CN202127377U - 一种太阳能电池板装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能电池板装置，包括太阳能电池板、支架，还包括光电传感器，控制芯片，以及由电机驱动的、可使太阳能电池板在不同方向旋转的转动机构；所述光电传感器连接控制芯片的输入端，所述控制芯片的输出端连接电机的驱动电路。本实用新型可以实现全方位自动跟踪太阳光，大大提高太阳能的转化率，而且装置的兼容性强、可靠性好，可以给用户带来更多的便利和实惠。

Description

一种太阳能电池板装置

技术领域

本实用新型涉及太阳能转换技术领域，具体地说，涉及一种自动跟踪太阳光的太阳能电池板装置。

背景技术

太阳能是一种取之不尽、用之不竭的能源，是目前前景很广阔的绿色能源，且已被广泛应用于工农业生产与家用电器当中。例如，在空调制冷技术领域中使用太阳能技术，将太阳光吸收转化为电能，将一定面积的太阳能电池板固定在金属支架上，利用太阳能电池板吸收阳光的能量转化成电能，通过逆变器升压后给变频空调供电，同时配备蓄电池储存多余的电能，这种固定式太阳能电池板的局限性在于太阳能电池板不能随太阳的运转进行同步转动，由于不能持续保持太阳能电池板与太阳光垂直，造成太阳能的利用率在一定程度上受到影响。

太阳能的吸收效率在很大程度上由太阳能电池板与光线的入射角度决定，阳光被太阳能电池板所吸收时，若太阳能电池板不能自动跟踪太阳的正射角，将使太阳能电池板吸收太阳的光能大打折扣。目前，有的电池板能够自动跟踪太阳光，但因其频繁启动或停止电机，使电机的使用寿命大大减小，在维修方面带来一定的麻烦与费用外，也给人们的生产、生活带来一定的影响。

实用新型内容

本实用新型所解决的问题是：克服上述现有技术的不足，设计一种能自动根据太阳光方向来调整太阳能电池板朝向的具有全方位自动跟踪功能的太阳能电池板装置，有效提高太阳能的利用率。

本实用新型所采用的技术方案是：一种太阳能电池板装置，包括太阳能电池板、支架，还包括光电传感器，控制芯片，以及由电机驱动的、可使太阳能电池板在不同方向旋转的转动机构；所述光电传感器连接控制芯片的输入端，所述控制芯片的输出端连接电机的驱动电路。

所述太阳能电池板的正面上设置有光电传感器，所述太阳能电池板的背面也设置有光电传感器。

所述太阳能电池板的背面分别在东、面、西、北方向各设置一个光电传感器。

所述太阳能电池板的背面设有导轨，导轨内设有相适配的滑块，所述光电传感器固定在滑块上。

在太阳能电池板的背面沿东、面、西、北方向对称设置有导轨。

所述支架上设有三条或以上的拉索，拉索的一端连接固定基面。

所述支架上设有过线孔。

本实用新型的有益效果是：本实用新型解决了除此之外的一些自动跟踪太阳光的电池板装置在无光源可利用的情况下仍工作而损耗电能的问题，实现了太阳能利用的最大化。

本实用新型减少了步进电机启动和停止运行的次数，有效地减少了误动作和延长了步进电机的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型太阳能电池板装置的电路原理框图；

图2是本实用新型太阳能电池板装置的结构示意图；

图3是图2的A部放大图；

图4是本实用新型的太阳能电池板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1所示，本实用新型的太阳能电池板装置的工作原理是：在电池板的背面的东西南北四个边沿上各装有一个光电传感器(分别为V1、V2、V3、V4)，光电传感器连接到CPU的输入端，CPU的输出端还连接有V1、V2、V3、V4的驱动电路，每一个驱动电路分别连接有步进电机，可控制电池板向东西南北方向转动。当其中某个光电传感器不能感应到太阳光，这样光电传感器的集电极与发射极之间相当于开路，CPU的四个I/O口都均为低电平；如果当太阳在某一时刻使其中的一个光电传感器导通，那么就说明此光电传感器暴露在阳光下，太阳能电池板没有正对着太阳，CPU根据检测到的四个I/O口的状态来确定运行东、南、西、北方向的步进电机，一旦检测到四个I/O口都均为低电平，则停止步进电机的运行。

我们知道，太阳光的照射角度是随着时间的不同而不同的。如果太阳能电池板固定在某个角度，随着太阳照射角度的变化，电池板无法始终保持与太阳光垂直，使得转换效率偏低。针对这种固定方式电池板的缺点，我们利用光电传感器输出电平与光强的关系特性，将太阳光线与板面之间角度的变化转化成电学量的变化，通过逻辑运算，转换为电机的旋转角度输出，驱动电动机做出相应反应，保证电池板板面始终与光线垂直，达到太阳光的最大利用率。

参见图2-4，自动跟踪太阳光的太阳能电池板装置由太阳能电池板1、支架4、转动机构3、光电传感器(图2中标号2、21、22表示光电传感器的安装位置，图4中，标号2、21、22、23、24表示光电传感器的安装位置)、驱动电机、驱动电路组成，其中，驱动电机包括在电池板下方按东西南北方向设置的四个步进电机，转动机构3内设有分别与四个步进电机轴连接的旋转装置，由东、南、西、北方向设置的步进电机控制，使电池板1在各个方向上转动。为了使太阳能电池板1稳固在放置在固定基面上，在支架4上设有三条拉索5，拉索5的一端连接固定基面6。支架4上设有步进电机电源线、光电传感器电源线的过线孔41。

在太阳能电池板1的正面中心位置设置有光电传感器V5、在太阳能电池板背面的东、南、西、北四个边上设置四个光电传感器，分别为V1、V2、V3、V4。有阳光时，太阳能电池板的正面的光电传感器输出高电平至CPU，此时CPU控制各驱动电路为可工作状态。在电池板1正对着阳光工作时，太阳能电池板背面的四个光电传感器没有暴露在太阳光之下，则全部输出低电平至CPU，此时步进电机不工作。当太阳光直射方向改变、电池板没有正对着阳光工作时，电池板背面的相应光电传感器则输出高电平至CPU，CPU则控制相应的步进电机工作，调节电池板至太阳光直射方向后，步进电机停止工作。

在阴天或晚上时，太阳能电池板的正面中心位置的光电传感器输出低电平至CPU，此时CPU控制步进电机为不工作状态，避免了电池板在没有太阳照射时损耗电能的问题，有效地减少了电能的损耗。我们将光电传感器的高电平输出定义为1，低电平输出定义为0，则各步进电机的驱动规则参见下表：

如果太阳光与太阳能电池板之间有一定的角度，那么一定有其中的一只或两只暴露在太阳光下，光电传感器在没有暴露在太阳光之下时，V1～V4均输出低电平“0”，一旦四只中的一只或两只暴露在太阳光下，根据光电传感器的特性使之处于导通状态，由于光电传感器的集电极电阻比较小，只有发射极电阻的1/10，所以它输出高电平“1”，CPU一旦检测到了这个信号，CPU就控制驱动电路来驱动步进电机运行。比如：东边的光电传感器暴露在太阳光下，CPU就控制驱动电路1来驱动东边的步进电机，使步进电机按顺时针或逆时针方向旋转，使之暴露在太阳光下的光电传感器输出为低电平才停止动作。同理，如果同时有两只暴露在太阳光下，比如东、南方向的光电传感器同时暴露在太阳光下，那么先调节东边的步进电机，使东边的光电传感器输出为低电平，然后再调节南边的步进电机，使南边的光电传感器输出为低电平。这样就达到了太阳能电池板直对太阳光的方向，使太阳能电池板最大限度地利用了太阳的光能。

太阳能电池板的正面中心的光电传感器V5的作用是用来鉴别是白天还是晚上、晴天还是阴天，所以如果V5输出的是低电平，则说明太阳光线弱甚至没有太阳光，则所有步进电机不动作，避免步进电机误动作，延长步进电机的使用寿命。

在太阳能电池板的背面沿东、面、西、北方向对称设置有导轨。导轨内设有相适配的滑块，光电传感器固定在滑块上，因此，光电传感器在实际使用的过程中任意调节位置，当想让光电传感器早一点感受到太阳光，可以把光电传感器移至靠电池板边缘，如果想让光电传感器晚一点感受到太阳光，就可以把光电传感器往中心靠一点，这样可以减少步进电机的频繁动作，只有当太阳光与太阳能电池板成的角度比较大时，才需要步进电机动作。

Claims (7)

1.一种太阳能电池板装置，包括太阳能电池板、支架，其特征在于：还包括光电传感器，控制芯片，以及由电机驱动的、可使太阳能电池板在不同方向旋转的转动机构；所述光电传感器连接控制芯片的输入端，所述控制芯片的输出端连接电机的驱动电路。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池板装置，其特征在于：所述太阳能电池板的正面上设置有光电传感器，所述太阳能电池板的背面也设置有光电传感器。

3.根据权利要求2所述的太阳能电池板装置，其特征在于：所述太阳能电池板的背面分别在东、面、西、北方向各设置一个光电传感器。

4.根据权利要求3所述的太阳能电池板装置，其特征在于：所述太阳能电池板的背面设有导轨，导轨内设有相适配的滑块，所述光电传感器固定在滑块上。

5.根据权利要求4所述的太阳能电池板装置，其特征在于：在太阳能电池板的背面沿东、面、西、北方向对称设置有导轨。

6.根据权利要求2或3或4或5所述的太阳能电池板装置，其特征在于：所述支架上设有三条或以上的拉索，拉索的一端连接固定基面。

7.根据权利要求2或3或4或5所述的太阳能电池板装置，其特征在于：所述支架上设有过线孔。

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