CN104571147A - 半圆柱面透镜式单轴太阳跟踪器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种半圆柱面透镜式单轴太阳跟踪器，包括GPS卫星定位系统、角度传感器、智能化测量控制装置、外壳、设置在所述外壳顶部的半圆柱面透镜以及设置在所述线聚焦透镜下方的光电检测元件组件；光电检测元件组件、GPS卫星定位系统和角度传感器均与智能化测量控制装置连接。发明采用半圆柱面透镜、线性光电元件组件、GPS卫星定位系统以及角度传感器对太阳位置及太阳光照度进行测量，测量太阳光照度值精度高，输出控制信号准确。跟踪灵敏度可在程序中设定，适应任何天气情况，全自动运行，跟踪稳定性强，适用于任何太阳能单轴跟踪产品，便于推广应用。

Description

半圆柱面透镜式单轴太阳跟踪器
技术领域
本发明涉及一种单轴太阳跟踪器，尤其涉及一种半圆柱面透镜式单轴太阳跟踪器。
背景技术
在能源危机和环境问题的双重压力下，国际社会掀起了开发利用太阳能的热潮。各种太阳能产品已经得到大量应用，但太阳能产品的跟踪技术的不完善一直是制约各种太阳能设备最大效率地利用太阳能的关键。
现有的单轴太阳自动跟踪技术运行精度低，可靠性较低，所以急需一种运行可靠、定位精准的自动太阳位置确定技术。
发明内容
本发明的目的就是为了解决目前太阳跟踪器结构较为复杂，运行精度及可靠性较差等问题，提供一种半圆柱面透镜式单轴太阳跟踪器，它能自动判断出太阳光线的强弱及直射位置，并输出位置控制信号，使太阳能设备自动精确跟随太阳直射光线的轨迹运动。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种半圆柱面透镜式单轴太阳跟踪器，包括GPS卫星定位系统、角度传感器、智能化测量控制装置、外壳、设置在外壳顶部的半圆柱面透镜以及设置在所述半圆柱面透镜下方的光电检测元件组件；光电检测元件组件、GPS卫星定位系统和角度传感器均与智能化测量控制装置连接。
优选的，所述光电检测元件组件包括第一光电检测元件和第二光电检测元件。
优选的，第一光电检测元件和第二光电检测元件在东西方向相对分布。
优选的，第一光电检测元件和第二光电检测元件在南北方向相对分布。
优选的，所述智能化测量控制装置由单片机和驱动装置组成，驱动装置为继电器驱动电路或光耦驱动电路。
优选的，所述第一光电检测元件和第二光电检测元件接入单片机A/D输入引脚，进行光电检测。
优选的，所述第一光电检测元件和第二光电检测元件采用光电二级管或线性光电元件的任何一种。
优选的，所述光电检测元件组件设置在柱面透镜下方的聚焦线位置。
优选的，所述太阳跟踪器外壳上方还设有外壳上罩。
本发明的半圆柱面透镜式单轴太阳跟踪器，解决了太阳光单轴跟踪的跟踪精度低和跟踪成本高等技术难题，加上半圆柱面透镜的精确跟踪，形成了一套完善的太阳能全自动高精度单轴跟踪控制方案。它采用线性光电元件组件检测太阳光聚焦强度，光电元件的输出电压与光强成正比。
所述GPS卫星定位系统的定位数据和角度传感器数据输入单片机；经单片机计算出太阳相对于太阳跟踪器的位置角度并输出位置控制信号。所述第一光电检测元件和第二光电检测元件接入单片机A/D输入引脚，进行光电检测。
其中，半圆柱面透镜、第一光电检测元件、第二光电检测元件，角度传感器与GPS卫星定位系统构成了太阳相对于太阳跟踪器的位置检测装置，将太阳位置信号输入智能化测量控制装置，并由智能化测量装置输出太阳位置控制信号，经用户的执行机构，使太阳能设备正对太阳方向。
本发明的有益技术效果为：
本发明采用半圆柱面透镜、线性光电元件组件、GPS卫星定位系统以及角度传感器对太阳位置及太阳光照度进行测量，测量太阳光照度值准确，输出控制信号精度高。跟踪灵敏度(即太阳位移角度)可通过程序设定，适应任何天气情况，全自动运行，跟踪稳定性强，适用于任何太阳能单轴跟踪产品，便于推广应用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为电路原理框图。
其中，1半圆柱面透镜、2GPS卫星定位系统、3角度传感器、4第一光电检测元件、5第二光电检测元件、6外壳上罩、7外壳、8单片机、9驱动装置、10电源。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。
如图1和图2所示，一种半圆柱面透镜式单轴太阳跟踪器，包括GPS卫星定位系统2、角度传感器3、智能化测量控制装置、外壳7、设置在所述外壳7顶部的半圆柱面透镜1以及设置在所述半圆柱面透镜1下方的光电检测元件组件；光电检测元件组件、GPS卫星定位系统2和角度传感器3均与智能化测量控制装置连接。
所述光电检测元件组件包括第一光电检测元件4和第二光电检测元件5。第一光电检测元件4和第二光电检测元件5在东西方向相对分布；或者第一光电检测元件4和第二光电检测元件5在南北方向相对分布。所述光电检测元件组件设置在所述半圆柱面透镜1下方的聚焦线位置。
智能化测量控制装置由单片机8和驱动装置9组成，驱动装置9为继电器驱动电路或光耦驱动电路；其中，(1)电阻、三极管和继电器组成的继电器驱动电路，优点是成本低、过载能力强。(2)光耦驱动电路，优点是抗干扰能力强，适合远距离信号输出。单片机8与电源10连接。
各光电检测元件可选择：(1)光电二极管；(2)线性光电元件。
所述GPS卫星定位系统2获取卫星定位数据，角度传感器3测量实际位置数据，智能化测量控制装置的单片机8接收GPS卫星定位系统2的定位数据和角度传感器3的实际位置数据，计算并输出太阳位置控制信号，驱动装置9驱动使太阳能设备接近正对太阳方向，然后切入精密光跟踪模式；所述第一光电检测元件4和第二光电检测元件5接入单片机8A/D输入引脚，进行光电检测。
第一光电检测元件4和第二光电检测元件5将太阳辐射强度转换为电压，单片机8测量第一光电检测元件4与第二光电检测元件5的电压值，当太阳运行一定高度，第一光电检测元件4与第二光电检测元件5的差动电压大于设定数值时，输出驱动信号，通过用户的执行机构驱动太阳能设备旋转，直到第一光电检测元件4与第二光电检测元件5的差动电压为0V时停止输出。经过驱动装置的驱动，保证太阳能设备精确对准太阳。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种半圆柱面透镜式单轴太阳跟踪器，其特征在于：包括GPS卫星定位系统、角度传感器、智能化测量控制装置、外壳、设置在所述外壳顶部的半圆柱面透镜以及设置在所述半圆柱面透镜下方的光电检测元件组件；所述光电检测元件组件、所述GPS卫星定位系统和所述角度传感器均与所述智能化测量控制装置连接。
2.根据权利要求1所述的半圆柱面透镜式单轴太阳跟踪器，其特征在于：所述光电检测元件组件设置在所述柱面透镜下方的聚焦线位置。
3.根据权利要求2所述的半圆柱面透镜式单轴太阳跟踪器，其特征在于：所述光电检测元件组件包括第一光电检测元件和第二光电检测元件。
4.根据权利要求3所述的半圆柱面透镜式单轴太阳跟踪器，其特征在于：所述第一光电检测元件和第二光电检测元件在东西方向相对分布。
5.根据权利要求3所述的半圆柱面透镜式单轴太阳跟踪器，其特征在于：所述第一光电检测元件和第二光电检测元件在南北方向相对分布。
6.根据权利要求3所述的半圆柱面透镜式单轴太阳跟踪器，其特征在于：所述智能化测量控制装置由单片机和驱动装置组成，所述驱动装置为继电器驱动电路或光耦驱动电路。
7.根据权利要求4或5所述的半圆柱面透镜式单轴太阳跟踪器，其特征在于：所述第一光电检测元件和第二光电检测元件接入单片机A/D输入引脚，进行光电检测。
8.根据权利要求3所述的半圆柱面透镜式单轴太阳跟踪器，其特征在于：所述第一光电检测元件和第二光电检测元件分别采用光电二级管或线性光电元件中的任何一种。
9.根据权利要求1所述的半圆柱面透镜式单轴太阳跟踪器，其特征在于：所述太阳跟踪器外壳上方还设有外壳上罩。
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