CN202975842U - 一种采用gps定位实现阳光自动追踪的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种采用GPS定位实现阳光自动追踪的装置，包括GPS接收仪、追光探测器、智能控制器、两台直流电机、装置安装板、直流电源、水平轴、竖直轴和底座，底座上安装竖直轴，直流电机连接竖直轴；竖直轴上端安装水平轴，直流电机连接水平轴，装置安装板固定在水平轴上；GPS接收仪固定在装置安装板上，追光探测器安装在装置安装板正面；GPS接收仪和追光探测器分别连接智能控制器，智能控制器连接两台直流电机；装置安装板的连接追光探测器，直流电源连接GPS接收仪、追光探测器、智能控制器、两台直流电机。该装置能够实时追踪太阳光线，实现对太阳光线进行实时定位，精确确定太阳光的实时方向。

Description

一种采用GPS定位实现阳光自动追踪的装置

技术领域

本实用新型涉及一种太阳光追踪装置，具体是一种采用GPS定位实现阳光自动追踪的装置，该装置可以实现对太阳光的实时精确追踪。

背景技术

随着社会的进步、科技的发展，人们对太阳光的利用越来越广泛。因此实时追踪太阳光的方向，对太阳光的利用有着重要的意义。通过对阳光光线的追踪可以实时的确定太阳位置，在太阳能发电领域也可以提高发电效率。解决对太阳光的快速精确追踪技术，对后续技术应用的发展有着重要的推动作用。因此，为实现对太阳光的精确实时追踪，研究一种采用GPS定位实现阳光自动追踪的装置是十分有必要的。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷或不足，本实用新型的目的在于，提供一种采用GPS定位实现阳光自动追踪的装置，该装置能够实时追踪太阳光线。

为了实现上述任务，本实用新型采用如下的技术解决方案：

一种采用GPS定位实现阳光自动追踪的装置，包括GPS接收仪、追光探测器、智能控制器、两台直流电机、装置安装板、直流电源、水平轴、竖直轴、竖直轴传动齿轮、水平轴传动齿轮和底座，其中，底座上安装竖直轴，一台直流电机通过竖直轴传动齿轮连接竖直轴，竖直轴能在竖直轴传动齿轮的带动下绕自身轴线旋转；竖直轴上端通过支架安装水平轴，另一台直流电机通过水平轴传动齿轮连接水平轴，水平轴能在水平轴传动齿轮的带动下绕自身轴线旋转；装置安装板固定在水平轴上；GPS接收仪固定在装置安装板上，追光探测器安装在装置安装板正面；所述GPS接收仪和追光探测器的输出端分别连接智能控制器的输入端，所述智能控制器的输出端连接两台直流电机；所述直流电源的输出端分别连接GPS接收仪、追光探测器、智能控制器和两台直流电机为其供电。

本实用新型还包括如下其他技术特征：

所述追光探测器采用四象限太阳跟踪传感器，包括四象限探测器、平凸透镜和不透光筒体，四象限探测器为圆形太阳能光电池板，其正面有以圆心为中心由激光割出“十”字形沟道；平凸透镜安装在不透光筒体的上端开口处，四象限探测器固定在平凸透镜正下方的不透光筒体内，且位于平凸镜焦段内的2分之1到4分之3处，平凸透镜的光轴通过四象限探测器的“十”字形沟道的中心，平凸透镜直径为四象限探测器直径的1-2倍；太阳能光电池板的四个象限各焊接一根引线连接智能控制器。

所述GPS接收仪用时钟芯片替换。

本实用新型的采用GPS定位实现阳光自动追踪的装置，首先由GPS接收仪确定阳光光线的方向，根据该信息由智能控制器控制两个直流电机的转动，由直流电机提供动力经由减速齿轮组精确改变太阳能电池板的横向与纵向角度，从而粗略调整追光探测器到阳光大致位置；再由追踪探测器采集光强信息，由智能控制器该信息控制直流电机精确调整装置安装板的位置，直到使追光探测器正面与太阳光光线垂直，此时追光探测器所指向的方向就是阳光光线的实时方向。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图。

图2是本实用新型的安装结构示意图。

图3是追光探测器的四象限探测器与平凸透镜的结构原理示意图。

图中标号：1、GPS接收仪，2、追光探测器，3、智能控制器，4、直流电机，5、装置安装板，6、直流电源，7、水平轴，8、竖直轴，9、水平轴传动齿轮，10、底座，11、支架，21、太阳光线，22、平凸透镜，23、四象限探测器，24、光斑，25、引线。

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

具体实施方式

参见图1、图2，本实用新型的采用GPS定位实现阳光自动追踪的装置，包括GPS接收仪1、追光探测器2、智能控制器3、两台直流电机4、装置安装板5、直流电源6、水平轴7、竖直轴8、竖直轴传动齿轮、水平轴传动齿轮9和底座10，其中，底座10上安装竖直轴8，一台直流电机4通过竖直轴传动齿轮连接竖直轴8（竖直轴传动齿轮在图中未示出），竖直轴8能在竖直轴传动齿轮的带动下绕自身轴线旋转；竖直轴8上端通过支架11安装水平轴7，另一台直流电机4通过水平轴传动齿轮9连接水平轴7，水平轴7能在水平轴传动齿轮9的带动下绕自身轴线旋转；装置安装板5固定在水平轴7上；GPS接收仪1固定在装置安装板5上，追光探测器2安装在装置安装板5正面；所述GPS接收仪1和追光探测器2的输出端分别连接智能控制器3的输入端，所述智能控制器3的输出端连接两台直流电机4；所述直流电源6的输出端分别连接GPS接收仪1、追光探测器2、智能控制器3和两台直流电机4为其供电；光探测器2、智能控制器3、两台直流电机4构成一个闭环反馈。

GPS接收仪1用于实时接收太阳在不同时间和不同地点的经度和纬度信息并发送到智能控制器3。追光探测器2用于采集阳光落在四个象限内的光强信息。智能控制器3用于接收GPS接收仪1和追光探测器2发送的经纬度信息和光强信息，分别根据接收到的信息控制直流电机4工作，实现装置安装板5位置的粗略调整以及精细调整。直流电机4用于根据智能控制器3发送的控制指令驱动装置安装板5转动。安装中要保证追光探测器2平面与装置安装板5平面平行。

所述GPS接收仪1采用HYW1-BG300-W5。

所述追光探测器2采用四象限太阳跟踪传感器，追光探测器2的具体设计参见《四象限太阳光跟踪传感器设计》（出自《能源研究与利用》，2010年第四期），也可以直接按照如下方案进行简单设计：四象限太阳跟踪传感器包括四象限探测器23、平凸透镜22和不透光筒体，其中，四象限探测器23采用圆形的太阳能光电池板，在其正面右以圆心为中心的由激光割出的“十”字形沟道；平凸透镜22安装在不透光筒体的上端开口处，四象限探测器23固定在平凸透镜22下方的不透光筒体内部，且位于平凸透镜22焦段内的2分之1到4分之3处，平凸透镜22的光轴通过四象限探测器23的“十”字形沟道的中心，平凸透镜22直径为四象限探测器23直径的1-2倍。太阳能光电池板的四个象限各焊接一根引线25连接智能控制器3。太阳光线21通过平凸透镜22射入不透光筒体内，会在四象限探测器23的表面形成光斑24，根据每个象限中光斑24的面积大小，由每个引线25输出信号到智能控制器3作为四个象限的光强信息。

所述智能控制器3采用单片机开发而成，该实施例中的单片机可选用PIC18F系列型号。

所述水平传动齿轮7和竖直传齿轮8均由减速齿轮组组成，以提高对系统的精确控制。

所述透明罩9采用直径为1200mm的3/4透明防水球壳。

所述GPS接收仪可以用时钟芯片替换，时钟芯片与智能控制器3连接。

本实用新型的工作原理如下：

GPS接收仪1向智能控制器3输出经纬度信息，智能控制器3将该信息与太阳在某一时刻的经纬度信息进行处理，得到装置安装板5应该移动的位置信息（在采用时钟芯片代替GPS接收仪器的情况下，由时钟芯片向智能控制器3输出时间信息，智能控制器3将该信息与太阳在某一时刻的经纬度信息进行处理，得到太阳能电池板应该移动的位置信息），根据该信息控制两台直流电机4驱动两个齿轮组工作，两个齿轮组分别带动水平轴和竖直轴转动，直至装置安装板5转动到指定位置，完成初步粗略定位。四象限探测器实时探测到阳光照进四个象限的光强信息，并将该信息发送给智能控制器3，智能控制器3控制两台直流电机4工作，驱动装置安装板5移动直至阳光光线直射装置安装板5，此时四象限探测器的四个象限内光强相似，设定阈值：任意两个象限内的光强差值小于四个象限光强平均值的千分之三，在粗略定位的基础上实现精确定位。上述方位调整过程中，水平方向和竖直方向的调整同时进行，直到达到设定阈值为止。装置安装板5在水平和竖直方向上调整角度，通过水平传动齿轮7带动水平轴转动从而调整装置安装板5的水平方向角度，通过竖直传齿轮8带动竖直轴转动以调整装置安装板5的竖直方向角度。

Claims (3)

1.一种采用GPS定位实现阳光自动追踪的装置，其特征在于，包括GPS接收仪（1）、追光探测器（2）、智能控制器（3）、两台直流电机（4）、装置安装板（5）、直流电源（6）、水平轴（7）、竖直轴（8）、竖直轴传动齿轮、水平轴传动齿轮（9）和底座（10），其中，底座（10）上安装竖直轴（8），一台直流电机（4）通过竖直轴传动齿轮连接竖直轴（8），竖直轴（8）能在竖直轴传动齿轮的带动下绕自身轴线旋转；竖直轴（8）上端通过支架（11）安装水平轴（7），另一台直流电机（4）通过水平轴传动齿轮（9）连接水平轴（7），水平轴（7）能在水平轴传动齿轮（9）的带动下绕自身轴线旋转；装置安装板（5）固定在水平轴（7）上；GPS接收仪（1）固定在装置安装板（5）上，追光探测器（2）安装在装置安装板（5）正面；所述GPS接收仪（1）和追光探测器（2）的输出端分别连接智能控制器（3）的输入端，所述智能控制器（3）的输出端连接两台直流电机（4）；所述直流电源（6）的输出端分别连接GPS接收仪（1）、追光探测器（2）、智能控制器（3）和两台直流电机（4）为其供电。

2.如权利要求1所述的自动追踪阳光的装置，其特征在于，所述追光探测器（2）采用四象限太阳跟踪传感器，包括四象限探测器（23）、平凸透镜（22）和不透光筒体，四象限探测器（23）为圆形的太阳能光电池板，在其正面有以圆心为中心的由激光割出的“十”字形沟道；平凸透镜（22）安装在不透光筒体的上端开口处，四象限探测器（23）固定在平凸透镜（22）正下方的不透光筒体内，且位于平凸镜（22）焦段内的2分之1到4分之3处，平凸透镜（22）的光轴通过四象限探测器（23）的“十”字形沟道的中心，平凸透镜（22）直径为四象限探测器（23）直径的1-2倍；太阳能光电池板的四个象限各焊接一根引线连接智能控制器（3）。

3.如权利要求1所述的自动追踪阳光的装置，其特征在于，所述GPS接收仪（1）用时钟芯片替换。

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