连接在底架的中央位置，太阳能自动定位装置通过安装底架连接安装在地面上，太阳能板上固定连接转轴5，转轴两端可转动连接在U形安装架的两侧臂上，安装架上安装有第一旋转电机6，第一旋转电机输出轴与转轴的一端连接传动。安装架的两侧臂上均设有安装孔15（参见附图4），两安装孔相对设置，安装孔内均安装有转动轴承16，转轴的两端分别可转动连接在两转动轴承内，第一旋转电机安装在安装架一侧臂的安装孔位置。太阳能板上垂直连接第一太阳能发电板7，第一太阳能发电板的正面和背面均设有一块太阳能发电板，两块太阳能发电板用于接收太阳能的外表面均和转轴的轴线平行并垂直太阳能板的上表面；如附图5所示的电路图，一块太阳能发电板的正极输出端通过电阻与第一旋转电机的正极输入端电连接，负极输出端与第一旋转电机的负极输入端电连接；另一块太阳能发电板的正极输出端与第一旋转电机的负极输入端电连接，负极输出端通过电阻与第一旋转电机的正极输入端电连接。支撑柱上端设有支撑盘8，支撑盘上表面上设有电机安装孔9（参见附图2），电机安装孔内安装有第二旋转电机10，安装架下端中间位置设有向下的连接柱11，连接柱上套接有端面轴承12，端面轴承上端面支撑在安装架上，端面轴承下端面支撑在支撑盘上，第二旋转电机输出轴与连接柱连接传动；电机安装孔呈上大下小的沉头孔状结构，第二旋转电机安装在电机安装孔小径位置，电机安装孔大径位置连接有用于固定安装第二旋转电机的定位套14，定位套呈T形结构，定位套下端抵接在第二旋转电机上，连接柱活动套接在定位套内。太阳能板上垂直连接第二太阳能发电板13。太阳能板、第一太阳能发电板、第二太阳能发电板均呈矩形结构，第一太阳能发电板和第二太阳能发电板分别设置在太阳能板两长度方向的边缘位置。第二太阳能发电板的正面和背面均设有一块太阳能发电板，两块太阳能发电板用于接收太阳能的外表面均和转轴的轴线垂直并垂直太阳能板的上表面；一块太阳能发电板的正极输出端通过电阻与第二旋转电机的正极输入端电连接，负极输出端与第二旋转电机的负极输入端电连接；另一块太阳能发电板的正极输出端与第二旋转电机的负极输入端电连接，负极输出端通过电阻与第二旋转电机的正极输入端电连接。第一太阳能发电板、第二太阳能发电板输出的均为直流电，第一旋转电机和第二旋转电机均为减速直流电机。

第一太阳能发电板和第二太阳能发电板分别在经度和纬度方向上接收太阳能发电并分别驱动第一旋转电机和第二旋转电机转动，第一旋转电机转动带动太阳能板在经度方向调节朝向位置，第二旋转电机转动使太阳能板在纬度方向调节朝向位置，直到第一太阳能发电板的正面和背面以及第二太阳能发电板的正面和背面均照射不到太阳光线为止，而第一太阳能发电板和第二太阳能发电板均垂直太阳能板，因此此时太阳光线正好垂直照射到太阳能板上，太阳能的利用和转换率高。通过两个方向的跟踪调节使太阳能板垂直朝向太阳光线，跟踪精度高，太阳能板跟踪太阳光线准确可靠，太阳能的利用和转换率高。

实施例2：一种太阳能自动定位装置（参见附图3），其结构与实施例1相似，主要不同点在于实施例1采用两个旋转电机双轴转动调节太阳能板位置朝向，而本实施例采用一个旋转电机单轴转动调节太阳能板位置朝向。安装架倾斜设置，U形安装架下端的底杆与水平面的夹角为10-70度，本实施例中U形安装架下端的底杆与水平面的夹角为30度，支撑柱固定连接在U形安装架下端的底杆上。其他结构与实施例1相同。本实施例中安装架与支撑柱固定连接不能相互发生转动，通过第一太阳能发电板发电驱动第一旋转电机转动，从而通过转轴带动太阳能板转动。

安装架倾斜设置，因此太阳能自动定位装置在安装的时候，太阳能板朝向太阳方向倾斜设置，第一太阳能发电板发电并驱动第一旋转电机转动，从而带动太阳能板跟踪太阳转动，直到正面和背面的太阳能发电板都照射不到阳光时，第一旋转电机停止转动。一旦有太阳照射到第一太阳能发电板上时它就发电并带动太阳能板跟踪太阳转动，太阳能板感知太阳方向精度高，太阳能板跟踪太阳光线准确可靠，太阳能的利用和转换率高。

以上所述的实施例只是本发明的两种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1.一种太阳能自动定位装置，包括支撑架、安装在支撑架上的太阳能板，其特征是，支撑架包括支撑柱、连接在支撑柱上的U形安装架，太阳能板上固定连接转轴，转轴两端可转动连接在U形安装架的两侧臂上，安装架上安装有第一旋转电机，第一旋转电机输出轴与转轴的一端连接传动；太阳能板上垂直连接第一太阳能发电板，第一太阳能发电板的正面和背面均设有一块太阳能发电板，两块太阳能发电板用于接收太阳能的外表面均和转轴的轴线平行并垂直太阳能板的上表面；一块太阳能发电板的正极输出端与第一旋转电机的正极输入端电连接，负极输出端与第一旋转电机的负极输入端电连接；另一块太阳能发电板的正极输出端与第一旋转电机的负极输入端电连接，负极输出端与第一旋转电机的正极输入端电连接。

2.根据权利要求1所述的太阳能自动定位装置，其特征是，支撑柱上端设有支撑盘，支撑盘上表面上设有电机安装孔，电机安装孔内安装有第二旋转电机，安装架下端中间位置设有向下的连接柱，连接柱上套接有端面轴承，端面轴承上端面支撑在安装架上，端面轴承下端面支撑在支撑盘上，第二旋转电机输出轴与连接柱连接传动；太阳能板上垂直连接第二太阳能发电板，第二太阳能发电板的正面和背面均设有一块太阳能发电板，两块太阳能发电板用于接收太阳能的外表面均和转轴的轴线垂直并垂直太阳能板的上表面；一块太阳能发电板的正极输出端与第二旋转电机的正极输入端电连接，负极输出端与第二旋转电机的负极输入端电连接；另一块太阳能发电板的正极输出端与第二旋转电机的负极输入端电连接，负极输出端与第二旋转电机的正极输入端电连接。

3.根据权利要求2所述的太阳能自动定位装置，其特征是，电机安装孔呈上大下小的沉头孔状结构，第二旋转电机安装在电机安装孔小径位置，电机安装孔大径位置连接有用于固定安装第二旋转电机的定位套，定位套呈T形结构，定位套下端抵接在第二旋转电机上，连接柱活动套接在定位套内。

4.根据权利要求1所述的太阳能自动定位装置，其特征是，安装架倾斜设置，U形安装架下端的底杆与水平面的夹角为10-70度，支撑柱固定连接在U形安装架下端的底杆上。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的太阳能自动定位装置，其特征是，安装架的两侧臂上均设有安装孔，两安装孔相对设置，安装孔内均安装有转动轴承，转轴的两端分别可转动连接在两转动轴承内，第一旋转电机安装在安装架一侧臂的安装孔位置。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的太阳能自动定位装置，其特征是，支撑架下端设有矩形框状结构的安装底架，支撑柱竖直连接在底架的中央位置。

7.根据权利要求2或3所述的太阳能自动定位装置，其特征是，太阳能板、第一太阳能发电板、第二太阳能发电板均呈矩形结构，第一太阳能发电板和第二太阳能发电板分别设置在太阳能板两长度方向的边缘位置。

8.根据权利要求2或3所述的太阳能自动定位装置，其特征是，第一太阳能发电板、第二太阳能发电板输出的均为直流电。

9.根据权利要求2或3所述的太阳能自动定位装置，其特征是，第一旋转电机和第二旋转电机均为减速直流电机。

10.根据权利要求2或3所述的太阳能自动定位装置，其特征是，第一太阳能发电板中一块太阳能发电板的正极输出端通过电阻与第一旋转电机的正极输入端电连接，负极输出端与第一旋转电机的负极输入端电连接；第一太阳能发电板另一块太阳能发电板的正极输出端与第一旋转电机的负极输入端电连接，负极输出端通过电阻与第一旋转电机的正极输入端电连接；第二太阳能发电板一块太阳能发电板的正极输出端通过电阻与第二旋转电机的正极输入端电连接，负极输出端与第二旋转电机的负极输入端电连接；第二太阳能发电板另一块太阳能发电板的正极输出端与第二旋转电机的负极输入端电连接，负极输出端通过电阻与第二旋转电机的正极输入端电连接。