CN113467524A - 一种新型的太阳追踪仪 - Google Patents
一种新型的太阳追踪仪 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113467524A CN113467524A CN202110898850.8A CN202110898850A CN113467524A CN 113467524 A CN113467524 A CN 113467524A CN 202110898850 A CN202110898850 A CN 202110898850A CN 113467524 A CN113467524 A CN 113467524A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- camera
- sun
- fresnel lens
- motor
- tracking
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 4
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D3/00—Control of position or direction
- G05D3/12—Control of position or direction using feedback
- G05D3/20—Control of position or direction using feedback using a digital comparing device
Abstract
本发明涉及一种利用太阳光定位追踪太阳的系统装置，特别是一种新型的太阳追踪装置。一种新型的太阳追踪装置包括菲涅尔透镜、摄像头、光电传感器、电机、旋转台、驱动器、光纤转接圈、巴德膜、滤光片、控制芯片构成。整体装置通过钉连接在导轨卡槽之上，仅通过两个电机即可使菲涅尔透镜和摄像头做横向、纵向的两轴联动，始终保持阳光聚焦于摄像头视场中心。通过跟踪采集太阳的光斑图像，计算与视场正中心位置坐标偏差，结合像素点的个数偏差可换算成电机步距角偏差。该方法对基础的要求更加灵活，对传动和驱动装置的载荷大幅降低，可有效地提升追日跟踪精度，成本也可更加低廉，对施工、校准、后期维护都更加便捷。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用太阳光定位追踪太阳的系统装置，特别是一种新型的太阳追踪装置。它能使各种需要接受太阳光的设备时刻以最大面积接受太阳光,从而提高太阳能的利用效率。
背景技术
目前已有很多对太阳进行追踪的装置，跟踪方式可分为两大类：光电跟踪和视日轨迹跟踪。光电跟踪是由光电传感器根据入射光线的强弱变化,将信号反馈到特定电路或计算机，电路或计算机经识别和控制传动装置实现对太阳的跟踪。这种追踪方式时时性好，定位准确且稳定性高，但实现电路较为复杂，成本较高，易受天气影响。而视日运动轨迹跟踪是事先观测记录全年每天太阳的运动轨迹参数，输入到计算机程序，再控制传动装置，实现对太阳的跟踪，这种方式的原理和装置结构较为简单，成本相对较低且可实现全天候的太阳定位，但它对装置的安放位置有较高要求，对不同的纬度需要另加测量且精度较差。这些部件虽然在一定程度上可以提高追踪精度，但成本和耗能会大大提高且不易维护，所以很难大规模推广和应用。因此，针对上述问题提出一种新型的太阳追踪仪。
发明内容
本发明提供了一种新型的太阳追踪仪，采用51单片机为主控芯片，利用DGM85R-ASAA电动机、ASD12A-S驱动器、菲涅尔透镜、摄像头元件，跟踪采集太阳的光斑图像，计算与视场正中心位置坐标偏差，结合像素点的个数偏差可换算成电机步距角偏差。其具有结构简单、控制电路简便、低成本、应用前景高的特点。
本发明实现发明目的采用如下技术方案：
一种新型的太阳追踪仪，由菲涅尔透镜、摄像头、光电传感器、电机、旋转台、驱动器、光纤转接圈、巴德膜、滤光片、控制芯片构成。底部圆环通过钉连接在导轨卡槽之上，水平放置，仅通过电机控制菲涅尔透镜和摄像头做横向、纵向的两轴联动进行追日跟踪，始终保持阳光聚焦出现于摄像头视场中心。
控制芯片对电机及其电机驱动器进行运动脉冲控制来跟踪采集太阳的光斑图像。控制芯片可以与上位机进行串口通信，看到光斑在摄像头视场中心的实时位置。控制芯片还会根据摄像头感光元件所测量的光斑边界信号进行修正计算，其计算结果即为菲涅尔透镜纵向、横向移动速度的修正参数。
有益效果：
本发明与现有太阳追踪结构相比，其有益效果体现在：本发明仅通过菲涅尔透镜和摄像头做横向、纵向的两轴联动即可实现追日跟踪，省去了以往需要整体追日跟踪的机械结构，减少了支架的应力，增加了支架的稳定性。又因为旋转部件质量小、轻薄所以对传动和驱动装置的静载荷、冲击载荷大幅降低，对传动部件的惯量、驱动部件的功率也相应减少。可以有效地提升追日跟踪精度，相较以往聚光装置而言，成本也更加低廉。
另外，因为底部圆环是通过钉连接在导轨卡槽之上，具有相对运动关系。对于基础的要求更加灵活，这对施工、校准、后期维护都更加方便。
附图说明
图1是实验装置结构示意图。
图2是纵向电机的安装位置结构示意图。
图3是横向电机的安装位置结构示意图。
图4是LABVIEW前面板程序图。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明做进一步解释说明。
如图1所示，整个装置由两部分组成，摄像头(1)和菲涅尔透镜(2)通过圆管(3)并列安装在旋转部件(4)上，同时旋转部件(4)通过螺钉(5)固定在圆筒(6)外壁上，圆筒(6)内在横向纵向分别装有一个电动机，电动机(7)的结构有三部分：电动机本体(7)、方形固定件(8)、旋转圆环(9)，纵向电动机(7)的方形固定件(8)通过螺钉(5)固定在圆筒(6)内壁上，安装在与前面的旋转部件(4)共轴的位置。横向电动机(10)的方形固定件(11)通过螺钉固定在底部圆环(12)上并且与底部圆环同心，底部圆环(12)通过钉(13)安装在导轨(14)的卡槽里，可以在导轨上来回滑动，同时旋转部件(4)和圆筒(6)之间可以相互转动。
当太阳光线射入时，打到菲涅尔透镜部件上进行聚光，整体装置水平放置，根据事先编写了程序的控制芯片对横向、纵向的电机及电机驱动器进行运动控制，从而使得旋转部件(4)和圆筒(6)可做横向和纵向的两轴联动进行追日跟踪，通过摄像头在上位机里可以看到光斑的实时位置。随着太阳的运动，菲涅尔透镜也会移动相应的距离将聚光光斑始终保持均匀地聚焦于摄像头感光元件。如图4所示，通过跟踪采集太阳的光斑图像，计算与视场正中心位置坐标偏差，结合像素点的个数偏差可换算成电机步距角偏差。实验结果可通过上位机的LABVIEW软件进行查看。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (5)
1.一种新型的太阳追踪仪，主要由菲涅尔透镜、摄像头、光电传感器、电机、旋转台、驱动器、光纤转接圈、巴德膜、滤光片、控制芯片构成。
2.根据权利要求1所述的一种新型的太阳追踪仪，其特征在于：整体装置通过钉连接在导轨卡槽之上，水平放置，仅通过菲涅尔透镜和摄像头做横向、纵向的两轴联动，始终保持阳光聚焦于摄像头视场中心。
3.根据权利要求1所述的一种新型的太阳追踪仪，其特征在于：所述横向电机带动旋转圆环转动，所述纵向电机带动旋转部件转动，实现菲涅尔透镜和摄像头做横向、纵向的两轴联动。
4.根据权利要求1所述的一种新型的太阳追踪仪，其特征在于：底部圆环是通过钉连接在导轨卡槽上，实现菲涅尔透镜和摄像头沿导轨的直线运动。
5.根据权利要求1所述的一种新型的太阳追踪仪，其特征在于：控制芯片对电机及其电机驱动器进行运动脉冲控制来跟踪采集太阳的光斑图像；控制芯片可以与上位机进行串口通信，看到光斑在摄像头视场中心的实时位置；控制芯片还会根据摄像头感光元件所测量的光斑边界信号进行修正计算，其计算结果即为菲涅尔透镜纵向、横向移动速度的修正参数。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110898850.8A CN113467524B (zh) | 2021-08-05 | 2021-08-05 | 一种新型的太阳追踪仪 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110898850.8A CN113467524B (zh) | 2021-08-05 | 2021-08-05 | 一种新型的太阳追踪仪 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113467524A true CN113467524A (zh) | 2021-10-01 |
| CN113467524B CN113467524B (zh) | 2024-02-13 |
Family
ID=77884228
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110898850.8A Active CN113467524B (zh) | 2021-08-05 | 2021-08-05 | 一种新型的太阳追踪仪 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113467524B (zh) |
Citations (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4419981A (en) * | 1981-07-01 | 1983-12-13 | Kei Mori | Sun tracking apparatus |
| JPH05288980A (ja) * | 1992-04-08 | 1993-11-05 | Motoda Electron Co Ltd | 太陽光の集光装置、並びに、集光拡散装置、及びこれらの装置に使用する太陽光自動追尾用センサ− |
| CN1823247A (zh) * | 2003-05-29 | 2006-08-23 | 森恩基Pty有限公司 | 太阳辐射收集装置 |
| US20100102201A1 (en) * | 2008-10-24 | 2010-04-29 | Emcore Solar Power, Inc. | Solar Tracking for Terrestrial Solar Arrays |
| KR20110014084A (ko) * | 2009-08-04 | 2011-02-10 | (주) 파루 | 태양광 추적 장치 및 그 운용방법 |
| CN102035437A (zh) * | 2010-11-18 | 2011-04-27 | 张国生 | 便携式菲涅尔透镜太阳能自动跟踪发电加热两用装置 |
| CN102073323A (zh) * | 2010-09-29 | 2011-05-25 | 王烈 | 一种全自动跟踪阳光直射方向的太阳能应用方法及其装置 |
| CN102339070A (zh) * | 2011-07-26 | 2012-02-01 | 优太太阳能科技（上海）有限公司 | 太阳能光伏组件姿态调整控制系统 |
| CN102722183A (zh) * | 2012-06-15 | 2012-10-10 | 中国科学院安徽光学精密机械研究所 | 双筒多视场太阳光度计图像跟踪系统及算法 |
| CN103405854A (zh) * | 2013-07-17 | 2013-11-27 | 山东大学 | 一种基于光纤导光的室内日光浴装置及工作方法 |
| US9739505B1 (en) * | 2014-05-17 | 2017-08-22 | Phillip Rudolph Anich | Solar tracking and solar energy collection apparatus and method of using |
| CN107159075A (zh) * | 2017-06-13 | 2017-09-15 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种基于菲涅尔透镜聚光的室外离线式太阳能光催化反应装置 |
| BR102017020510A2 (pt) * | 2017-09-25 | 2018-02-14 | Universidade Federal de Uberlândia | Sistema de geração de energia elétrica modular utilizando concentrador solar por lentes de fresnel |
| CN108507203A (zh) * | 2018-06-03 | 2018-09-07 | 上海极矩教育科技有限公司 | 跟踪太阳式光纤导光系统及方法 |
| CN108981200A (zh) * | 2018-08-10 | 2018-12-11 | 安徽理工大学 | 一种基于菲涅尔透镜的聚光装置 |
| JP2020193966A (ja) * | 2019-04-04 | 2020-12-03 | 株式会社ユピテル | システム等 |
| US20210159847A1 (en) * | 2018-04-13 | 2021-05-27 | Solar Avances Y Sistemas De Energía, S.L. | Tracking device |
-
2021
- 2021-08-05 CN CN202110898850.8A patent/CN113467524B/zh active Active
Patent Citations (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4419981A (en) * | 1981-07-01 | 1983-12-13 | Kei Mori | Sun tracking apparatus |
| JPH05288980A (ja) * | 1992-04-08 | 1993-11-05 | Motoda Electron Co Ltd | 太陽光の集光装置、並びに、集光拡散装置、及びこれらの装置に使用する太陽光自動追尾用センサ− |
| CN1823247A (zh) * | 2003-05-29 | 2006-08-23 | 森恩基Pty有限公司 | 太阳辐射收集装置 |
| US20100102201A1 (en) * | 2008-10-24 | 2010-04-29 | Emcore Solar Power, Inc. | Solar Tracking for Terrestrial Solar Arrays |
| KR20110014084A (ko) * | 2009-08-04 | 2011-02-10 | (주) 파루 | 태양광 추적 장치 및 그 운용방법 |
| CN102073323A (zh) * | 2010-09-29 | 2011-05-25 | 王烈 | 一种全自动跟踪阳光直射方向的太阳能应用方法及其装置 |
| CN102035437A (zh) * | 2010-11-18 | 2011-04-27 | 张国生 | 便携式菲涅尔透镜太阳能自动跟踪发电加热两用装置 |
| CN102339070A (zh) * | 2011-07-26 | 2012-02-01 | 优太太阳能科技（上海）有限公司 | 太阳能光伏组件姿态调整控制系统 |
| CN102722183A (zh) * | 2012-06-15 | 2012-10-10 | 中国科学院安徽光学精密机械研究所 | 双筒多视场太阳光度计图像跟踪系统及算法 |
| CN103405854A (zh) * | 2013-07-17 | 2013-11-27 | 山东大学 | 一种基于光纤导光的室内日光浴装置及工作方法 |
| US9739505B1 (en) * | 2014-05-17 | 2017-08-22 | Phillip Rudolph Anich | Solar tracking and solar energy collection apparatus and method of using |
| CN107159075A (zh) * | 2017-06-13 | 2017-09-15 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种基于菲涅尔透镜聚光的室外离线式太阳能光催化反应装置 |
| BR102017020510A2 (pt) * | 2017-09-25 | 2018-02-14 | Universidade Federal de Uberlândia | Sistema de geração de energia elétrica modular utilizando concentrador solar por lentes de fresnel |
| US20210159847A1 (en) * | 2018-04-13 | 2021-05-27 | Solar Avances Y Sistemas De Energía, S.L. | Tracking device |
| CN108507203A (zh) * | 2018-06-03 | 2018-09-07 | 上海极矩教育科技有限公司 | 跟踪太阳式光纤导光系统及方法 |
| CN108981200A (zh) * | 2018-08-10 | 2018-12-11 | 安徽理工大学 | 一种基于菲涅尔透镜的聚光装置 |
| JP2020193966A (ja) * | 2019-04-04 | 2020-12-03 | 株式会社ユピテル | システム等 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| FEI XIE: "Simulation and Analysis of Computer Control Tracking System Based on Solar Geometric for Fresnel Lenses Concentration Photovoltics", 2011 THIRD INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT HUMAN-MACHINE SYSTEMS AND CYBERNETICS, pages 102 - 104 * |
| 郎宁: "新型太阳能温差发电装置的研究", 科技展望, pages 85 - 88 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113467524B (zh) | 2024-02-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102495640B (zh) | 太阳能发电站的定日镜校准方法及校准系统 | |
| CN102980313A (zh) | 太阳能塔式光热电站的定日镜误差校正系统和方法 | |
| KR100780571B1 (ko) | 현가장치를 이용한 태양 추적장치 | |
| CN1304796C (zh) | 大型防风自动跟踪太阳采光装置 | |
| CN102354226B (zh) | 太阳能发电站的定日镜校准系统及校准方法 | |
| CN103309361A (zh) | 一种定日镜的跟踪瞄准控制方法及其装置 | |
| CN103034248B (zh) | 复合凸透镜采光结合四象限感光器的阳光追踪探测装置 | |
| US20160301357A1 (en) | Solar tracker and solar energy collection system | |
| CN112880819A (zh) | 一种单传感器多功能太阳辐射测量装置及其测量方法 | |
| CN102707731A (zh) | 太阳能跟踪器 | |
| CN202870630U (zh) | 一种多平面镜聚光太阳能跟踪系统 | |
| CN113467524A (zh) | 一种新型的太阳追踪仪 | |
| CN115046634A (zh) | 一种新型的全光纤月亮追踪仪 | |
| CN101937236B (zh) | 太阳能板控制方法 | |
| CN205193600U (zh) | 三点定位太阳能自动跟踪装置及其控制系统 | |
| CN107368101B (zh) | 一种基于追日传感器的定日镜装置及工作方法 | |
| JP3128040U (ja) | 光源追尾装置 | |
| CN1167917C (zh) | 太阳光光纤采光照明装置 | |
| CN202394123U (zh) | 一种太阳跟踪定向反光镜的控制系统 | |
| CN202975841U (zh) | 复合凸透镜采光结合四象限感光器的阳光追踪探测装置 | |
| CN203894639U (zh) | 一种自动日光追光定位装置及定位系统 | |
| CN105929853A (zh) | 一种基于光纤阵列的太阳跟踪装置 | |
| CN102749934A (zh) | 一种太阳光自动跟踪器 | |
| CN105786026A (zh) | 采用记忆式太阳能跟踪控制器的碟式聚光系统 | |
| CN103135601A (zh) | 一种根据太阳角度变化定向跟踪反光镜的控制系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |