CN108400765A - 一种自动追踪太阳光的双自由度光伏发电装置及追踪方法 - Google Patents

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黄文杰
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Abstract

本发明公开了一种自动追踪太阳光的双自由度光伏发电装置及追踪方法，太阳能电池板能够追踪太阳位置，克服电池板位置单一的问题。开始时，装置进入初始化，光敏元件提供收集的数据提供给单片机芯片，接受到数据信号的单片机芯片运行程序，通过控制电性连接的第一步进电机和第二步进电机来使蜗杆和第二蜗杆转动，带动传动主轴转动，从而使太阳能电池板转动，使太阳能电池板能够接受到最大光照。本发明调整角度所使用的步进电机和蜗轮蜗杆组能够实现其精确地角度控制和相应转动方向的自锁，防止因外力因素其太阳能电池板的朝向被随意改变。本发明的光敏元件能够准确地判断太阳光照的方向，并且能自动将太阳能电池板的朝向调至与太阳光方向相同。

Description

一种自动追踪太阳光的双自由度光伏发电装置及追踪方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能光伏发电技术，特别涉及一种自动追踪太阳光的双自由度光伏发电装置及追踪方法。
背景技术
太阳能光伏发电装置在光能发电特别是新能源领域起着及其重要的作用，光伏装置安装的高度适宜，光照强度在适宜范围内最大才能保证光伏发电装置将光能转化为电能的功率最大，从而获取最多的能源。然而，传统的光伏发电装置是在一个固定位置上接受太阳光，随着太阳光的移动，太阳能电池板不能实现自动追踪太阳光，特别是太阳光同光能接收装置方向相反时，传统装置则起不了作用，使太阳光利用率降低，造成了平均转化功率降低的问题。且固定的光伏发电装置使用的区域有限，并且制造成本高，使用寿命短。
基于上述问题，本发明提出了一种改进的光伏发电装置和追踪方法，采用了具有双自由度的可自动转动太阳能电池板结构，能够尽可能的使太阳能电池板最大化接受太阳光照，很好的解决了上述技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种自动追踪太阳光的双自由度光伏发电装置及追踪方法，使得太阳能电池板能够追踪太阳位置，克服现有电池板位置固定单一的问题，最大限度将光能转化为电能，提高太阳能利用率。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的。所述一种自动追踪太阳光的双自由度光伏发电装置及追踪方法，该装置具有固定底板、电源箱、轴承、蜗轮、蜗杆、太阳能电池板、光敏元件、第一步进电机、第二步进电机、可固定式万向轮、LED显示屏，第二步进电机固定板，铝柱支撑轴，传动主轴，所述电源箱底部安装有可固定式的万向轮；所述电源箱的顶部安装有支撑底板，且所述支撑底板上固定有铝柱支撑轴；所述支撑底板上还安装有第二步进电机固定座，且所述第二步进电机固定座上安装有第二步进电机，且所述第二步进电机上的第二蜗杆与固定在传动主轴上的第二蜗轮啮合；所述传动主轴通过第二轴承座与支撑底板固定，且所述传动主轴上端与第一轴承座相连接，且所述传动主轴穿过第一轴承座与支撑顶板连接；所述支撑顶板上固定有铝合金方管；所述铝合金方管中上端固定有U型固定夹，且所述U型固定夹与摇臂连接；所述摇臂中下端通过一根长螺栓与固定在铝合金方管中上端的U型固定夹相连接，且所述U型固定夹与铝合金方管连接；所述摇臂上端与所述LED显示屏连接，且所述LED显示屏与摇臂相连接；所述铝合金方管上端连接有轴承座固定台，且所述轴承座固定台上端连接有第三轴承座，且所述第三轴承座与法兰盘连接，且所述法兰盘与固定底板相固连；所述固定底板上安装有第一步进电机，且所述第一步进电机与固定底板通过蜗轮连接，且所述固定底板与太阳能电池板连接；所述铝合金方管中上端与光敏元件支撑杆通过U型固定夹连接，且所述光敏元件支撑杆与光敏元件通过光敏元件支撑杆固定夹连接。
优选的，所述光敏元件与单片机芯片电性连接，且所述单片机芯片电性连接第一步进电机和第二步进电机。
优选的，所述摇臂、支撑杆通过U型固定夹相连接。
优选的，所述铝合金方管内通过有传动主轴，传动主轴连接装置上下部分，带动太阳能转动。
一种自动追踪太阳光的双自由度光伏发电装置及追踪方法，大致包括如下步骤：
步骤1:装置开始进入初始化，光敏元件提供收集的数据提供给单片机芯片处理；
步骤2：接受到数据信号的单片机芯片运行程序，通过控制电性连接的第二步进电机来使蜗杆转动，带动传动主轴转动，从而使太阳能电池板转动，使太阳能电池板能够接受到最大光照。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的光敏元件能够准确地判断太阳光照的方向，并且能自动将太阳能电池板的朝向调至与太阳光方向相同，能够简化其操作流程，而且大大提高了太阳光利用率，因此能够提高太阳能电池板的工作效率，且结构简单，操作方便，经济实用。
2、本发明调整角度所使用的步进电机和蜗轮蜗杆组能够实现其精确地角度控制和相应转动方向的自锁功能，防止因外力因素其太阳能电池板的朝向被随意改变。
3、本发明的制造成本低，将太阳能电池板转化的电能存储在蓄电池中，给其他的电器供电，使用方便，使用寿命久，有良好的经济效益和社会效益，适合推广使用。
附图说明
图1为本发明的侧视示意图；
图2为本发明的轴侧图；
图3为图2中2随动结构处的局部放大图；
图4为图2中4步进电机二固定结构处的局部放大图；
图5为图3、图4中的轴承三视图。
图中：1、太阳能电池板；11、电源箱；12、可固定式万向轮；2、随动装置；21、上方转动板；211、固定板；212、固定底板；22、蜗轮；23、轴承；231、连轴；24、第一步进电机；241、蜗杆；242、第一联轴器；25、传动主轴；251、法兰盘；252、第三轴承座；253、第三轴承座固定台；3、铝合金方管；311、U型固定夹；32、摇臂；321、LED显示屏；33、长螺栓；34、光敏元件支撑杆；341、光敏元件；3411、单片机芯片；342、光敏元件支撑杆固定夹；4、第二步进电机固定机构；41、支撑顶板；411、铝柱支撑轴；412、支撑底板；421、第一轴承座；422、第二轴承座；43、第二步进电机；431、第二步进电机固定座；432、第二联轴器；441、第二蜗杆；442、第二蜗轮。
具体实施方式
为了使本发明所实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和图示，进一步阐述本发明。
如图1、图2所示，所述一种自动追踪太阳光的双自由度光伏发电装置及追踪方法，该装置具有固定底板212、电源箱11、轴承23、蜗轮22、蜗杆241、太阳能电池板1、光敏元件341、第一步进电机24、第二步进电机43、可固定式万向轮12、LED显示屏321，第二步进电机固定板4，铝柱支撑轴411，传动主轴25，所述电源箱11底部安装有可固定式的万向轮12；所述电源箱11的顶部安装有支撑底板412，且所述支撑底板412上固定有铝柱支撑轴411；
如图4所示，所述支撑底板412上还安装有第二步进电机固定座431，且所述第二步进电机固定座431上安装有第二步进电机43，且所述第二步进电机43上的第二蜗杆441与固定在传动主轴25上的第二蜗轮442啮合；所述传动主轴25通过第二轴承座422与支撑底板412固定，且所述传动主轴25上端与第一轴承座421相连接，且所述传动主轴25穿过第一轴承座421与支撑顶板41连接；
如图2、图4所示，所述支撑顶板41上固定有铝合金方管3，且所述铝合金方管3内通过有传动主轴25；所述铝合金方管3中上端固定有U型固定夹311，且所述U型固定夹311与摇臂32连接；所述摇臂32中下端通过一根长螺栓33与固定在铝合金方管3中上端的U型固定夹311相连接，且所述U型固定夹311与铝合金方管3连接；所述摇臂32上端与所述LED显示屏321连接，且所述LED显示屏321与摇臂32相连接；
如图3所示，所述铝合金方管3上端连接有轴承座固定台253，且所述轴承座固定台253上端连接有第三轴承座252，且所述第三轴承座252与法兰盘251连接，且所述法兰盘251与固定底板212相固连；所述固定底板212上安装有第一步进电机24，且所述第一步进电机24与固定底板212通过蜗轮22连接，且所述固定底板212与太阳能电池板1连接；
如图2、图3、图4所示，所述铝合金方管3中上端与光敏元件支撑杆34通过U型固定夹311连接，且所述光敏元件支撑杆34与光敏元件341通过光敏元件支撑杆固定夹342连接；所述光敏元件341与单片机芯片3411电性连接，且所述单片机芯片3411电性连接第一步进电机24和第二步进电机43。
一种自动追踪太阳光的双自由度光伏发电装置及追踪方法的追踪方法，包括如下步骤：
步骤A:装置开始进入初始化，所述光敏元件341提供收集的光学数据提供给单片机芯片3411处理；
步骤B：接受到数据信号的单片机芯片3411运行程序，通过控制电性连接的第一步进电机24和第二步进电机43来使蜗杆241和第二蜗杆441转动，带动传动主轴25转动，从而使太阳能电池板1转动，使太阳能电池板1能够接受到最大光照。
本发明的光敏元件能够准确地判断太阳光照的方向，并且能自动将太阳能电池板的朝向调至与太阳光方向相同，能够简化其操作流程，而且大大提高了太阳光利用率，因此能够提高太阳能电池板的工作效率。
本发明调整角度所使用的步进电机和蜗轮蜗杆组能够实现其精确地角度控制和相应转动方向的自锁功能，防止因外力因素其太阳能电池板的朝向被随意改变。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物。

Claims (4)

1.一种自动追踪太阳光的双自由度光伏发电装置及追踪方法，包括传动主轴(25)，其特征在于：所述传动主轴(25)的上部配合有轴承(23)和法兰盘(251)，所述轴承(23)外部设有第三轴承座(252)，所述第三轴承座(252)上部安装有法兰盘(251)，所述法兰盘(251)上侧通过螺钉连接有底板(212)，所述底板(212)上安装有第一步进电机(24)，所述第一步进电机(24)前侧通过第一联轴器(242)安装有蜗杆(241)，所述蜗杆(241)上部啮合蜗轮(22)，所述蜗轮(22)两侧设有轴承(23)，且所述轴承(23)内侧设有转动板(21)，轴承(23)、转动板(21)与蜗轮(22)通过连轴(231)连接；所述传动主轴(25)下端设有支撑顶板(41)，所述传动主轴(25)底端还配合有轴承(23)，所述轴承(23)外部设有第一轴承座(421)，所述第一轴承座(421)下部还设有第二蜗轮(442)，所述第二蜗轮(442)右侧啮合第二蜗杆(441)，且所述第二蜗杆(441)通过第二联轴器(432)安装于第二步进电机(4)前侧，所述第二蜗轮(442)下侧还设有轴承(23)，所述轴承(23)外部设有第二轴承座(422)，所述第二轴承座(422)固定于其下方的支撑底板(412)，且支撑顶板(41)、轴承(23)、第一轴承座(421)、第二蜗轮(442)、第二轴承座(422)、支撑顶板(41)均安装在传动主轴(25)上；所述支撑顶板(41)与所述支撑底板(412)四周之间设有铝柱支撑轴(411)；所述传动主轴(25)外部还套有铝合金方管(3)，所述铝合金方管(3)中部设有U型固定夹(311)，所述U型固定夹(311)螺栓连接光敏元件支撑杆(34)，所述光敏元件支撑杆(34)顶端安装有光敏原件(341)，所述光敏原件(341)电性连接单片机芯片(3411)；所述传动主轴(25)中下部还设有U型固定夹(311)，所述U型固定夹(311)通过螺栓连接摇臂(32)，所述摇臂(32)另一端安装有LED显示屏(321)。
2.根据权利要求1所述的一种自动追踪太阳光的双自由度光伏发电装置及追踪方法，其特征在于：所述底板(212)固定在传动主轴(25)顶端，且底板(212)与法兰盘(251)固连。
3.根据权利要求1所述的一种自动追踪太阳光的双自由度光伏发电装置及追踪方法，其特征在于：所述蜗轮(22)和蜗杆(241)，第二蜗轮(442)与第二蜗杆(441)均垂直啮合；
4.根据权利要求1所述的一种自动追踪太阳光的双自由度光伏发电装置及追踪方法，其特征在于：所述传动主轴(25)由第二步进电机(43)控制转动，所述第二步进电机(43)电性连接单片机芯片(3411)，所述单片机芯片(3411)还电性连接LED显示屏(321)。
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