CN202978772U - 一种自动追踪阳光的太阳能发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动追踪阳光的太阳能发电装置，包括时钟芯片、追光探测器、智能控制器、两台直流电机、太阳能电池板、蓄电池、水平轴传动齿轮、竖直轴传动齿轮和底座，底座上安装竖直轴，直流电机通过竖直轴传动齿轮连接竖直轴；竖直轴上安装水平轴，直流电机通过水平轴传动齿轮连接水平轴；太阳能电池板固定在水平轴上；时钟芯片固定在太阳能电池板上，追光探测器安在太阳能电池板正面；时钟芯片和追光探测器连接智能控制器，智能控制器连接两台直流电机；太阳能电池板的输出端连接追光探测器、蓄电池，蓄电池连接两台步进电机。该装置能够实时追踪太阳光线，实现太阳能电池板与阳光的最大限度的接触，有效提高了发电过程中的太阳能利用率。

Description

一种自动追踪阳光的太阳能发电装置

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能发电装置，具体是一种自动追踪阳光的太阳能发电装置，该装置通过对太阳光的追踪实现对太阳光的充分利用。

背景技术

随着社会的进步、科技的发展，能源问题日益显著。因此开发新能源，提高新型能源的利用率成为日益重要的课题。太阳能作为一种新型的能源来源，怎样实现对太阳能的充分利用已成为一个重要课题。目前，利用太阳能发电过程中一般的发电装置存在有太阳能利用率偏低的问题，且能够对太阳光实时追踪的太阳能发电装置还比较少见，因此，为实现对太阳能发电过程中对太阳能的充分利用，研究一种能够追踪阳光并利用阳光发电的装置是十分有必要的。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷或不足，本实用新型的目的在于，提供一种自动追踪阳光的太阳能发电装置，该装置能够实时追踪太阳光线，实现太阳能电池板与阳光的最大限度的接触，有效提高了发电过程中的太阳能利用率。

为了实现上述任务，本实用新型采用如下的技术解决方案：

一种自动追踪阳光的太阳能发电装置，包括时钟芯片、追光探测器、智能控制器、两台直流电机、太阳能电池板、蓄电池、水平轴传动齿轮、竖直轴传动齿轮和底座，其中，底座上安装有竖直轴，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；竖直轴上端安装有水平轴，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；太阳能电池板固定在水平轴上；时钟芯片固定在太阳能电池板上，追光探测器安装在太阳能电池板正面；所述时钟芯片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；所述太阳能电池板的一个输出端连接追光探测器的输入端为其供电；所述太阳能电池板的另一个输出端连接蓄电池，蓄电池连接两台步进电机。

本实用新型还包括如下其他技术特征：

还包括透明罩，透明罩将装置的其他部件全部罩在内部，并固定于底座上。

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。

所述时钟芯片用GPS定位仪替换。

本实用新型的自动追踪阳光的太阳能发电装置，首先由时钟芯片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，从而粗略调整太阳能电池板的大致位置；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太阳能电池板的位置，使得直到使整个太阳能电池板的正面与太阳光光线垂直，此时太阳能发电装置可以利用的光能为最大，将产生的电能存储于蓄电池中，并由蓄电池为直流电机供电。如此，实时调整太阳能电池板的角度，最大化接收太阳光的光能。经检验，本实用新型的输出功率为20W，日发电量比传统发电装置提高30%。实现了利用太阳能发电过程中的光能充分利用。

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、时钟芯片，2、追光探测器，3、智能控制器，4、直流电机，5、太阳能电池板，6、蓄电池，7、水平轴传动齿轮，8、竖直轴传动齿轮，9、透明罩，10、底座，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，本实用新型的自动追踪阳光的太阳能发电装置，包括时钟芯片1、追光探测器2、智能控制器3、两台直流电机4、太阳能电池板5、蓄电池6、水平轴传动齿轮7、竖直轴传动齿轮8和底座10，其中，底座10上安装有竖直轴11，一台直流电机4通过竖直轴传动齿轮8连接竖直轴11，竖直轴11能在竖直轴传动齿轮8的带动下绕自身轴线旋转；竖直轴11上端安装有水平轴，另一台直流电机4通过水平轴传动齿轮7连接水平轴，水平轴能在水平轴传动齿轮7的带动下绕自身轴线旋转；太阳能电池板5固定在水平轴上；时钟芯片1固定在太阳能电池板5上，追光探测器2安装在太阳能电池板5正面；所述时钟芯片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；所述太阳能电池板5的一个输出端连接追光探测器2的输入端为其供电，从而追光探测器2、智能控制器3、两台直流电机4和太阳能电池板5构成一个反馈闭环。所述太阳能电池板5的另一个输出端连接蓄电池6，蓄电池6连接两台直流电机4为其供电。

本实用新型还包括透明罩9，透明罩9将本实用新型其他部件全部罩在内部，并固定于底座10上。

时钟芯片1用于向智能控制器3输出包括年月日分秒的时间信息。追光探测器2均用于采集阳光落在四个象限内的光强信息。智能控制器3用于接收时钟芯片1和追光探测器2发送的时间信息和光强信息，分别根据接收到的信息控制直流电机4工作，实现太阳能电池板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太阳能电池板5转动。太阳能电池板5用于利用太阳能发电并将电能发送到蓄电池6进行存储，同时为追光探测器2供电。蓄电池6用于为直流电机4供电。透明罩9用以对本实用新型的装置进行防水保护且透光。

所述时钟芯片1可以采用DS系列，如DS1302，DS1307，DS12C887，或者PCF8485，SB2068，SD2405API，均可以提供年月日时分的时钟信息。本实施例中采用DS1302时钟芯片。

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（不透光筒体在图中未示出），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。太阳光纤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，该实施例中的单片机可选用PIC18F系列型号。

所述太阳能电池板5尺寸为700mm*450mm，其功率为40W。

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。

所述时钟芯片1可以用GPS接收仪替换。GPS接收仪与智能控制器3连接。

本实用新型的工作原理如下：

时钟芯片1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（在采用GPS接收仪代替时钟芯片的情况下，GPS接收仪向智能控制器3输出位置信息），智能控制器3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，直至太阳能电池板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，驱动太阳能电池板5移动直至阳光光纤直射太阳能电池板，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。太阳能电池板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太阳能电池板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太阳能电池板5的竖直方向角度。

Claims (4)

1.一种自动追踪阳光的太阳能发电装置，其特征在于，包括时钟芯片（1）、追光探测器（2）、智能控制器（3）、两台直流电机（4）、太阳能电池板（5）、蓄电池（6）、水平轴传动齿轮（7）、竖直轴传动齿轮（8）和底座（10），其中，底座（10）上安装有竖直轴（11），一台直流电机（4）通过竖直轴传动齿轮（8）连接竖直轴（11），竖直轴（11）能在竖直轴传动齿轮（8）的带动下绕自身轴线旋转；竖直轴（11）上端安装有水平轴，另一台直流电机（4）通过水平轴传动齿轮（7）连接水平轴，水平轴能在水平轴传动齿轮（7）的带动下绕自身轴线旋转；太阳能电池板（5）固定在水平轴上；时钟芯片（1）固定在太阳能电池板（5）上，追光探测器（2）安装在太阳能电池板（5）正面；所述时钟芯片（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）；所述太阳能电池板（5）的一个输出端连接追光探测器（2）的输入端为其供电；所述太阳能电池板（5）的另一个输出端连接蓄电池（6），蓄电池（6）连接两台步进电机。

2.如权利要求1所述的自动追踪阳光的太阳能发电装置，其特征在于，还包括透明罩（9），透明罩（9）将其他部件全部罩在内并固定于底座（10）上。

3.如权利要求1所述的自动追踪阳光的太阳能发电装置，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（25）连接智能控制器（3）。

4.如权利要求1所述的自动追踪阳光的太阳能发电装置，其特征在于，所述时钟芯片（1）用GPS接收仪替换。

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