CN201234228Y - 便携式双摇杆跟踪太阳发电系统 - Google Patents

Abstract

一种便携式双摇杆跟踪太阳发电系统，含有机箱、双摇杆机构、倾角调节装置、传感器、蓄电池等，具有太阳高度角和仰俯角跟踪功能。所述的机箱上平行安装有两个交叉成近似“X”形的双摇杆机构，两双摇杆机构的连杆以杆件固联，形成一长方形框架，框架上安装太阳能电池板，两双摇杆机构的机架与机箱构成可平行于机箱上表面运动的移动连接，该移动连接有两个固定位置，即双摇杆机构支撑起电池板跟踪太阳运动的位置和转移发电装置时电池板平放在机箱上表面的非跟踪位置；所述的倾角调节装置为一螺旋机构；所述的机箱上安装有极限位置、太阳光线和方位角传感器，电池板上安装有太阳仰俯角传感器。该系统结构简单、便携、节能，运行稳定，利于推广。

Description

便携式双摇杆跟踪太阳发电系统

一、技术领域

本实用新型涉及一种提高太阳能利用效率的装置，特别是涉及一种利用双摇杆机构跟踪太阳的太阳能发电装置。

二、技术背景

随着社会的发展、科学技术的进步、能源危机的出现以及生态环境的恶化，人们对太阳能的利用日趋普遍。长期以来，世界能源主要依靠石油和煤炭等矿物燃料，而这些矿物为一次性不可再生资源，储量有限，而且燃烧时产生大量的二氧化碳，造成地球气温升高，生态环境恶化。据国际能源机构预测，人类正面临矿物燃料枯竭及生态恶化的严重威胁。这种全球性的能源危机，迫使各国政府投入大量的人力和财力，研究和开发新能源，如核能、风能、水能、太阳能等。特别是太阳能作为一种“清洁能源”，取之不尽，用之不竭，是极具开发潜能的能源。

太阳能的显著特点是低密度、间歇性、空间分布不断变化，这就对太阳能的收集和利用提出了更高的要求。尽管相继研究出系列的太阳能装置如太阳能热水器、太阳能干燥器、太阳能电池等等，但太阳能的利用还远远不够，究其原因，主要是利用率不高。如何最大限度的提高太阳能的利用率，是迫切需要解决的问题。

解决这一问题应从两个方面入手，一是提高太阳能装置的能量转换率，二是提高太阳能的接收效率。前者属于能量转换领域，目前约为20％左右，可从材料、形状、布置方式等方面加以研究；太阳跟踪装置着重解决提高太阳能接收效率问题。

不管哪种太阳能利用设备，如果它的太阳能接收器材能始终保持与太阳光垂直，就可以在有限的使用面积内收集更多的太阳能。但是太阳相对于地球每时每刻都在运动着，生活在北半球的人们可以感觉到太阳并不是单纯的由低到高、再由高到低的运动，而是伴随着由东到南、由南到西运动(南半球由东到北、由北到西运动)，要想让太阳能利用器材的工作面始终垂直太阳光线，就必须采取措施。香港大学的KPCheung和SCMHui教授研究了太阳光照角度与太阳能接收率的关系，结果表明：太阳的跟踪与非跟踪，能量的接收效率相差37.7％。高精度跟踪太阳可使接收器材的接收率大大提高，进而可以提高太阳能装置的太阳能利用率。

三、实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述问题，提出一种结构简单、省力节能，运行稳定、精确、基于双摇杆机构跟踪太阳的太阳能发电系统。

本实用新型的内容是：一种便携式双摇杆机构跟踪太阳发电系统，含有机箱、交叉双摇杆机构、倾角调节装置、传感器、蓄电池及单片机等，具有太阳高度角和仰俯角跟踪功能，其特征是：所述的机箱上面安装有跟踪太阳高度角的两个平行的交叉双摇杆机构；所述的交叉双摇杆机构含有两个安装成近似“X”形状的摇杆；所述的两双摇杆机构的连杆以杆件固联，形成一长方形框架，长方形框架上安装太阳能电池板，两双摇杆机构的机架与机箱构成可平行于机箱上表面运动的移动连接，该移动连接的两端形成两个固定位置；所述的交叉双摇杆机构连接有动力驱动装置；所述的倾角调节装置为一螺旋机构；所述的机箱上安装有太阳光线传感器、仰俯角传感器和极限位置传感器；所述的电池板上安装有太阳高度角传感器。

所述的两个交叉双摇杆机构能够在摇杆转动90度时就可以实现连杆180度的位置改变。

所述的机箱为一长方形箱体，内置蓄电池、充放电控制器、单片机、双摇杆机构跟踪动力驱动装置；所述的机箱下面有四个可以收放的管脚；所述的机箱侧面有供输出的电源插座；所述的机箱两侧面各有一滑道与双摇杆机构构成移动连接，滑道两端是两个固定位置，一个固定位置为双摇杆支撑起太阳能电池板跟踪太阳运动的位置；另一个固定位置为转移发电系统时电池板平放在箱体上表面的非跟踪位置；

所述的双摇杆机构的动力驱动装置为步进电机。

所述的双摇杆机构与步进电机之间设有带有自锁功能的蜗轮蜗杆传动装置。

所述的高度角传感器、仰俯角传感器和太阳光线传感器均为光敏传感器；所述的极限位置传感器为接触开关传感器，上述传感器通过导线连接单片机，单片机通过导线连接所述的蓄电池。

本实用新型的有益效果：

1、结构简单、省力、节能

该实用新型的跟踪太阳仰俯角的装置为一螺旋机构，跟踪太阳高度角的为交叉双摇杆机构，结构都很简单。交叉双摇杆机构还具有在摇杆转动90度时就可以实现连杆180度位置改变的功能，使得太阳能电池板的行程扩大一倍；在太阳光线传感器和单片机时钟的作用下，装置在非工作时间或虽然在工作时间但不具备工作条件时不启动，避免无谓的动力消耗；这些措施均具有显著的省力和节能效果。

2、方便携带

需要转移时只要把机箱下面支撑的管脚收起，把交叉双摇杆机构的机架移动到非跟踪位置，太阳能电池板就可以平贴在机箱的上面，整个发电系统就可以像一个背包一样，携带非常方便。

3、运行精确

该实用新型的驱动装置为步进电机，可以实现精确跟踪。另外在摇杆机构与动力之间设有带有自锁功能的蜗轮蜗杆传动装置，能够防止外界干扰(如风力)破坏跟踪精度。

4、使用面广

该发电系统可供野战部队、野外调查、旅游、探险等生存在不方便取电环境的人群使用，也可以应用在无人值守的野外用电设备方面，能够满足不同的太阳能使用用户的需求。另外该装置结构简单有效，制造成本低，维护简便，有利于该系统的推广使用。

四、附图说明

图1～图3为便携式双摇杆跟踪太阳发电系统跟踪时的结构示意图

图4为便携式双摇杆跟踪太阳发电系统收起时的结构示意图

五、具体实施方式

实施例一：参见图1～图3，图中为一种便携式双摇杆跟踪太阳发电系统，含有机箱1、安装在机架1上的主动摇杆2、被动摇杆3、太阳能电池板4、支撑板5、调节仰俯角的螺旋6、蓄电池及控制系统7和带动螺旋转动的齿轮8等。所述的机箱1为一长方形箱体，内置蓄电池、充放电控制器、单片机、双摇杆机构跟踪动力驱动装置(步进电机)；所述的机箱侧面有供输出的电源插座；所述的机箱两侧面各有一滑道与双摇杆机构构成移动连接，滑道两端是两个固定位置，一个固定位置为双摇杆支撑起太阳能电池板跟踪太阳运动的位置(位置A)；另一个固定位置为转移发电系统时电池板平放在箱体上表面的非跟踪位置(位置B)；所述的双摇杆机构由主动摇杆2、被动摇杆3、固定太阳能电池板4的框架之一边组成的连杆、机箱1的一个侧面组成的机架形成，与之相对应的还有一个主动摇杆、一个被动摇杆、一个固定太阳能电池板4的框架之另一边组成的连杆、一个机箱1的另一个侧面组成的机架形成的双摇杆机构，两个双摇杆机构相互平行，尺寸也完全一样，交叉安装成近似“X”形状，共同支撑起太阳能电池板(如图1)；所述的两个双摇杆机构的主动摇杆与一根轴固联，轴通过轴承与机箱的两个侧面相连，用步进电机带动该轴转动；所述的两个双摇杆机构的被动摇杆与另一根轴固联，该轴通过轴承与机箱的两个侧面相连；所述的两个双摇杆机构的连杆由固定太阳能电池板的长方形框架代替，通过轴承分别与主动摇杆和被动摇杆上端的四个端头连接；所述的仰俯角调节机构由支撑板5、螺旋6和带动螺旋转动的齿轮8组成，支撑板5与螺旋6通过铰链连接，齿轮8由步进电机带动，通过齿轮带动螺旋6上下运动(如图3)；所述的高度角传感器、仰俯角传感器和太阳光线传感器均为光敏传感器；所述的机箱上安装有太阳光线传感器、仰俯角传感器和极限位置传感器；所述的电池板上安装有太阳高度角传感器；所述的极限位置传感器为接触开关传感器，上述传感器通过导线连接单片机。

当便携式双摇杆跟踪太阳发电系统准备工作时，把箱体按长度方向东西放置，双摇杆机构的被动摇杆3的下端固定在箱体的位置A，太阳能电池板竖直面向东方，仰俯角调节机构根据当地的纬度和季节调节好倾斜角度。当时间达到设定的工作时间时(如8时至18时)，单片机判断来自太阳光线传感器的信号，如果满足工作条件(有阳光)，交叉双摇杆机构的主动摇杆开始转动，交叉双摇杆机构4上安装的太阳高度角传感器探测太阳高度，当太阳高度角传感器探测到太阳高度时，交叉双摇杆机构停止，此时太阳能电池板的表面正对着太阳，太阳光线与太阳能电池板表面垂直，达到最大限度利用太阳能的目的。

实施例二：实施例二与实施例一基本相同，相同之处不重述，不同之处为实施例二中所述的摇杆框与步进电机之间设有带有自锁功能的蜗轮蜗杆传动装置；该传动装置的具体结构未在附图中画出。

实施例三：当便携式双摇杆跟踪太阳发电系统需要转移时，被动摇杆3的下端从位置A移动到位置B并加以固定，此时交叉双摇杆机构完全收放在机箱内，太阳能电池板平放在机箱的上面，仰俯角调节机构也完全收放在机箱里面，形成类似一个长方形的箱子(如图4)，携带非常方便。

上述实施例中太阳光线传感器、太阳高度传感器、太阳仰视角传感器的选择和安装位置未作限定，只需满足工作要求即可。

Claims (8)

1.一种便携式双摇杆机构跟踪太阳发电系统，含有机箱、交叉双摇杆机构、倾角调节装置、传感器、蓄电池及单片机等，具有太阳高度角和仰俯角跟踪功能，其特征是：所述的机箱上面安装有跟踪太阳高度角的两个平行的交叉双摇杆机构；所述的交叉双摇杆机构连接有动力驱动装置；所述的仰俯角调节装置为一螺旋机构；所述的机箱上安装有太阳光线、太阳仰俯角传感器和极限位置传感器；所述的电池板上安装有太阳高度角传感器。

2.根据权利要求1所述的便携式双摇杆机构跟踪太阳发电系统，其特征是：所述的交叉双摇杆机构含有两个平行安装成近似“X”形状的摇杆。

3.根据权利要求1所述的便携式双摇杆机构跟踪太阳发电系统，其特征是：所述的两个交叉双摇杆机构能够在摇杆转动90度时就可以实现连杆180度的位置改变。

4.根据权利要求3所述的便携式双摇杆机构跟踪太阳发电系统，其特征是：所述的两双摇杆机构的连杆以杆件固联，形成一长方形框架，长方形框架上安装太阳能电池板。

5.根据权利要求1所述的便携式双摇杆机构跟踪太阳发电系统，其特征是：所述的机箱为一长方形箱体，内置蓄电池、充放电控制器、单片机、双摇杆机构跟踪动力驱动装置；所述的机箱下面沿长度方向一侧有一个可以收放的支撑板；所述的机箱侧面有供输出的电源插座；所述的机箱两侧面各有一滑道与双摇杆机构构成移动连接，滑道两端是两个固定位置，一个固定位置为双摇杆支撑起太阳能电池板跟踪太阳运动的位置(位置A)；另一个固定位置为转移发电系统时电池板平放在箱体上表面的非跟踪位置(位置B)。

6.根据权利要求1所述的便携式双摇杆机构跟踪太阳发电系统，其特征是：所述的双摇杆机构的动力驱动装置为步进电机。

7.根据权利要求1所述的便携式双摇杆机构跟踪太阳发电系统，其特征是：所述的双摇杆机构与步进电机之间设有带有自锁功能的蜗轮蜗杆传动装置。

8.根据权利要求1所述的便携式双摇杆机构跟踪太阳发电系统，其特征是：所述的高度角传感器、仰俯角传感器和太阳光线传感器均为光敏传感器；所述的极限位置传感器为接触开关传感器，上述传感器通过导线连接单片机，单片机通过导线连接所述的蓄电池。

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