CN206378748U - 一种太阳能跟踪装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型揭示了一种太阳能跟踪装置，包括基座、旋转盘和连接杆，连接杆包括轴杆及动力源固定部，动力源固定部上设有成对电磁铁，旋转盘上设置有光伏板和两个对称设置的光敏传感系统，旋转盘的背光面的两侧具有磁盘，连接杆的一端与基座相连，轴杆的固定于基座的连接杆支撑部上，旋转盘活动穿接于轴杆上，电磁铁与磁盘一一匹配相对，光伏板分别给电磁铁和光敏传感系统供电，并且电磁铁受两个光敏传感系统形成的光电信号比机构控制。本实用新型采用电磁铁作为太阳能跟踪器的驱动单元，其驱动量可靠，误差小；电磁铁及光敏传感器耗能低，直接由太阳能电池板供电，无需外接电源；电磁铁及光敏传感器成本均较为低廉、且传动结构简单且动能损失小。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能装置，尤其涉及一种太阳能跟踪装置，属于太阳能设备的技术领域。
背景技术
随着清洁能源的大力发展，小型太阳能系统的用途越来越广泛。太阳能电池板将其接受的太阳光能转化为电能，是太阳能系统的核心。通常情况下，太阳能电池板只有在阳光垂直射入时才有最大的输出电能，但由于地球自转，相对于电池板来说，太阳的位置是时刻移动的，一天中大多数时间阳光并不能垂直射入电池板，从而导致太阳能电池板能量转化效率较低。
公布号为CN105939145A的中国专利公开了一种具有追踪功能的太阳能电板装置，其通过第一电机、第二电机、第一绳索、第二绳索、连接轴、齿轮、齿轨和连接杆配合，达到带动太阳能电板沿东西轴线运动。其结构复杂，传动耗能高，成本高昂。
公布号为CN105929857A的中国专利公布了一种太阳能全景自动跟踪系统，其亦采用电机实现了对光伏板的驱动，而其电机驱动信号转换复杂，且电机的驱动量控制偏差大，而采用精密控制件会使得产品价格高昂。
实用新型内容
本实用新型的目的是解决上述现有技术的不足，成本高昂、驱动源耗能高且驱动结构复杂，提供一种太阳能跟踪装置。
为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：
一种太阳能跟踪装置，包括基座、旋转盘和连接杆，
所述基座包括连接杆固定部和连接杆支撑部，
所述连接杆包括轴杆及动力源固定部，所述动力源固定部上设有成对的第一电磁铁和第二电磁铁，
所述旋转盘的采光面上设置有光伏板和两个对称设置的第一光敏传感系统和第二光敏传感系统，所述旋转盘的背光面的两侧具有磁盘，并且所述旋转盘上设有用于活动装配于所述轴杆上的轴孔，
所述连接杆的一端与所述连接杆固定部相连，所述轴杆的自由端固定于所述连接杆支撑部上，所述旋转盘通过所述轴孔活动穿接于所述轴杆上，并且所述第一电磁铁、第二电磁铁分别与所述磁盘一一匹配相对，
所述光伏板分别与第一电磁铁、第二电磁铁、第一光敏传感系统、第二光敏传感系统供电相连，并且第一光敏传感系统与第二光敏传感系统形成光电信号比机构，第一电磁铁与第二电磁铁受驱于所述光电信号比机构。
优选地，所述连接杆支撑部上包括复数调节固定位，所述轴杆的自由端与任意一个调节固定位相固接。
优选地，所述连接杆的一端与所述连接杆固定部相枢轴连接。
优选地，所述旋转盘为非磁性旋转盘。
优选地，所述第一光敏传感系统包括第一光敏传感器、第一电阻、第二电阻、第一运算放大器和第一负载开关，所述第二光敏传感系统包括第二光敏传感器、第三电阻、第四电阻、第二运算放大器和第二负载开关，所述第一光敏传感系统与所述第二光敏传感系统形成差分对比电路。
本实用新型的有益效果主要体现在：
1.以电磁铁作为太阳能跟踪器的驱动单元，其驱动量可靠，误差小；
2.电磁铁及光敏传感器耗能低，直接由太阳能电池板供电，无需外接电源；
3.电磁铁及光敏传感器成本均较为低廉、且传动结构简单且动能损失小。
附图说明
图1是本实用新型一种太阳能跟踪装置的结构示意图；
图2是阳光垂直照射时太阳能跟踪装置的结构示意图；
图3是光伏板、第一电磁铁、第二电磁铁、第一光敏传感系统和第二光敏传感系统所形成的电路结构示意图。
具体实施方式
本实用新型提供一种太阳能跟踪装置。以下结合附图本实新型技术方案进行详细描述，以使其更易于理解和掌握。
一种太阳能跟踪装置，如图1和图2所示，包括基座1、旋转盘2和连接杆3，旋转盘2为非磁性旋转盘，基座1包括连接杆固定部和连接杆支撑部，连接杆3包括轴杆4及动力源固定部5，动力源固定部5上设有成对的第一电磁铁7和第二电磁铁8，旋转盘2的采光面上设置有光伏板11和两个对称设置的第一光敏传感系统和第二光敏传感系统，旋转盘2的背光面的两侧具有磁盘6，磁盘为铁质材料等，并且旋转盘2上设有用于活动装配于轴杆4上的轴孔，连接杆的一端与连接杆固定部相连，优选为两者枢轴连接，方便调整轴杆角度，轴杆的自由端固定于连接杆支撑部上，当然连接杆支撑部可优化，其上包括复数调节固定位，轴杆的自由端与任意一个调节固定位相固接，旋转盘2通过轴孔活动穿接于轴杆4上，并且第一电磁铁7、第二电磁铁8分别与磁盘一一匹配相对。
需要说明的是，光伏板分别与第一电磁铁、第二电磁铁、第一光敏传感系统、第二光敏传感系统供电相连，即实现光伏板对元器件的全部供电，无需连接外部供电源。并且第一光敏传感系统与第二光敏传感系统形成光电信号比机构，第一电磁铁与第二电磁铁受驱于光电信号比机构，即通过两个光敏传感系统的光信号或其转换信号进行对比分析，实现对电磁铁的驱动，通过旋转实现光敏传感系统的信号对等，可以采用单片机采集数据对比、亦可采用差分对比电路实现对比。
具体使用时，首先调整基座的朝向，使光伏板朝阳。基座应当放置在正南正北方向，保证连接杆固定部朝向，通过轴杆的上下位移可调整光伏板的纵向角度，该纵向角度等于或小于当地的维度。
具体实施例中，如图3所示，第一光敏传感系统包括第一光敏传感器9、第一电阻12、第二电阻13、第一运算放大器14和第一负载开关15，第二光敏传感系统包括第二光敏传感器10、第三电阻18、第四电阻19、第二运算放大器17和第二负载开关16，第一光敏传感系统与第二光敏传感系统形成差分对比电路。
第一光敏传感器9和第二光敏传感器10由光伏板供电，它们输出的电流与其接收的光强度成正比。当阳光垂直射向光伏板时，如图2所示，上述两个光敏传感器输出电流相等。如果阳光倾斜一定角度，那么第一光敏传感器9和第二光敏传感器10输出的电流就会不等。
如图3所示，第一电阻12和第二电阻13组成一个分压电路，将第一光敏传感器9输出的电流I9转化为电压V13。根据欧姆定律，下式成立：
分压电路的输出V13接入第一运算放大器14的正输入端，相同的，另外一端的输出V10接入第一运算放大器14的负输入端。
根据欧姆定律，V10与第二光敏传感器10的输出电流I10成正比，并满足：
第一运算放大器14比较V13与V10的大小，如果前者大于后者，则输出逻辑1；反之，则输出逻辑0。也就是说，当大于时，运算放大器14的输出是逻辑1，反之，输出是逻辑0。证明如下：
当第一负载开关15和第二负载开关16输入为逻辑1时，开关闭合，电流可以通过。当第一运算放大器14的输出为逻辑1时，第一负载开关15连通，电流通过第一电磁铁7，产生磁力，吸引磁盘，进而带动旋转盘2转动。
当第一运算放大器14的输出逻辑为0时，第一负载开关15闭合，无电流通过第一电磁铁7，无磁力产生，旋转盘2停止转动。
K 为旋转盘朝向第一电磁铁转动的阈值，数值上等于 。设计中，K应该略大于1，以防止不必要的抖动。
因为追踪装置的机制完全对称，旋转盘朝向第二电磁铁转动的阈值为。本设计中，旋转盘转动的阈值设为同一值K。
综上，跟踪装置运行方式如下：
若太阳直射角偏向第一电磁铁方向时，第一光敏传感器9接受的阳光强度大于第二光敏传感器10，因此前者的输出电流I9大于后者的I10。当比值大于阈值K时，光伏板朝向第二电磁铁转动，直到比值等于阈值K时停止，此时太阳光基本直射到光伏板上。直射角偏向相反时，光伏板反向转动。
通过以上描述可以发现，本实用新型以电磁铁作为太阳能跟踪器的驱动单元，其驱动量可靠，误差小；电磁铁及光敏传感器耗能低，直接由太阳能电池板供电，无需外接电源；电磁铁及光敏传感器成本均较为低廉、且传动结构简单且动能损失小。
以上对本实用新型的技术方案进行了充分描述，需要说明的是，本实用新型的具体实施方式并不受上述描述的限制，本领域的普通技术人员依据本实用新型的精神实质在结构、方法或功能等方面采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种太阳能跟踪装置，其特征在于：包括基座、旋转盘和连接杆，
所述基座包括连接杆固定部和连接杆支撑部，
所述连接杆包括轴杆及动力源固定部，所述动力源固定部上设有成对的第一电磁铁和第二电磁铁，
所述旋转盘的采光面上设置有光伏板和两个对称设置的第一光敏传感系统和第二光敏传感系统，所述旋转盘的背光面的两侧具有磁盘，并且所述旋转盘上设有用于活动装配于所述轴杆上的轴孔，
所述连接杆的一端与所述连接杆固定部相连，所述轴杆的自由端固定于所述连接杆支撑部上，所述旋转盘通过所述轴孔活动穿接于所述轴杆上，并且所述第一电磁铁、第二电磁铁分别与所述磁盘一一匹配相对，
所述光伏板分别与第一电磁铁、第二电磁铁、第一光敏传感系统、第二光敏传感系统供电相连，并且第一光敏传感系统与第二光敏传感系统形成光电信号比机构，第一电磁铁与第二电磁铁受驱于所述光电信号比机构。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能跟踪装置，其特征在于：所述连接杆支撑部上包括复数调节固定位，所述轴杆的自由端与任意一个调节固定位相固接。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能跟踪装置，其特征在于：所述连接杆的一端与所述连接杆固定部相枢轴连接。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能跟踪装置，其特征在于：所述旋转盘为非磁性旋转盘。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能跟踪装置，其特征在于：所述第一光敏传感系统包括第一光敏传感器、第一电阻、第二电阻、第一运算放大器和第一负载开关，所述第二光敏传感系统包括第二光敏传感器、第三电阻、第四电阻、第二运算放大器和第二负载开关，所述第一光敏传感系统与所述第二光敏传感系统形成差分对比电路。
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| CN113551199A (zh) * | 2020-04-26 | 2021-10-26 | 孙翼虎 | 一种聚光采光罩的制造及使用方法 |
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