CN202600495U - 单轴固定转动角度式追日太阳能发电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的目的在于提供一种低故障率、成本低、使用寿命长的单轴固定转动角度式追日太阳能发电装置，包括一由直杆和横杆组成的支撑柱；一可调转动角度的固定架；一第一太阳电池；一由马达、伸缩杆和传动齿轮组所组成的电动式伸缩推杆；及一微处理控制装置；横杆以中央部呈一角度设置于直杆顶端处；马达设于伸缩杆的一侧，通过传动齿轮组与伸缩杆底端连接，以供驱使伸缩杆的伸缩动作，而伸缩杆的顶端与该固定架对应侧枢连接，传动齿轮组的底端与直杆对应侧枢接；利用马达通电来使传动齿轮组运作，带动伸缩杆产生伸缩动作，进而转动固定架来调整其角度，使得固定架上的第一太阳电池可以面向太阳。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种单轴固定转动角度式追日太阳能发电装置。
背景技术
传统太阳光发电系统的架设中，其中的太阳电池主要是以一组固定型支架固定于地面进行发电，太阳电池的受光面面向正南方，与水平面的夹角通常设定与装设地点的纬度相同。
由于太阳在一天之中会从东方的天空移向西方，因此固定型的太阳光发电系统，一天之中只有正午一段时间太阳光可正射在太阳电池上。
因此太阳电池只有在正射的时段才能产生最大的发电量，其它时段则因为太阳斜射，发电量降低。
要提升太阳电池发电效率，有人采用追踪太阳运动的装置，来使太阳电池随时正对太阳。
虽然通过此种应用方式可以提高整体的发电量，但相对而言，也增加了系统的复杂度与成本，也会消耗一部份电力，要用于做为追踪太阳的动力。
许多精密太阳追踪装置，为采双轴式设计，将装设太阳电池的转动平台，分成南北向与东西向两个转轴，分别进行转动，并通过一太阳传感器，利用回授控制技术，控制其南北与东西两个方向的转动动作，可以精准追踪太阳。
但是，此种双轴追踪机构非常复杂，故障率高、追踪太阳时马达耗电大且成本也很高，所以很难推广。
为改善传统固定式太阳光发电系统，以及双轴式精密太阳追踪装置的缺点，本发明人提出一种少数个固定转动角度(简称：固定角度)的单轴追踪太阳光发电装置，如中国台湾专利公告I304657号「具三角度追踪阳光之太阳能发电装置/PHOTOVOLTAIC POWER GENERATINGAPPARATUS THREE-POSITION TRACKING，2008年12月21日公告」、以及图1所示，为一种太阳能发电装置100，包含：一太阳能电池支架10；一太阳能电池20，为固设于该太阳能电池支架10上；一驱动马达30，为驱动该太阳能电池支架10用以旋转调整该太阳能电池20的一定位方向；一可调角度平台40，为与该太阳能电池支架10固定设置，用以调整该太阳能电池20的一水平仰角角度；一太阳能电池支撑柱50，为用以支撑该太阳能电池支架10与该可调角度平台40，其中该太阳能电池支撑柱50更包含一套筒501固定于该太阳能电池支撑柱50上；以及一追踪传感器60，为设置于该太阳能电池20上，其中该追踪传感器60为包含一第一感光组件601、一第二感光组件602与一挡光板603设置于其间，且该挡光板603的高度约为该第一感光组件601与该第二感光组件602中心至该挡光板603的底部距离的cot25°倍。
而前述太阳电池支架10更包含有支架101；该可调角度平台40，则更包含一旋转轴401；一配合驱动马达30，用来带动整个支架101转动的传动齿轮402；以及一刻度盘403。
关于的动作原理，请参照图2，追踪传感器60安装于太阳能电池20旁边，并与太阳能电池20为同一平面，挡光板603将第一感光组件601与该第二感光组件602分隔开来，其中第一感光组件601安置在相对于挡光板603的东侧，第二感光组件602则安置在挡光板603的西侧。
当太阳从挡光板603的东侧移向西侧时，挡光板603的阴影将从西侧移向东侧。
直到挡光板603的阴影遮蔽到第一感光组件601，则启动驱动马达30，带动传动齿轮402转动一固定角度，使太阳能电池支架10向西转动到达下一个定位。
上述现有技术为以一个马达控制装置对太阳作东西方向的追踪，配合太阳位置，使太阳电池固定机构，由东向西转动，分别停驻于少数个特定的固定角度。
经发明人对太阳能光学仔细分析计算，如果采用三个固定角度的话，最佳的三个特定角度分别是：
[1]上午时段太阳能电池20停驻于面向东方50度的位置；
[2]中午时段太阳能电池20停驻于面向垂直正上方的0度位置；
[3]下午时段则太阳能电池20停驻于面向西方50度的位置。
如图3所示，当太阳移动时，追踪传感器60的挡光板603，其所产生的阴影会随太阳入射角度改变，当阴影遮蔽靠东侧的第一感光组件601时，表示太阳位置偏西方，此时会通过一控制电路触动追踪机构，往西方下一个定位转动，并利用一装设于特定位置的定位开关，停止转动达到固定停驻角度的目的。
反之亦然，当阴影遮蔽靠西侧的第二感光组件602时，表示太阳位置偏东方，此时会通过一控制电路触动追踪机构，往东方下一个定位转动。
由于太阳光发电系统需求的使用寿命，在户外环境下，至少要有25年，可靠度要求极为严苛，因此前述专利仍然存在着下列问题：
1.采用追踪传感器60来感测是否对准太阳，其必须安装于太阳能电池20旁边，此种设置方式，会增加结构设计与安装复杂度。
2.追踪传感器60采用光感测组件以及附设的电子侦测电路，在户外使用的故障率很高，成本也高。
3.采用一装设于特定位置的定位开关，来停止驱动马达30转动，达到固定停驻角度，使得暴露于户外的定位开关，容易老化与故障或信号传输不良而控制失灵。
4.采用驱动马达30与传动齿轮402配合的传动机构，在户外使用时容易故障。
有鉴于此，如何在避免掉故障率高、容易控制失灵等问题的前提下，同时降低结构设计与安装的复杂度，以降低成本，便于推广应用，便成为本实用新型欲改进的目的。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种低故障率、成本低、使用寿命长的单轴固定转动角度式追日太阳能发电装置。
为解决前述问题及达到本实用新型的目的，本实用新型的技术手段是这样实现的，关于装置方面，共有四种实施例，分别如下：
第一种实施例：
为一种单轴固定转动角度式追日太阳能发电装置，其包括：
一由直杆和横杆组成的支撑柱；
一中央与该横杆枢接且可调转动角度的固定架；
一设于该固定架顶表面处的第一太阳电池；
一由马达、伸缩杆和传动齿轮组所组成的电动式伸缩推杆；及
一与该电动式伸缩推杆电连接的微处理控制装置；
该横杆为以中央部，呈一角度设置于该直杆顶端处；
该马达为设于该伸缩杆的一侧，其转轴通过传动齿轮组与该伸缩杆底端连接，以供驱使该伸缩杆的伸缩动作，而该伸缩杆的顶端与该固定架对应侧枢接，该传动齿轮组的底端与该直杆对应侧枢接；
利用马达通电来使传动齿轮组运作，带动伸缩杆产生伸缩动作，进而转动固定架来调整其角度，使得固定架上的第一太阳电池可以面向太阳；
所述微处理控制装置，其内含有一电子时钟，而该电子时钟的原始设定为标准时间；
而所述微处理控制装置为与该第一太阳电池电连接，以接受第一太阳电池端电压信号变化，并依照绝对电压法来运作，通过设定一基本电压值、并侦测第一太阳电池端电压变化值之后，来判断日出时间与日落时间，经过太阳午时的计算后，接着会再比较太阳午时与时钟午时，以求得误差值，当误差量的绝对值大于至少一容许值时，立即进行电子时钟的当前时间的更正。
第二种实施例：
为一种单轴固定转动角度式追日太阳能发电装置，其包括：
一由直杆和横杆组成的支撑柱；
一中央与该横杆枢接且可调转动角度的固定架；
一设于该固定架顶表面处的第一太阳电池；
一由马达、伸缩杆和传动齿轮组所组成的电动式伸缩推杆；及
一与该电动式伸缩推杆电连接的微处理控制装置；
该横杆以中央部呈一角度设置于该直杆顶端处；
该马达设于该伸缩杆的一侧，其转轴通过传动齿轮组与该伸缩杆底端连接，以供驱使该伸缩杆的伸缩动作，而该伸缩杆的顶端与该固定架对应侧枢接，该传动齿轮组的底端与该直杆对应侧枢接；
利用马达通电来使传动齿轮组运作，带动伸缩杆产生伸缩动作，进而转动固定架来调整其角度，使得固定架上的第一太阳电池可以面向太阳；
所述微处理控制装置，其内含有一电子时钟，而该电子时钟的原始设定为标准时间；
而所述微处理控制装置，其能将当地天文及/或气象台所提供的每日真太阳时偏差量，输入微处理控制装置内，与标准时间相加，使其成为真太阳时，以进行电子时钟的当前时间修正。
第三种实施例：
为一种单轴固定转动角度式追日太阳能发电装置，其包括：
一由直杆和横杆组成的支撑柱；
一中央与该横杆枢接且可调转动角度的固定架；
一设于该固定架顶表面处的第一太阳电池；
一由马达、伸缩杆和传动齿轮组所组成的电动式伸缩推杆；及
一与该电动式伸缩推杆电连接的微处理控制装置；
该横杆以中央部呈一角度设置于该直杆顶端处；
该马达为设于该伸缩杆的一侧，其转轴通过传动齿轮组与该伸缩杆底端连接，以供驱使该伸缩杆的伸缩动作，而该伸缩杆的顶端与该固定架对应侧枢接，该传动齿轮组的底端与该直杆对应侧枢接；
利用马达通电来使传动齿轮组运作，带动伸缩杆产生伸缩动作，进而转动固定架来调整其角度，使得固定架上的第一太阳电池可以面向太阳；
所述微处理控制装置，其内含有一电子时钟，而该电子时钟的原始设定为标准时间；
而所述微处理控制装置，其能以太阳时差公式取得一太阳时差值，与标准时间相加，再和标准时间的经度减当地的经度乘四后的值相加，使其成为真太阳时，以定期进行电子时钟的当前时间修正。
第四种实施例：
为一种单轴固定转动角度式追日太阳能发电装置，其包括：
一由直杆和横杆组成的支撑柱；
一中央与该横杆枢接且可调转动角度的固定架；
一设于该固定架顶表面处的第一太阳电池；
一由马达、伸缩杆和传动齿轮组所组成的电动式伸缩推杆；及
一与该电动式伸缩推杆电连接的微处理控制装置；
该横杆以中央部呈一角度设置于该直杆顶端处；
该马达设于该伸缩杆的一侧，其转轴通过传动齿轮组与该伸缩杆底端连接，以供驱使该伸缩杆的伸缩动作，而该伸缩杆的顶端与该固定架对应侧枢接，该传动齿轮组的底端与该直杆对应侧枢接；
利用马达通电来使传动齿轮组运作，带动伸缩杆产生伸缩动作，进而转动固定架来调整其角度，使得固定架上的第一太阳电池可以面向太阳；
所述微处理控制装置，其内含有一电子时钟，而该电子时钟的原始设定为标准时间，而微处理控制装置表面处更设有一第二太阳电池；
而所述微处理控制装置为与该第二太阳电池电连接，以接受第二太阳电池端电压信号变化，并依照绝对电压法来运作，通过由设定一基本电压值并侦测第二太阳电池端电压变化值之后，来判断日出时间与日落时间，经过太阳午时的计算后，接着会再比较太阳午时与时钟午时，以求得误差值，当误差量的绝对值大于至少一容许值时，立即进行电子时钟的当前时间的更正。
根据上述四种实施例中的单轴固定转动角度式追日太阳能发电装置，所述微处理控制装置中更包含有一位置控制器；
而所述马达的转轴处更装置有一能供感测转动角度用的转动位置传感器；
前述位置控制器，其能依据内部所设定的三角度转动时间，开始启动电动式伸缩推杆控制转动，并依照其内部所设定的转动位置设定值，与前述转动位置传感器所回授实际转动位置，进行比较后，该位置控制器能根据误差量，来改变对电动式伸缩推杆的驱动大小，直到精准控制为止。
根据上述四种实施例中的单轴固定转动角度式追日太阳能发电装置，所述位置控制器，其是为一PID控制器；
所述转动位置传感器，其是为一转动式电阻。
根据上述四种实施例中的单轴固定转动角度式追日太阳能发电装置，所述支撑柱的前侧面处，更设有一与该微处理控制装置电连接且能供校正电子时钟用的光电开关。
通过上述本实用新型的实施，能获致下列功能作用及效果：
1.本实用新型的重点之一是为解决中国台湾专利公告I304657号专利中的问题，在控制方面，摒弃外露的驱动马达与传动齿轮的传动机构，改为采用一简易式的电动式伸缩推杆，并采用附着于马达的转轴上的转动式电阻的转动位置传感器，来侦测第一太阳电池转动角度(位置)。
2.本实用新型的重点之二，是放弃采用光感测组件制成的追踪传感器，而采用一电子时钟(IC timer)来提供时间，在固定时间进行转动；利用回授控制转动到预定位置。
3.本实用新型的重点之三，为使电子时钟所显示的当前时间，代表实际太阳位置，通过运算将当前时间修正为真太阳时；
4.本实用新型的重点之四，所有控制动作皆通过一微处理控制装置与软件来完成，能更有效的精确控制整体的动作。
5.本实用新型的重点之五，通过光电开关的增设，当使用者不欲应用绝对电压法的方式来控制时，也能以该光电开关，利用其开与关的特性，做为电子时钟的校正依据用，不直接以光电开关来控制本实用新型运作的使用方式，能在降低故障率的同时提升追日的精确度。
附图说明
本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为传统单轴追踪太阳光发电装置的立体示意图。
图2为传统单轴追踪太阳光发电装置的转动位置传感器的部分放大立体示意图。
图3为传统单轴追踪太阳光发电装置的实施示意图。
图4为本实用新型的立体示意图。
图5为本实用新型的立体分解示意图。
图6为实际所侦测的第一太阳电池端电压变化图。
图7为本实用新型的控制流程方块示意图。
图8为本实用新型的立体实施示意图。
图9为本实用新型配合光电开关应用时的立体分解示意图。
图10为本实用新型配合第二太阳电池应用时的立体示意图。
符号说明：
1 支撑柱 40 可调角度平台
11 直杆 401 旋转轴
12 横杆 402 传动齿轮
2 固定架 403 刻度盘
3 第一太阳电池 50 太阳能电池支撑柱
4 电动式伸缩推杆 501 套筒
41 马达 60 追踪传感器
42 伸缩杆 601 第一感光组件
43 传动齿轮组 602 第二感光组件
5 微处理控制装置 603 挡光板
51 电子时钟 tstd 标准时间
52 位置控制器 tsunrise 日出时间
6 转动位置传感器 tsunset 日落时间
7 分析软件 tsol，n 太阳午时
8 光电开关 tsol 当前太阳午时
9 第二太阳电池 tR 三角度转动时间
10 太阳能电池支架 Vo 基本电压值
20 太阳能电池 Vpv 端电压变化值
30 驱动马达 VR 转动位置设定值
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。
如图4所示为本实用新型的立体示意图，如图5所示为本实用新型的立体分解示意图，如图6所示为实际所侦测的第一太阳电池端电压变化图，如图7所示为本实用新型的控制流程方块示意图，如图8所示为本实用新型的立体实施示意图。
附图中揭示出的为一种单轴固定转动角度式追日太阳能发电装置，包括：
一由直杆11和横杆12组成的支撑柱1；
一中央与该横杆12枢接且可调转动角度的固定架2；
一设于该固定架2顶表面处的第一太阳电池3；
一由马达41、伸缩杆42和传动齿轮组43所组成的电动式伸缩推杆4；及
一与该电动式伸缩推杆4电连接的微处理控制装置5；
该横杆12以中央部呈一角度设置于该直杆11顶端处；
该马达41设于该伸缩杆42的一侧，其转轴通过传动齿轮组43与该伸缩杆42底端连接，以供驱使该伸缩杆42的伸缩动作，而该伸缩杆42的顶端与该固定架2对应侧枢接，该传动齿轮组43的底端与该直杆11对应侧枢接；
利用马达41通电来使传动齿轮组43运作，带动伸缩杆42产生伸缩动作，进而转动固定架2来调整其角度，使得固定架2上的第一太阳电池3可以面向太阳。
其中，上述微处理控制装置5是由一微处理器电路所制成，更能包括一接收第一太阳电池3端电压信号的输入端口(图中未示)，一驱动电动式伸缩推杆4的电输出端口(图中未示)，一接收推杆内部马达转轴上的转动位置传感器6的信号输入端口(图中未示)，及一附于微处理控制装置5内的分析软件7。
其次，通过此种设置，有别于现有技术，摒弃外露的驱动马达30与传动齿轮402的传动机构，改为采用一简易式的电动式伸缩推杆4，并采用附着于马达41的转轴上的转动式电阻的转动位置传感器6，来侦测第一太阳电池3的转动角度(位置)，能更精确的运作，让第一太阳电池3发挥出最大的发电效率。
前述为本实用新型，三个实施例的共通之处，而其第一种实施例，于其他实施例的不同点在于，所述微处理控制装置5，其内含有一电子时钟51，而该电子时钟51的原始设定为标准时间tstd；
而所述微处理控制装置5为与该第一太阳电池3电连接，以接受第一太阳电池3端电压信号变化，并依照绝对电压法来运作，通过设定一基本电压值Vo并侦测第一太阳电池3端电压变化值Vpv之后，来判断日出时间tsunrise与日落时间tsunset，经过太阳午时tsol，n的计算后，接着会再比较太阳午时tsol，n与时钟午时tclk，n，以求得误差值Δterr，当误差量Δterr的绝对值大于至少一容许值时，立即进行电子时钟51的当前时间tx的更正。
其中，通过此种控制方式，能有效的解决电子时钟51误差的问题，让本实用新型能更效率的运作。
其次，绝对电压法的运作流程步骤，如下所示为：
第一步骤：设定一基本电压值Vo；
第二步骤：侦测第一太阳电池3端电压变化值Vpv；
第三步骤：日出时间判断，当端电压变化值Vpv由低值(＜基本电压值Vo)升高至超过基本电压值Vo时，即为日出时间tsunrise，记录下电子时钟51当前所显示的当前时间tclk；
第四步骤：日落时间判断，当端电压变化值Vpv由高值＞Vo值降至小于基本电压值Vo时，即为日落时间tsunset，记录下电子时钟51当前所显示的时间；
第五步骤：计算太阳午时tsol，n，公式为：太阳午时tsol，n＝(日出时间tsunrise+日落时间tsunset)/2；
第六步骤：比较太阳午时tsol，n与时钟午时tclk，n，求得误差值Δterr，公式为：误差值Δterr＝太阳午时tsol，n-时钟午时tclk，n；
第七步骤：当误差量Δterr的绝对值大于至少一容许值时，立即进行电子时钟51的当前时间tclk的更正，公式为：当前时间tclk转为当前太阳午时tsol＝当前时间tclk+误差量Δterr。
本实用新型需求的使用寿命为至少25年(在户外)，而一般电子时钟51如IC时钟，每天误差量可达1秒以上，经长时期运转后，十年会产生一小时以上的时间误差，因此利用上述太阳时差运算结果来，将标准时间tstd修正的方法，也会跟着产生一小时以上的时间误差。
有鉴于此，为同时解决因电子时钟所设定的地区标准时间(standardtime)与太阳时间(solar time)产生误差，以及电子时钟51年久失准的问题，本实用新型利用侦测第一太阳电池的端电压变化值Vpv以及一附于微处理控制装置5内的分析软件，于机器安装完成并开始正常运转时，将电子时钟51所设定的当地的标准时间tstd，定期修正成为真正反应太阳位置的太阳时间(真太阳时)，使得控制器可精准追踪太阳。
本实用新型利用分析第一太阳电池的端电压变化，来找出日出与日落时间进而推算当前太阳午时tsol，并将时钟修正为真太阳时ttst。
第一太阳电池3受太阳辐射照射时，产生电压并输出电流，因此在日出时刻，第一太阳电池3的端电压会有骤升的现象，而在日落时，第一太阳电池3的端电压会有骤降的现象。
利用此一现象，可用来侦测日出时间tsunrise与日落时间tsunset，其中间点便是太阳午时tsol，将其与电子时钟51的当前时间tclk做比对，如果误差量Δterr超过容许值范围，便进行修正，使电子时钟51显现真太阳时ttst。
参见图7，此一变化形态普遍存在于太阳光发电系统，并不因有无采用追日装置，或采独立型或市电并联型系统设计或不同种类的第一太阳电池3而改变，此种利用第一太阳电池3的端电压变化现象，来判断日出与日落，并换算成太阳午时tsol的方法，故称为(绝对电压法)。
第二种实施例，于其他实施例的不同点在于，所述微处理控制装置5，其内含有一电子时钟51，而该电子时钟51的原始设定为标准时间tstd；
而所述微处理控制装置5，其能将当地天文及/或气象台所提供的每日真太阳时偏差量EST，输入微处理控制装置5内，以进行电子时钟51的当前时间tclk修正，使其成为真太阳时ttst，修正公式如下：
真太阳时ttst＝标准时间tstd+每日真太阳时偏差量EST。
其中，电子时钟51通常设定为地区标准时间(standard time)，可是在天文学上，(太阳时间solar time)对应于真正太阳位置的时间，又称(真太阳时)。
例如太阳午时就是指太阳正射的时间，然而为了使居住于同一地区的人们生活方便，人类订定了各个地区的标准时间(standard time)，以特定地球经度作为某一地区的标准时间，使得各地标准时间与太阳时间产生偏差，例如采用中原标准时间计时的新疆等中国边疆地区，其太阳时间就比中原标准时间延后2小时，使得固定角度的单轴追踪太阳光发电装置如采用地区标准时间(standard time)计时来追踪太阳，便会产生很大误差。
为避免因电子时钟所设定的地区标准时间(standard time)与太阳时(solar time)产生误差，因此要通过上述的修正公式，来解决此问题。
第三种实施例，于其他实施例的不同点在于，所述微处理控制装置5，其内含有一电子时钟51，而该电子时钟51的原始设定为标准时间tstd；
而所述微处理控制装置5，其能以太阳时差公式取得一太阳时差值V，定期进行电子时钟51的当前时间tclk修正，使其成为真太阳时ttst，修正公式如下：
真太阳时ttst＝标准时间tstd+太阳时差值V+4(标准时间的经度Lst-当地的经度Lloc)。
其中，由于地区标准时间(standard time)与太阳时间(solar time)的偏差量，随季节变化，每日皆不同，为避免输入大量每日真太阳时偏差量EST数据(365笔)于微处理控制装置5中，造成不同地区应用上的不方便，也可利用经验供式换算，例如：采用L.O.Lamm于1981年发表的太阳时的时差公式(equation oftime/EQT)Solar Energy，Vol.26，p.465，1981，来获得太阳时差值V，来解决此问题。
其次，标准时间的经度Lst的单位是(degree)；当地的经度Lloc的单位是(degree)；太阳时差公式(equation oftime/EQT)的单位是分钟，每天不同，有正值也有负值；利用该公式计算的平均误差为0.53秒，最大误差3.6秒。
还有，只要将运算公式直接存于微处理控制装置5中，使用时只要输入标准时间的经度Lst和当地的经度Lloc于微处理控制装置5之中，利用电子时钟51提供的日期与时间，便可定期(每周、每月或每季)通过前述公式的计算，获得真太阳时ttst，然后修正电子时钟51。
如图10所示为本实用新型配合第二太阳电池应用时的立体示意图。图中揭示出，为一种单轴固定转动角度式追日太阳能发电装置，其包括：
一由直杆11和横杆12组成的支撑柱1；
一中央与该横杆12枢接且可调转动角度的固定架2；
一设于该固定架2顶表面处的第一太阳电池3；
一由马达41、伸缩杆42和传动齿轮组43所组成的电动式伸缩推杆4；及
一与该电动式伸缩推杆4电连接的微处理控制装置5；
该横杆12以中央部呈一角度设置于该直杆11顶端处；
该马达41设于该伸缩杆42的一侧，其转轴通过传动齿轮组43与该伸缩杆42底端连接，以供驱使该伸缩杆42的伸缩动作，而该伸缩杆42的顶端与该固定架2对应侧枢接，该传动齿轮组43的底端与该直杆11对应侧枢接；
利用马达41通电来使传动齿轮组43运作，带动伸缩杆42产生伸缩动作，进而转动固定架2来调整其角度，使得固定架2上的第一太阳电池3可以面向太阳；
所述微处理控制装置5，其内含有一电子时钟51，而该电子时钟51的原始设定为标准时间tstd，而微处理控制装置5表面处，更设有一第二太阳电池9；
而所述微处理控制装置5为与该第二太阳电池9电连接，以接受第二太阳电池9端电压信号变化，并依照绝对电压法来运作，通过设定一基本电压值Vo、并侦测第二太阳电池9端电压变化值Vpv之后，来判断日出时间tsunrise与日落时间tsunset，经过太阳午时tsol，n的计算后，接着会再比较太阳午时tsol，n与时钟午时tclk，n，以求得误差值Δterr，当误差量Δterr的绝对值大于至少一容许值时，立即进行电子时钟51的当前时间tclk的更正。
其中，第四种实施例中，主要的运作方式与第一种实施例大致相同，但是此实施例中，不是以侦测第一太阳电池3来进行运作，而是侦测第二太阳电池9来运作，通过此种实施方式，能便于配线，让微处理控制装置5能快速的运作，更不用担心会有更换第一太阳电池3或是配合不同的第一太阳电池3，而需要重新配线的问题发生，应用上能更为便利。
上述四种实施例中，所述微处理控制装置5中更包含有一位置控制器52；
而所述马达41的转轴处更装置有一能供感测转动角度用的转动位置传感器6；
前述位置控制器52，其能依据内部所设定的三角度转动时间tR，开始启动电动式伸缩推杆4，控制转动，并依照其内部所设定的转动位置设定值VR，与前述转动位置传感器6所回授实际转动位置，进行比较后，该位置控制器52能根据误差量，来改变对电动式伸缩推杆4的驱动大小，直到精准控制为止。
其中，通过此种运用，降低角度调整时所产生的误差，在更精密控制的同时，也更不容易发生故障的现象。
上述四种实施例中，所述位置控制器52，其是为一PID控制器；所述转动位置传感器6，其是为一转动式电阻。
其中，PID控制器，是为比例-积分-微分控制器，由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成，通过Kp，Ki和Kd三个参数的设定，主要适用于基本线性和动态特性不随时间变化的系统，是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件，能降低装置的成本。
其次，转动式电阻的应用，除了能有效的感测转动之外，最重要的是，不易故障、十分耐用，且成本低。
最后应说明的是，通过不同的微处理控制装置5设定，让本实用新型能应用于不同的地区，将太阳能发电装置的效能发挥到极限。
如图9所示为本实用新型配合光电开关应用时的立体分解示意图。图中揭示出，所述支撑柱1的前侧面处，更设有一与该微处理控制装置5电连接且能供校正电子时钟51用的光电开关8。
其中，通过光电开关8的应用，如果使用者不想使用绝对电压法的方式来控制，或是没有详细的控制数据时，能先行输入基本的运作数据，如日出与日落的时间，配合上光电开关8后，利用其开与关的特性，便能天天进行主动的修正，达成精确追日的效果。
另外，如果与第一至三实施例，一同使用(图中未示)，更能让追日的精确度倍增，同时还能降低因为数据输入错误，而让追日运作不正常的问题发生率。
综合以上所述，能得知本实用新型透过电动式伸缩推杆4与微处理控制装置5的应用，并通过绝对电压法的使用，及/或是配合光电开关8的方式，解决现有技术的问题，同时产生更优于化的运作效果，让本实用新型更具有应用、实用、功效与产业的利用性。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (15)
1.一种单轴固定转动角度式追日太阳能发电装置，其特征在于，包括：
一由直杆(11)和横杆(12)组成的支撑柱(1)；
一中央与该横杆(12)枢接且可调转动角度的固定架(2)；
一设于该固定架(2)顶表面处的第一太阳电池(3)；
一由马达(41)、伸缩杆(42)和传动齿轮组(43)所组成的电动式伸缩推杆(4)；及
一与该电动式伸缩推杆(4)电连接的微处理控制装置(5)；
该横杆(12)以中央部呈一角度设置于该直杆(11)顶端处；
该马达(41)设于该伸缩杆(42)的一侧，其转轴通过传动齿轮组(43)与该伸缩杆(42)底端连接，以供驱使该伸缩杆(42)的伸缩动作，而该伸缩杆(42)的顶端与该固定架(2)对应侧枢接，该传动齿轮组(43)的底端与该直杆(11)对应侧枢接；
利用马达(41)通电来使传动齿轮组(43)运作，带动伸缩杆(42)产生伸缩动作，进而转动固定架(2)来调整其角度，使得固定架(2)上的第一太阳电池(3)可以面向太阳；
所述微处理控制装置(5)，其内含有一原始设定为标准时间(tstd)的电子时钟(51)；
所述微处理控制装置(5)为与该第一太阳电池(3)电连接，以接受第一太阳电池(3)端电压信号变化，并依照绝对电压法来运作，通过设定一基本电压值(Vo)并侦测第一太阳电池(3)端电压变化值(Vpv)之后，来判断日出时间(tsunrise)与日落时间(tsunset)，经过太阳午时(tsol，n)的计算后，接着会再比较太阳午时(tsol，n)与时钟午时(tclk，n)，以求得误差值(Δterr)，当误差量(Δterr)的绝对值大于至少一容许值时，立即进行电子时钟(51)的当前时间(tclk)的更正。
2.如权利要求1所述的单轴固定转动角度式追日太阳能发电装置，其特征在于：所述微处理控制装置(5)中更包含有一位置控制器(52)；
而所述马达(41)的转轴处更装置有一能供感测转动角度用的转动位置传感器(6)；
所述位置控制器(52)，其能依据内部所设定的三角度转动时间(tR)，开始启动电动式伸缩推杆(4)，控制转动，并依照其内部所设定的转动位置设定值(VR)，与前述转动位置传感器(6)所回授实际转动位置，进行比较后，该位置控制器(52)能根据误差量，来改变对电动式伸缩推杆(4)的驱动大小，直到精准控制为止。
3.如权利要求2所述的单轴固定转动角度式追日太阳能发电装置，其特征在于：所述位置控制器(52)，其是为一PID控制器；
所述转动位置传感器(6)，其是为一转动式电阻。
4.如权利要求1所述的单轴固定转动角度式追日太阳能发电装置，其特征在于：所述支撑柱(1)的前侧面处，更设有一与该微处理控制装置(5)电连接且能供校正电子时钟(51)用的光电开关(8)。
5.一种单轴固定转动角度式追日太阳能发电装置，其特征在于，包括：
一由直杆(11)和横杆(12)组成的支撑柱(1)；
一中央与该横杆(12)枢接且可调转动角度的固定架(2)；
一设于该固定架(2)顶表面处的第一太阳电池(3)；
一由马达(41)、伸缩杆(42)和传动齿轮组(43)所组成的电动式伸缩推杆(4)；及
一与该电动式伸缩推杆(4)电连接的微处理控制装置(5)；
该横杆(12)以中央部呈一角度设置于该直杆(11)顶端处；
该马达(41)设于该伸缩杆(42)的一侧，其转轴通过传动齿轮组(43)与该伸缩杆(42)底端连接，以供驱使该伸缩杆(42)的伸缩动作，而该伸缩杆(42)的顶端与该固定架(2)对应侧枢连接，该传动齿轮组(43)的底端与该直杆(11)对应侧枢接；
利用马达(41)通电来使传动齿轮组(43)运作，带动伸缩杆(42)产生伸缩动作，进而转动固定架(2)来调整其角度，使得固定架(2)上的第一太阳电池(3)，可以面向太阳；
所述微处理控制装置(5)，其内含有一原始设定为标准时间(tstd)的电子时钟(51)；
所述微处理控制装置(5)，其能将当地天文及/或气象台所提供的每日真太阳时偏差量(EST)，输入微处理控制装置(5)内，与标准时间(tstd)相加，使其成为真太阳时(ttst)，以进行电子时钟(51)的当前时间(tclk)修正。
6.如权利要求5所述的单轴固定转动角度式追日太阳能发电装置，其特征在于：所述微处理控制装置(5)中更包含有一位置控制器(52)；
而所述马达(41)的转轴处更装置有一能供感测转动角度用的转动位置传感器(6)；
前述位置控制器(52)，其能依据内部所设定的三角度转动时间(tR)，开始启动电动式伸缩推杆(4)，控制转动，并依照其内部所设定的转动位置设定值(VR)，与前述转动位置传感器(6)所回授实际转动位置，进行比较后，该位置控制器(52)能根据误差量，来改变对电动式伸缩推杆(4)的驱动大小，直到精准控制为止。
7.如权利要求6所述的单轴固定转动角度式追日太阳能发电装置，其特征在于：所述位置控制器(52)，其是为一PID控制器；
所述转动位置传感器(6)，其是为一转动式电阻。
8.如权利要求5所述的单轴固定转动角度式追日太阳能发电装置，其特征在于：所述支撑柱(1)的前侧面处，更设有一与该微处理控制装置(5)电连接且能供校正电子时钟(51)用的光电开关(8)。
9.一种单轴固定转动角度式追日太阳能发电装置，其特征在于，包括：
一由直杆(11)和横杆(12)组成的支撑柱(1)；
一中央与该横杆(12)枢接且可调转动角度的固定架(2)；
一设于该固定架(2)顶表面处的第一太阳电池(3)；
一由马达(41)、伸缩杆(42)和传动齿轮组(43)所组成的电动式伸缩推杆(4)；及
一与该电动式伸缩推杆(4)电连接的微处理控制装置(5)；
该横杆(12)以中央部呈一角度设置于该直杆(11)顶端处；
该马达(41)设于该伸缩杆(42)的一侧，其转轴通过传动齿轮组(43)与该伸缩杆(42)底端连接，以供驱使该伸缩杆(42)的伸缩动作，而该伸缩杆(42)的顶端与该固定架(2)对应侧枢接，该传动齿轮组(43)的底端与该直杆(11)对应侧枢接；
利用马达(41)通电来使传动齿轮组(43)运作，带动伸缩杆(42)产生伸缩动作，进而转动固定架(2)来调整其角度，使得固定架(2)上的第一太阳电池(3)可以面向太阳；
所述微处理控制装置(5)，其内含有一原始设定为标准时间(tstd)的电子时钟(51)；
所述微处理控制装置(5)，其能以太阳时差公式取得一太阳时差值(V)，与标准时间(tstd)相加，再和标准时间的经度(Lst)减当地的经度(Lloc)乘四后的值相加，使其成为真太阳时(ttst)，以定期进行电子时钟(51)的当前时间(tclk)修正。
10.如权利要求9所述的单轴固定转动角度式追日太阳能发电装置，其特征在于：所述微处理控制装置(5)中更包含有一位置控制器(52)；
而所述马达(41)的转轴处更装置有一能供感测转动角度用的转动位置传感器(6)；
所述位置控制器(52)，其能依据内部所设定的三角度转动时间(tR)，开始启动电动式伸缩推杆(4)，控制转动，并依照其内部所设定的转动位置设定值(VR)，与所述转动位置传感器(6)所回授实际转动位置，进行比较后，该位置控制器(52)能根据误差量，来改变对电动式伸缩推杆(4)的驱动大小，直到精准控制为止。
11.如权利要求10所述的单轴固定转动角度式追日太阳能发电装置，其特征在于：所述位置控制器(52)，其是为一PID控制器；
所述转动位置传感器(6)，其是为一转动式电阻。
12.如权利要求9所述的单轴固定转动角度式追日太阳能发电装置，其特征在于：所述支撑柱(1)的前侧面处，更设有一与该微处理控制装置(5)电连接且能供校正电子时钟(51)用的光电开关(8)。
13.一种单轴固定转动角度式追日太阳能发电装置，其特征在于，包括：
一由直杆(11)和横杆(12)组成的支撑柱(1)；
一中央与该横杆(12)枢接且可调转动角度的固定架(2)；
一设于该固定架(2)顶表面处的第一太阳电池(3)；
一由马达(41)、伸缩杆(42)和传动齿轮组(43)所组成的电动式伸缩推杆(4)；及
一与该电动式伸缩推杆(4)电连接的微处理控制装置(5)；
该横杆(12)以中央部呈一角度设置于该直杆(11)顶端处；
该马达(41)设于该伸缩杆(42)的一侧，其转轴通过传动齿轮组(43)与该伸缩杆(42)底端连接，以供驱使该伸缩杆(42)的伸缩动作，而该伸缩杆(42)的顶端与该固定架(2)对应侧枢接，该传动齿轮组(43)的底端与该直杆(11)对应侧枢接；
利用马达(41)通电来使传动齿轮组(43)运作，带动伸缩杆(42)产生伸缩动作，进而转动固定架(2)来调整其角度，使得固定架(2)上的第一太阳电池(3)可以面向太阳；
所述微处理控制装置(5)，其内含有一原始设定为标准时间(tstd)的电子时钟(51)，而微处理控制装置(5)表面处，更设有一第二太阳电池(9)；
所述微处理控制装置(5)为与该第二太阳电池(9)电连接，以接受第二太阳电池(9)端电压信号变化，并依照绝对电压法来运作，通过设定一基本电压值(Vo)并侦测第二太阳电池(9)端电压变化值(Vpv)之后，来判断日出时间(tsunrise)与日落时间(tsunset)，经过太阳午时(tsol，n)的计算后，接着会再比较太阳午时(tsol，n)与时钟午时(tclk，n)，以求得误差值(Δterr)，当误差量(Δterr)的绝对值大于至少一容许值时，立即进行电子时钟(51)的当前时间(tclk)的更正。
14.如权利要求13所述的单轴固定转动角度式追日太阳能发电装置，其特征在于：所述微处理控制装置(5)中更包含有一位置控制器(52)；
而所述马达(41)的转轴处更装置有一能供感测转动角度用的转动位置传感器(6)；
所述位置控制器(52)，其能依据内部所设定的三角度转动时间(tR)，开始启动电动式伸缩推杆(4)，控制转动，并依照其内部所设定的转动位置设定值(VR)，与所述转动位置传感器(6)所回授实际转动位置，进行比较后，该位置控制器(52)能根据误差量，来改变对电动式伸缩推杆(4)的驱动大小，直到精准控制为止。
15.如权利要求14所述的单轴固定转动角度式追日太阳能发电装置，其特征在于：所述位置控制器(52)，是为一PID控制器；所述转动位置传感器(6)，是为一转动式电阻。
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| CN201220149994XU CN202600495U (zh) | 2012-04-10 | 2012-04-10 | 单轴固定转动角度式追日太阳能发电装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104075222A (zh) * | 2013-03-28 | 2014-10-01 | 佛山正能光电有限公司 | 一种自然光照明的太阳能装置 |
-
2012
- 2012-04-10 CN CN201220149994XU patent/CN202600495U/zh not_active Expired - Fee Related
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