CN203178815U - 一种双模式太阳能跟踪装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种双模式太阳能跟踪装置，包括设置在底座上的水平转动步进式电机，水平转动步进式电机的输出轴连接设置有垂直转动步进式电机和太阳能电池板转轴的太阳能电池板支架，太阳能电池板转轴上设置有太阳能电池板，控制模块连接有GPS模块，太阳能电池板四边分别设置有4光敏传感器。本实用新型利用GPS模块获取的当地经纬度与时间信息进行计算，得出此时当地太阳的高度角和方位角，通过水平转动步进式电机和垂直转动步进式电机的协同工作实现太阳能电池板的角度朝向控制；还能利用太阳能电池板上的光敏传感器对太阳能电池板的仰俯角和方位角进行精度控制，通过双模式实现对太阳能进行准确实时追光，提高太阳能电池板的发电效率。

Description

一种双模式太阳能跟踪装置
技术领域
本实用新型涉及一种跟踪装置，尤其涉及一种双模式太阳能跟踪装置。
背景技术
随着人类社会不断发展，人们对能源的需求与日俱增。为了能够获取可持续的清洁能源，人们将目光投向了太阳能。太阳能电池的出现为人类寻找可持续的清洁能源找到一条出路，但由于现有获取太阳能的装置一般采用固定式安装，无法实时对准入射太阳光，导致其发电效率极低。虽然目前也出现了一些太阳能追光的装置，如主动式GPS追光装置，但这种主动式GPS追光装置工作模式过于单一，其追光算法存在误差，同时由于太阳光经大气层折射后的入射角度与计算角度存在差异，导致其精度较差，可靠性不高。 
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种双模式太阳能跟踪装置，能够对太阳能进行准确追光，提高太阳能电池板的发电效率。
本实用新型采用下述技术方案：
一种双模式太阳能跟踪装置，包括太阳能电池板，还包括设置在底座上的水平转动步进式电机，水平转动步进式电机的输出轴连接太阳能电池板支架，太阳能电池支架上固定有垂直转动步进式电机，太阳能电池支架上还转动连接太阳能电池板转轴，太阳能电池板设置在太阳能电池板转轴上，垂直转动步进式电机的输出轴上设置的齿轮与太阳能电池板转轴上设置的齿轮啮合，控制模块连接有GPS模块，控制模块还控制连接水平转动步进式电机和垂直转动步进式电机；所述的太阳能电池板四边分别设置有4个光敏传感器插孔，光敏传感器插孔内设置有光敏传感器，相对的2个光敏传感器通过比较电路连接控制模块。
所述的4个光敏传感器插孔设置在太阳能电池板四边中点。
所述的光敏传感器插孔倾斜设置，且与太阳能电池板垂线的夹角为5°。
所述的太阳能电池板上设置有照度传感器插孔，照度传感器插孔内设置有照度传感器，照度传感器的信号输出端连接控制模块的信号输出端。
所述的照度传感器插孔垂直设置在太阳能电池板中心点。
所述的控制模块采用单片机。
本实用新型利用GPS模块获取的当地经纬度与时间信息进行计算，得出此时当地太阳的高度角和方位角，通过水平转动步进式电机和垂直转动步进式电机的协同工作实现对太阳能电池板的角度朝向控制；同时还能利用太阳能电池板上的光敏传感器对太阳能电池板的仰俯角和方位角进行精度控制，通过双模式实现对太阳能进行准确实时追光，提高太阳能电池板的发电效率。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为太阳能电池板的剖视图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本实用新型包括设置在底座1上的水平转动步进式电机2，水平转动步进式电机2的输出轴连接太阳能电池板支架3，水平转动步进式电机2可通过输出轴的转动带动太阳能电池板支架3在水平向上转动，以调整太阳能电池板5的方位角；太阳能电池板支架3上固定有垂直转动步进式电机6，太阳能电池板支架3上还转动连接太阳能电池板转轴4，太阳能电池板转轴4上设置有太阳能电池板5，垂直转动步进式电机6的输出轴上设置的齿轮与太阳能电池板转轴4上设置的齿轮啮合，垂直转动步进式电机6可通过输出轴的转动，通过两个啮合的齿轮带动太阳能电池板转轴4转动，以调整太阳能电池板5的仰俯角。本实用新型中的控制模块控制连接水平转动步进式电机2和垂直转动步进式电机6，可通过控制两个电机的协同工作实现对太阳能电池板5的角度朝向控制。控制模块可采用单片机，本实施例中，控制模块采用STM32单片机。
控制模块连接有用于获取当地经纬度与时间信息的GPS模块，GPS模块与控制模块采用波特率为9600bps的异步串行通信方式。GPS模块主要由天线和VK1513GPS芯片组成，天线将卫星传送的信号发送至VK1513GPS芯片进行处理，VK1513GPS芯片将处理后的数据送入控制模块进行计算；控制模块通过太阳跟踪算法可得出此时当地太阳的高度角和方位角，并输出控制信号驱动水平转动步进式电机2和垂直转动步进式电机6工作，使太阳能电池板5能够与太阳光入射方向基本垂直。同时，控制模块记录此时太阳能电池板5的角度数据，存入单片机RAM中，以备下一次对光时使用。上述通过GPS模块对太阳能电池板5角度进行调整的功能为本实用新型所述太阳能跟踪装置的主模式。
由于主模式是通过GPS模块获取的当地经纬度与时间信息进行计算得出此时当地太阳的高度角和方位角，存在一点偏差。为了能够对太阳能进行准确追光，提高太阳能电池板5的发电效率，本实用新型还设置有光传感器辅助对光模式。
本实用新型在太阳能电池板5四边中点分别倾斜设置第一光敏传感器插孔7、第二光敏传感器插孔8、第三光敏传感器插孔9和第四光敏传感器插孔10，且第一光敏传感器插孔7、第二光敏传感器插孔8、第三光敏传感器插孔9和第四光敏传感器插孔10与电池板太阳能垂线的夹角为5°，第一光敏传感器插孔7、第二光敏传感器插孔8、第三光敏传感器插孔9和第四光敏传感器插孔10内还分别设置有第一光敏传感器、第二光敏传感器、第三光敏传感器和第四光敏传感器。相对的两个光敏传感器通过比较电路连接控制模块，形成一组辅助对光装置。本实施例中，第一光敏传感器和第三光敏传感器组成一组辅助对光装置，用于太阳能电池板5仰俯角的精度控制。第一光敏传感器和第三光敏传感器由于接受到大小不等的光强而输出不同大小的信号，经比较器比较后输出信号至控制模块，控制模块即可通过垂直转动步进式电机6调整太阳能电池板5仰俯角。第二光敏传感器和第四光敏传感器组成一组辅助对光装置，用于太阳能电池板5方位角的精度控制，其原理同上，在此不再赘述。
本实用新型在太阳能电池板5中心点设置有照度传感器插孔，照度传感器插孔内设置有照度传感器11，照度传感器11的信号输出端连接控制模块的信号输出端。在本实用新型开始跟踪之前，可利用照度传感器11检测当时环境中的照度，若为阳光不足、发电效率较低的阴雨天，控制模块可根据照度传感器11发送的信号经判断后选择不启动跟踪装置，以避免不必要的功耗。

Claims (6)

1.一种双模式太阳能跟踪装置，包括太阳能电池板，其特征在于：还包括设置在底座上的水平转动步进式电机，水平转动步进式电机的输出轴连接太阳能电池板支架，太阳能电池支架上固定有垂直转动步进式电机，太阳能电池支架上还转动连接太阳能电池板转轴，太阳能电池板设置在太阳能电池板转轴上，垂直转动步进式电机的输出轴上设置的齿轮与太阳能电池板转轴上设置的齿轮啮合，控制模块连接有GPS模块，控制模块还控制连接水平转动步进式电机和垂直转动步进式电机；所述的太阳能电池板四边分别设置有4个光敏传感器插孔，光敏传感器插孔内设置有光敏传感器，相对的2个光敏传感器通过比较电路连接控制模块。
2.根据权利要求1所述的双模式太阳能跟踪装置，其特征在于：所述的4个光敏传感器插孔设置在太阳能电池板四边中点。
3.根据权利要求2所述的双模式太阳能跟踪装置，其特征在于：所述的光敏传感器插孔倾斜设置，且与太阳能电池板垂线的夹角为5°。
4.根据权利要求3所述的双模式太阳能跟踪装置，其特征在于：所述的太阳能电池板上设置有照度传感器插孔，照度传感器插孔内设置有照度传感器，照度传感器的信号输出端连接控制模块的信号输出端。
5.根据权利要求4所述的双模式太阳能跟踪装置，其特征在于：所述的照度传感器插孔垂直设置在太阳能电池板中心点。
6.根据权利要求5所述的双模式太阳能跟踪装置，其特征在于：所述的控制模块采用单片机。
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