CN106130456A - 一种太阳能电池板光线方向自动跟随系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能电池板光线方向自动跟随系统，包括：旋转底座，其上设置有太阳能电池板；驱动装置，其设置于所述旋转底座下方并且与所述旋转底座连接，能够带动所述旋转底座旋转；光线方向检测装置，其设置于所述旋转底座上表面处，用于检测太阳光线方向；驱动电路，其能够控制驱动装置工作，带动所述旋转底座旋转使太阳能电池板的方向与太阳光的方向重合。本发明通过不断修正太阳能电池板的方向角，使太阳能电池板始终朝着光线的方向，使太阳光的利用率达到最大。本发明采用了纯机械和电路式的结构，实现了太阳能电池板方向的修正，没有使用可编程式控制器，不会发生程序跑飞等现象，大大增强了系统的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能发电技术领域，特别涉及一种太阳能电池板光线方向自动跟随系统。
背景技术
当今社会，化石能源这种传统能源逐渐枯竭，人类越来越关注全球环境的现状及其趋势。目前世界环境、资源退化有两个主因：贫困和高速的人口增长率(主要是在亚非拉)；资源的低效使用，高消费量、高废物生成量以及工业污染。因此我们急需寻找一些新能源来实现经济的可持续发展。太阳能作为一种新兴的绿色能源正得到迅速的发展和应用。由于辐射到地面的光受到气候、纬度、经度等自然条件的影响，存在着间歇性、光照方向和强度随时间不断变化的问题，对太阳能的收集和利用提出了更高的要求。香港大学建筑系研究了太阳光角度与太阳能接收率的关系，理论分析表明：太阳的跟踪与非跟踪，能量的接收率相差37.7％，精确地跟踪太阳可使接收器的热效率大大提高，进而提高了太阳能发电系统的太阳能利用率，拓宽了太阳能的利用领域。
目前世界上通用的太阳能跟踪器都需要根据安放点的经纬度等信息计算一年中的每一天的不同时刻太阳所在的角度，将一年中每个时刻的太阳位置存储到PLC、单片机或电脑软件中，也就是靠计算太阳位置以实现跟踪。采用的是电脑数据理论，需要地球经纬度地区的的数据和设定，一旦安装，就不便移动或装拆，每次移动完就必须重新设定数据和调整各个参数；原理、电路、技术、设备都很复杂，非专业人士不能够随便操作。
发明内容
本发明设计开发了一种太阳能电池板光线方向自动跟随系统，始终使太阳能电池板朝向太阳的方向，最大限度的接收太阳能。
本发明提供的技术方案为：
一种太阳能电池板光线方向自动跟随系统，其特征在于，包括：
旋转底座，其上表面呈水平面，并且能够绕竖直的轴线旋转；所述旋转底座上设置有太阳能电池板；
驱动装置，其设置于所述旋转底座下方并且与所述旋转底座连接，能够带动所述旋转底座旋转；
光线方向检测装置，其设置于所述旋转底座上表面处，用于检测太阳光线方向，所述光线方向检测装置包括：
投影杆，其呈细长圆柱杆状，所述投影杆垂直固定于所述旋转底座上表面上；
第一光线传感器，其设置于所述旋转底座上表面上，并且从所述第一光线传感器指向投影杆底面圆心的方向与所述太阳能电池板法线的方向重合；
第二光线传感器，其设置于所述旋转底座上表面上，并且位于第一光线传感器和投影杆底面圆心连线的上方；
第三光线传感器，其设置于所述旋转底座上表面上，并且位于第一光线传感器和投影杆底面圆心连线的下方；
其中，太阳光照射投影杆产生的阴影覆盖到第一光线传感器、第二光线传感器、第三光线传感器上时，所述第一光线传感器、第二光线传感器、第三光线传感器能够输出信号；
驱动电路，其通过第一光线传感器、第二光线传感器、第三光线传感器输出的信号控制驱动装置工作，带动所述旋转底座旋转使太阳能电池板的方向与太阳光的方向重合。
优选的是，还包括固定底座，所述固定底座固定于地面上，所述旋转底座设置于固定底座上方，并且所述固定底座和旋转底座之间设置有轴承，以支撑所述旋转底座的转动。
优选的是，所述旋转底座下方与固定底座之间设置有空腔，以安装驱动装置。
优选的是，所述光线方向检测装置，设置有两套，分别位于所述太阳能电池板的前后两侧，以防止太阳能电池板的阴影覆盖到所述光线方向检测装置。
优选的是，所述驱动装置为三相异步电动机；所述第一光线传感器、第二光线传感器、第三光线传感器均为常开式光控开关；所述驱动电路为三相异步电动机正反转控制电路，其中停止按钮替换成第一光线传感器，正转按钮替换为第二光线传感器，反转按钮替换为第三光线传感器。
优选的是，所述驱动装置包括旋转液压马达和三位四通电磁阀，所述三位四通电磁阀包括第一电磁线圈和第二电磁线圈；所述第一光线传感器为常闭式光控开关，所述第二光线传感器和第三光线传感器均为常开式光控开关；所述驱动电路包括第一电磁线圈供电电路和第二线圈供电电路，所述第一电磁线圈供电路包括第一光线传感器和第二光线传感器，所述第二电磁线圈供电路包括第一光线传感器和第三光线传感器，所述第二光线传感器出触发时实现为第一线圈供电，所述第三光线传感器出触发时实现为第二线圈供电，所述第一光线传感器触发时使第一电磁线圈和第二电磁线圈均断电。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种太阳能电池板光线方向自动跟随系统，通过不断修正太阳能电池板的方向角，使太阳能电池板始终朝着光线的方向，使太阳光的利用率达到最大。本发明采用了纯机械和电路式的结构，实现了太阳能电池板方向的修正，没有使用可编程式控制器，不会发生程序跑飞等现象，大大增强了系统的可靠性。
附图说明
图1为本发明所述的太阳能电池板光线方向自动跟随系统总体结构示意图。
图2为本发明所述的光线方向检测装置总体结构示意图。
图3为本发明所述的光线方向检测装置俯视图。
图4为本发明所述的。
图5为本发明所述的。
图6为本发明所述的电机正反转电路示意图。
图7为本发明所述的第一电磁线圈供电电路和第二线圈供电电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1所示，本发明提供了一种太阳能电池板光线方向自动跟随系统，包括底座、太阳能电池板120、驱动装置130、光线方向检测装置140以及驱动电路。
所述底座包括固定底座111和旋转底座112。其中固定底座111固定于地面上，旋转底座112设置于固定底座111的上方。在固定底座111和旋转底座112之间设置有轴承113，以支撑旋转底座112在固定底座111上旋转。旋转底座112的上表面呈水平面，并且能够绕竖直的轴线旋转。
太阳能电池板120安装于旋转底座112上。太阳能电池板120上表面与旋转底座112上表面呈一定的角度。在太阳能电池板120和旋转底座112之间可以加装角度调节装置，根据不同的光照角度来调节太阳能电池板120上表面与旋转底座112上表面之间的角度。当然也可以采用一固定的角度，达到节约成本的目的。一般可将太阳能电池板120上表面与旋转底座112之间的角度设定为45°，也具有较好的接收阳光的效果。由于太阳能电池板120安装于旋转底座112上，因此太阳能电池板120会随着旋转底座112一同绕竖直的轴线旋转。
在旋转底座112下方与固定底座111之间设置有空腔，在该空腔内安装有驱动装置130。驱动装置130与旋转底座112固定连接，所述驱动装置130能够输出旋转运动，从而带动旋转底座112绕着竖直的轴线旋转。来改变太阳能电池板120的方向角。
如图2所示，所述光线方向检测装置140设置于所述旋转底座112上表面处。所述光线方向检测装置140包括投影杆141、第一光线传感器142、第二光线传感器143、第三光线传感器144。
一并参阅图3，所述投影杆141为呈细长圆柱杆状，其垂直固定于旋转底座112的上表面上。第一光线传感器142、第二光线传感器143、第三光线传感器144均设置在旋转底座112的上表面上，从所述第一光线传感器142指向投影杆141底面圆心的方向与所述太阳能电池板120法线的方向重合。第二光线传感器143位于第一光线传感器142和投影杆141底面圆心连线的上方，第三光线传感器144位于第一光线传感器142和投影杆141底面圆心连线的下方。太阳光照射投影杆141产生的阴影覆盖到第一光线传感器142、第二光线传感器143、第三光线传感器144上时，所述第一光线传感器142、第二光线传感器143、第三光线传感器144能够输出信号。
驱动电路通过第一光线传感器142、第二光线传感器143、第三光线传感器144输出的信号控制驱动装置130工作，带动所述旋转底座112旋转使太阳能电池板120的方向与太阳光的方向重合。如图4所示，当太阳光的方向与太阳能电池板120的方向重合时，太阳光照射投影杆141产生的阴影正好覆盖在第一光线传感器142上。如图5所示，随着太阳自东向西的移动，阴影的位置也会发生变化，而当阴影覆盖在第二光线传感器143时，第二光线传感器143会输出信号，使驱动电路控制驱动装置130与太阳运动方向相反的反向运动，直到阴影重新覆盖在第一光线传感器142上时驱动装置130停止工作。
通过上述的布置，只要阳光的方向与太阳能电池板120的方向偏离一定的角度，驱动装置130就会开始工作，使阳光的方向重新与太阳能电池板120的重合，从而使太阳能电池板始终能够最大限度地接收太阳光。
在另一实施例中，所述光线方向检测装置140设置有两套，分别位于所述太阳能电池板120的前后两侧，以防止太阳能电池板120的阴影覆盖到所述光线方向检测装置140。
在另一实施例中，所述驱动装置130为三相异步电动机；所述第一光线传感器142、第二光线传感器143、第三光线传感器144均为光照开路遮挡闭合式的光控开关。如图6所示，所述驱动电路为三相异步电动机正反转控制电路，其中停止按钮替换成第一光线传感器142，正转按钮替换为第二光线传感器143，反转按钮替换为第三光线传感器144。当第一光线传感器142被遮挡住时，阳光的方向与太阳能电池板120的方向重合。随着太阳自东向西的移动，当第二光线传感器143被遮挡时，触发三相异步电动机正转，修正太阳能电池板120的方向，直到第一光线传感器142再次被遮挡时，三相异步电动机停止转动。
在另一实施例中，所述驱动装置130包括旋转液压马达和三位四通电磁阀，所述三位四通电磁阀包括第一电磁线圈131和第二电磁线圈132。所述第一光线传感器142为光照闭合遮挡开路式的光控开关，所述第二光线传感器143和第三光线传感器144均为光照开路遮挡闭合式的光控开关。如图7所示，所述驱动电路包括第一电磁线圈供电电路和第二线圈供电电路，所述第一电磁线圈供电路包括第一光线传感器142和第二光线传感器143，所述第二电磁线圈供电路包括第一光线传感器142和第三光线传感器144，所述第二光线传感器143出触发时实现为第一线圈供电，所述第三光线传感器144出触发时实现为第二线圈供电，所述第一光线传感器142触发时使第一电磁线圈和第二电磁线圈均断电。当第一光线传感器142被遮挡住时，阳光的方向与太阳能电池板120的方向重合。随着太阳自东向西的移动，当第二光线传感器143被遮挡时，第一电磁线圈供电路处于闭合状态，第一电磁线圈131通电，使三位四通电磁阀控制旋转液压马达转动，修正太阳能电池板120的方向，直到第一光线传感器142再次被遮挡时，第一电磁线圈131和第二电磁线圈132均断电，液压马达保持当前位置。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (6)
1.一种太阳能电池板光线方向自动跟随系统，其特征在于，包括：
旋转底座，其上表面呈水平面，并且能够绕竖直的轴线旋转；所述旋转底座上设置有太阳能电池板；
驱动装置，其设置于所述旋转底座下方并且与所述旋转底座连接，能够带动所述旋转底座旋转；
光线方向检测装置，其设置于所述旋转底座上表面处，用于检测太阳光线方向，所述光线方向检测装置包括：
投影杆，其呈细长圆柱杆状，所述投影杆垂直固定于所述旋转底座上表面上；
第一光线传感器，其设置于所述旋转底座上表面上，并且从所述第一光线传感器指向投影杆底面圆心的方向与所述太阳能电池板法线的方向重合；
第二光线传感器，其设置于所述旋转底座上表面上，并且位于第一光线传感器和投影杆底面圆心连线的上方；
第三光线传感器，其设置于所述旋转底座上表面上，并且位于第一光线传感器和投影杆底面圆心连线的下方；
其中，太阳光照射投影杆产生的阴影覆盖到第一光线传感器、第二光线传感器、第三光线传感器上时，所述第一光线传感器、第二光线传感器、第三光线传感器能够输出信号；
驱动电路，其通过第一光线传感器、第二光线传感器、第三光线传感器输出的信号控制驱动装置工作，带动所述旋转底座旋转使太阳能电池板的方向与太阳光的方向重合。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池板光线方向自动跟随系统，其特征在于，还包括固定底座，所述固定底座固定于地面上，所述旋转底座设置于固定底座上方，并且所述固定底座和旋转底座之间设置有轴承，以支撑所述旋转底座的转动。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池板光线方向自动跟随系统，其特征在于，所述旋转底座下方与固定底座之间设置有空腔，以安装驱动装置。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池板光线方向自动跟随系统，其特征在于，所述光线方向检测装置设置有两套，分别位于所述太阳能电池板的前后两侧，以防止太阳能电池板的阴影覆盖到所述光线方向检测装置。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池板光线方向自动跟随系统，其特征在于，所述驱动装置为三相异步电动机；所述第一光线传感器、第二光线传感器、第三光线传感器均为常开式光控开关；所述驱动电路为三相异步电动机正反转控制电路，其中停止按钮替换成第一光线传感器，正转按钮替换为第二光线传感器，反转按钮替换为第三光线传感器。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池板光线方向自动跟随系统，其特征在于，所述驱动装置包括旋转液压马达和三位四通电磁阀，所述三位四通电磁阀包括第一电磁线圈和第二电磁线圈；所述第一光线传感器为常闭式光控开关，所述第二光线传感器和第三光线传感器均为常开式光控开关；所述驱动电路包括第一电磁线圈供电电路和第二线圈供电电路，所述第一电磁线圈供电路包括第一光线传感器和第二光线传感器，所述第二电磁线圈供电路包括第一光线传感器和第三光线传感器，所述第二光线传感器出触发时实现为第一线圈供电，所述第三光线传感器出触发时实现为第二线圈供电，所述第一光线传感器触发时使第一电磁线圈和第二电磁线圈均断电。
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