CN201837898U - 太阳能自动跟踪装置 - Google Patents

Abstract

太阳能自动跟踪装置，底座上设有两个电机，电机通过连接构件与模板连接，模板上连有载体；载体内安装有激光指示器和光源检测装置，载体内还设有挡板，载体内部还设有检测电路和控制电路。本实用新型一种太阳能自动跟踪装置，具有全天候、全自动、成本低、性价比高、跟踪精度高等优点，充分保证了太阳光源直射的实时性，大大减少了光源能量的浪费。

Description

太阳能自动跟踪装置

技术领域

本实用新型涉及一种自控装置，特别是一种太阳能自动跟踪装置。

背景技术

当下随着电力紧缺，环境问题日益突出，新能源的发展逐渐被提上日程，在这个过程中能源的利用显得尤为重要；世界能源日趋枯竭，可再生能源的开发和利用前景广阔，成为未来能源的焦点。太阳能作为一种清洁无污染的能源 , 发展前景非常广阔。以太阳能电池板吸收光能为例，在这个领域较成熟的产品均存在一个成本高、资源利用低的问题。如赤道架型光源自动跟踪系统等自动跟踪系统成本太高。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种太阳能自动跟踪装置，解决现有太阳能自动跟踪系统成本高、资源利用低的问题，具有全天候、全自动、成本低、性价比高、跟踪精度高等优点。

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是这样实现的：太阳能自动跟踪装置，底座上设有两个电机，电机通过连接构件与模板连接，模板上连有载体；

载体内安装有激光指示器和光源检测装置，载体内还设有挡板，载体内部还设有检测电路和控制电路。

载体内部由两个呈的十字交叉挡板分为四个部分。

载体采用圆柱筒。

光源检测装置采用光敏三极管。

光源检测装置上还设有遮光装置。

本实用新型一种太阳能自动跟踪装置的有益效果如下：

1、圆柱筒作为载体就是为了能够很好挡住外界的干扰光，在一定的长度圆筒里放置光源检测装置，如光敏三极管就使得光线必须在一个恰好的入射角度射入才有最大的光强，那么入射位置的变化总是很小，但是光强变化也会很大，这样就可以加强传感器的灵敏度。

2、载体内部由两呈的十字交叉挡板分为四个部分，多个光源检测装置，能够很好的区别不同位置的光强，入射进来的光只要位置有一个很微小的变化，由于挡板的存在，就会很明显的把光线挡住，多个不同位置的光源检测装置产生明显的电压差异，有助于提高整个系统的响应灵敏程度。

3、光源检测装置采用光敏三极管，具有电流放大作用，灵敏度高。

4、光源检测装置上还设有遮光装置，能克服外界光的干扰。

5、具有全天候、全自动、成本低、性价比高、跟踪精度高等优点，充分保证了太阳光源直射的实时性，大大减少了光源能量的浪费。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型载体俯视图；

图3为本实用新型电机驱动电路图；

图4为本实用新型信号检测电路图；

图5为本实用新型系统结构图。

具体实施方式

太阳能自动跟踪装置，底座1上设有两个电机2，2’，电机2，2’通过连接构件与模板3连接，模板3上连有载体4；

载体4内安装有激光指示器6和光源检测装置7，载体4内还设有挡板5,5’， 载体4内部还设有检测电路和控制电路。

所述载体4内部由两个呈的十字交叉挡板5,5’分为四个部分。

所述载体4采用圆柱筒。

所述光源检测装置7采用光敏三极管。

所述光源检测装置7上还设有遮光装置，如硬质黑管。

1、电机2，2’的选择：

本装置涉及到激光指示器6的指引，所以电机2，2’的选择会影响到跟踪的精确程度。

方案①：选择两相步进电机，步进电机的特点是可以精确控制电机选择步数和角度，驱动采用专门的驱动电路或者驱动器。

方案②：选择舵机，舵机可以直接用PWM波控制，利用16位定时计数器可以设置十分精准的占空比，从而让舵机转过精确的角度。

方案③：选择减速直流电机，直流减速电机就是直流电机加上齿轮达到线速度的减弱，加大了负载能力，并且通过机械上圆周运动，让电机2，2’较快的旋转速度变为较小的偏转角度，达到精准控制的效果，驱动芯片采用L298的典型直流电机驱动电路。考虑到精度的要求，本实用新型太阳能自动跟踪装置优先采用减速直流电机，辅助独特机械结构的方法，达到较高精度定位。

2、光源检测装置7的选择：

方案①：光电池，利用光伏效应制成的检测光辐射的器件，能将可见光转化为直流电，电压随光强变化灵敏。

方案②：光敏电阻，纯阻性元件，两端电压随光照强度的变化明显，受外界白光干扰较为明显,其参数上有着一个30ms的光电响应时间，可能会对测量采样的响应效率产生影响。

方案③：光敏三极管，具有电流放大作用，灵敏度高。

由于感光元件必须要有一个合适的灵敏度，本实用新型太阳能自动跟踪装置优先采用光敏三极管。

3、电机2，2’驱动电路：

本实用新型太阳能自动跟踪装置需要将激光指示器6上下左右移动来实现对光源的准确跟踪与定位，故采用两路电机2，2’控制。采用L298驱动电路控制，如图3所示。对于单片机控制只需要输出不同占空比的PWM波就可以做到电机2，2’的迅速调速。由于电机2，2’转动不能过快，减速直流电机过慢的速度会使得带载能力下降。

本实用新型太阳能自动跟踪装置的优化方案是采用电机2作为一个中心，沿Y轴方向带动一个长形模板3做一个弧线的运动，电机2上套上轮轴，这样电机转动多圈的距离在激光指示器6端只会产生一个很小的距离。电机2转20圈，整个模板3会移动35度的角度。

电机2与模板3通过连接构件连接，电机2’带动模板3在X轴方向运动，如图1所示。

4、信号检测电路：

整个检测电路是通过比较器接收X轴方向和Y轴方向的2个光敏三极管产生的电压量，正是放置于载体4，如圆筒的内部才会使得2个光敏三极管由于明显的光强变化使得电压差异大，容易通过比较器产生开关量0、1，输出控制电机2,2’转动的信号。

在两个垂直的挡板5,5’两侧各装两个光敏三极管A、B和C、D，如图2所示。将光信号转化为电信号，当光源在水平位置移动的时候，LM339的Pin4, Pin5端的电压值随即改变，并比较产生开关量1,0，再送入第二级的LM339进行反向处理后送入L298的IN1、IN2端，如图4所示。该信号检测是横向的信号检测，纵向检测类似。为了克服外界光的干扰，在光敏三极管外部套上硬质黑管。

5、系统设计：

如图5所示，本太阳能自动跟踪装置系统用光敏三极管将光信号转化为电信号，直接送入电压比较器比较，产生开关量1，0。从而判断光源的左右或上下位置；由此开关量直接控制电机2,2’正反转，带动激光指示器6寻找光源。由于直流减速电机2,2’的惯性下，启停迅速。

单片机仅仅是发出2路PWM波，来限定电机2,2’的速度。软件消除电机2,2’抖动的方法就是将输入到L298 IN端口的某一路加到单片机的I/O口，通过对I/O口的扫描，，当I/O口电平不一致某个计数变量+1，否则-1，这样结合实际的调试确定几个结果，不同结果改变占空比，需要大范围定位时加速，需要精准位置时慢慢降速，抖动将不再明显，精度提高。

测试数据：

 首次使用本太阳能自动跟踪装置有一个校正的过程。将该装置放置于光源前，让其自动寻找光源，装置在第一次的校正的过程中，是会自动找到光源点的，但是由于激光指示器6安装的偏差，可能会使得激光指示器6所标记的位置方向并不是完全准确的光源方向。这个时候当装置确定位置停下来后，可以微调激光指示器6的位置，找准激光指示器6指示光源的位置。校正后再进行一次这样的操作，检查一下是否满足要求，一直到能够准确定位为止。装置在校正后可以开始正常使用，移动光源的位置，无论是X方向或在Y方向，光源都应该可以被准确的跟踪。

Claims (5)

1.太阳能自动跟踪装置，其特征在于：底座（1）上设有两个电机（2，2’），电机（2，2’）通过连接构件与模板（3）连接，模板（3）上连有载体（4）；

载体（4）内安装有激光指示器（6）和光源检测装置（7），载体（4）内还设有挡板（5,5’）， 载体（4）内部还设有检测电路和控制电路。

2.根据权利要求1所述的太阳能自动跟踪装置，其特征在于：载体（4）内部由两个呈的十字交叉挡板（5,5’）分为四个部分。

3.根据权利要求1或2所述的太阳能自动跟踪装置，其特征在于：载体（4）采用圆柱筒。

4.根据权利要求1所述的太阳能自动跟踪装置，其特征在于：光源检测装置（7）采用光敏三极管。

5.根据权利要求1或4所述的太阳能自动跟踪装置，其特征在于：光源检测装置（7）上还设有遮光装置。

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