CN205281272U - 太阳追踪装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种太阳追踪装置，包括：第一数据采集单元、第二数据采集单元、中央管理控制器、转动电机、太阳能帆板，其中第一数据采集单元包括多方位光照传感器，第二数据采集单元包括卫星定位GPS接收器、标准时间接收器、飞行器朝向接收器；中央管理控制器分别与第一数据采集单元、第二数据采集单元、转动电机连接通信，接收并计算第一数据采集单元及第二数据采集单元发送的数据信息；转动电机与太阳能帆板轴连，根据中央管理控制器下发的控制命令带动太阳能帆板转动。本实用新型的太阳追踪装置具有两套不同的信息采集装置，当一方发生故障时可以由另一方接替，从而大大提高了太阳追踪装置运行的稳定性。

Description

太阳追踪装置

技术领域

本实用新型涉及太阳能开发领域，具体来说，涉及一种太阳追踪装置。

背景技术

目前的临近空间飞行器的太阳能跟踪设备大多是全角度固定受光形式，即，太阳能帆板固定摆放且各个角度均具有受光面的方式。其优势在于控制简单，安装方便，器件少，当飞行器在临近空间飞行时，在白天的任意时段均有阳光垂直射向太阳能帆板，其缺点在于增加了太阳能帆板数量，由此带来的帆板并联风险、重量压力不容忽视。据相关材料显示，若采用自动跟踪太阳形式代替帆板固定摆放方式，太阳能帆板的能量接受率能提高35％左右，从而可以减少太阳能帆板的数量。因此，研究太阳能帆板追日自动跟踪具有重要意义，它不仅能提高光伏发电效率，还可降低发电成本。

现有技术的临近空间太阳能帆板追日系统的主要形式是通过多面光照采集系统进行光照角度数据采集，再通过算法计算出当前时刻的太阳直射角度，通过旋转电机来控制太阳能帆板转动到与太阳光垂直面进行受光。但该技术方法的缺点是光照采集器在临近空间低温低压环境中易出现损坏，导致光照角度曲解或无法读取光照角度。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

针对相关技术中的问题，本实用新型提出一种太阳追踪装置，具有两套信息采集装置互为备份，能够大大提高飞行器的作业稳定性。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型的太阳追踪装置，包括：

第一数据采集单元、第二数据采集单元、中央管理控制器、转动电机、以及太阳能帆板，其中第一数据采集单元包括多方位光照传感器，第二数据采集单元包括GPS接收器、标准时间接收器、以及飞行器朝向接收器；

中央管理控制器与第一数据采集单元、第二数据采集单元、转动电机分别连接通信，接收并计算第一数据采集单元及第二数据采集单元发送的数据信息；

转动电机与太阳能帆板轴连，根据中央管理控制器下发的控制命令带动太阳能帆板转动。

在一个优选的实施例中，多方位光照传感器为多棱柱结构，其中多棱柱的多个侧面为感测光照的受光面。

在一个优选的实施例中，多方位光照传感器包括分别设置于多个侧面的多个光照传感器。

在一个优选的实施例中，第二数据采集单元还包括预存有一年中每个时刻的太阳位置信息的存储器。

在一个优选的实施例中，中央管理控制器进一步用于根据第一数据采集单元发送的数据信息计算得到当前太阳的光照角度。

在一个优选的实施例中，标准时间接收器为GPS授时模块。

在一个优选的实施例中，GPS授时模块与GPS接收器为集成为一体的GPS接收模块。

在一个优选的实施例中，飞行朝向接收器可以为惯性导航。

在一个优选的实施例中，设置于太阳能帆板上的倾角传感器，用于感测太阳能帆板是否转动到预定仰俯角度。

在一个优选的实施例中，设置于太阳能帆板上的电子罗盘，用于感测太阳能帆板是否转动到预定水平方位角。

本实用新型的太阳追踪装置具有两套不同的数据采集单元，即使在恶略环境下其中一套发生故障另一套也可以接替其继续工作，并且组成两套数据采集单元的器件和工作原理不同，因此同时发生故障的可能性极低，从而大大提高了太阳追踪装置的稳定性及可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本实用新型实施例的太阳追踪装置的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

根据本实用新型的实施例，提供了一种太阳追踪装置。

如图1示出了本实用新型的太阳追踪装置的示意图，该太阳追踪装置包括第一数据采集单元A1、第二数据采集单元A2、中央管理控制器11、转动电机12、太阳能帆板13。其中第一数据采集单元A1包括多方位光照传感器14，第二数据采集单元A2包括GPS接收器15、标准时间接收器16、飞行器朝向接收器17。

在一个优选的实施例中，多方位光照传感器14为一多棱柱结构，并且由棱柱的多个侧面接收并感测光照，本实施例中，多方位光照传感器14为正多棱柱。所述多个侧面通过设置光强度传感器进行太阳光照强度的感测。在一个实施例中，多方位光照传感器14可以为八棱柱结构。在一个优选的实施例中，标准时间接收器16可以用于获取地球的格林尼治标准时间(GMT)或协调世界时(UTC)，具体的，标准时间接收器16可以为GPS授时模块，根据卫星导航定位系统授时技术，由GPS或北斗卫星导航系统向全球范围内提供定时和定位的功能，GPS授时模块接收到其所在地的标准时间信息，从而完成时间同步。在其他的实施方式中，GPS接收器15和标准时间接收器16可以为集成为一体的GPS接收模块，即GPS接收模块可以同时完成全球定位和标准时间信息的接收。在一个优选的实施例中，飞行朝向接收器17可以为惯性导航。

中央管理控制器11分别与第一数据采集单元A1、第二数据采集单元A2、转动电机12连接通信，接收并分析计算第一数据采集单元A1及第二数据采集单元A2发送的数据信息，从而可以计算得出太阳能帆板13需要转动的角度使其可以更好的受光，并生成相应的控制命令下发给转动电机12；转动电机12与太阳能帆板13轴连，可以根据中央管理控制器11下发的控制命令带动太阳能帆板13转动。

本实用新型的太阳追踪装置具有两套不同的数据采集装置，即第一数据采集单元和第二数据采集单元。这样即使其中一套数据采集单元发生了故障，另外一套也可以接替其工作，继续实现太阳追踪装置的追日工作，并且本实用新型的两套数据采集单元工作原理及组成的器件装置不同，因此不会在相同的环境中同时发生故障，从而保证了太阳追踪装置的工作稳定性及可靠性。

实施例一

当太阳追踪装置采用第一数据采集单元实现追日工作情况下，具体原理如下：

1、通过多方位光照传感器的棱柱侧面接收临近空间的多方位光照信息，比如多方位的光照角度、强度等，将采集的信息汇总发送至中央管理控制器；

2、中央管理控制器对收到的光照信息进行计算，判断出多方位光照传感器的多个侧面中受光最强的侧面，并根据该最强受光侧面的朝向得出太阳能帆板需要转动的角度，并转换为控制命令，下发给转动电机；

3、转动电机接收到控制命令后，驱动联轴的太阳能帆板进行转动，直至使太阳能帆板与多方位光照传感器的最强受光侧面角度一致，以使太阳能帆板可以更好的受光。

实施例二

当太阳追踪装置采用第二数据采集单元实现追日工作情况下，具体原理如下：

1、由第二数据采集单元中GPS接收器获取太阳追踪装置的飞行定位信息，标准时间接收器获取地球UTC时间，飞行器朝向接收器得到太阳追踪装置的当前飞行朝向，并将第二数据采集单元得到的上述数据发送给中央管理控制器；

2、中央管理控制器对收到的数据进行计算，得到当前时间的日照状态及太阳光的照射角度；

3、如果判断当前处于黑夜，中央管理控制器不下发任何控制命令；如果判断当前处于白天，中央管理控制器根据预存于一存储器(图未示)中的一年中每个时刻的太阳位置信息以及接收到的太阳追踪装置的所在位置及标准时间，计算出太阳光的照射方向和太阳能帆板需要转动的角度，以使太阳能帆板的受光面正对太阳光的照射方向，并转换为控制命令，下发给转动电机；

4、转动电机接收到控制命令后，驱动联轴的太阳能帆板进行转动，使太阳能帆板的受光面正对太阳光的照射方向，以使太阳能帆板可以更好的受光。

上述两个实施例分别介绍了本实用新型的太阳追踪装置实现追日过程的两种不同的实现方法，实施例一可以与实施例二互为备份方案，当其中一种方法无法实施的时候，可以启动另一种方法进行实施。

另外，本实用新型的太阳追踪装置，还可以包括：

设置于太阳能帆板上的倾角传感器(未示出)，可以用于感测太阳能帆板是否转动到预定仰俯角度，以及

设置于太阳能帆板上的电子罗盘(未示出)，用于感测太阳能帆板是否转动到预定水平方位角。

具体的，倾角传感器可以平行固定在太阳能帆板上，倾角传感器测出的是太阳能帆板和水平面之间的夹角角度，此角度用来校验太阳能帆板是否转到指定俯仰角度。

电子罗盘可以固定在太阳能帆板表面，电子罗盘测量得到的是太阳能帆板和地球磁场之间的夹角，也就是太阳能帆板与南北方向间的夹角，该夹角数据用来校验太阳能帆板是否转到指定的水平方位角。

综上所述，本实用新型的太阳追踪装置具有两套不同的数据采集单元，即使在恶劣环境下其中一套发生故障另一套也可以接替其继续工作，并且组成两套数据采集单元的器件和工作原理不同，因此同时发生故障的可能性极低，从而大大提高了太阳追踪装置的稳定性及可靠性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种太阳追踪装置，其特征在于，包括第一数据采集单元、第二数据采集单元、中央管理控制器、转动电机及太阳能帆板，其中所述第一数据采集单元包括多方位光照传感器，所述第二数据采集单元包括GPS接收器、标准时间接收器及飞行器朝向接收器；

所述中央管理控制器与所述第一数据采集单元、第二数据采集单元、转动电机分别连接通信，接收并计算所述第一数据采集单元及第二数据采集单元发送的数据信息；

所述转动电机与所述太阳能帆板轴连，根据所述中央管理控制器下发的控制命令带动所述太阳能帆板转动。

2.根据权利要求1所述的太阳追踪装置，其特征在于，所述多方位光照传感器为多棱柱结构，其中多棱柱的多个侧面为感测光照的受光面。

3.根据权利要求2所述的太阳追踪装置，其特征在于，所述多方位光照传感器包括分别设置于多个侧面的多个光照传感器。

4.根据权利要求1所述的太阳追踪装置，其特征在于，所述第二数据采集单元还包括预存有一年中每个时刻的太阳位置信息的存储器。

5.根据权利要求4所述的太阳追踪装置，其特征在于，所述中央管理控制器进一步用于根据所述第一数据采集单元发送的数据信息计算得到当前太阳的光照角度。

6.根据权利要求1所述的太阳追踪装置，其特征在于，所述标准时间接收器为GPS授时模块。

7.根据权利要求6所述的太阳追踪装置，其特征在于，所述GPS授时模块与所述GPS接收器为集成为一体的GPS接收模块。

8.根据权利要求1所述的太阳追踪装置，其特征在于，所述飞行朝向接收器可以为惯性导航。

9.根据权利要求1所述的太阳追踪装置，其特征在于，包括设置于所述太阳能帆板上的倾角传感器，用于感测所述太阳能帆板是否转动到预定仰俯角度。

10.根据权利要求1所述的太阳追踪装置，其特征在于，包括设置于所述太阳能帆板上的电子罗盘，用于感测所述太阳能帆板是否转动到预定水平方位角。