CN206572782U - 自动追踪太阳能集中器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动追踪太阳能集中器，包括太阳能板、转轴A、转轴B、齿轮A、齿轮B、舵机A、舵机B、底座、U形的支架、光电感测器、微控制器和电源模块，转轴A和转轴B竖直固定在底座上，转轴B连接舵机A，齿轮B套装在转轴B上，齿轮A和支架安装在转轴A上，齿轮A和齿轮B啮合构成齿轮传动机构，舵机A的工作通过齿轮传动机构带动转轴B和支架转动，太阳能板铰接在支架的两端，舵机B工作带动太阳能板转动；光电感测器安装在底座旁，光电感测器、舵机A、舵机B分别与微控制器电连接，光电感测器将获得的信号传输给微控制器，微控制器控制舵机A、舵机B工作，微控制器、舵机A、舵机B分别与电源模块电连接获得电能。

Description

自动追踪太阳能集中器

技术领域

本实用新型属于太阳能采集技术领域，具体涉及一种自动追踪太阳能集中器。

背景技术

太阳能作为一种新型能源具有无限的储量，并且有利用清洁、使用经济等多种优点。它是维持着地球上生活的能量之源，同时也将是应对日益严重的能源危机和环境问题的解决方法。太阳能集中器是一种将太阳的辐射能转换为热能的设备。集中器是各种利用太阳能装置的关键部分。但是，由于太阳能存在着低密度、间歇性、分布空间不断变化、会随着季节气候和天气昼夜的变化而变化等特点；另外，目前很多太阳能集中器的阳光采集板是固定的，这导致太阳能设备无法实时追踪太阳入射位置，对太阳能的利用率低，不能满足生产和生活中对太阳能的收集和利用的要求。例如，目前市面上生产的太阳能集中器，一般以抛物面将太阳能聚焦，由于不能自动跟踪太阳，需要每隔半小时左右，用人工的办法将集中器调整聚焦太阳，才能取得良好的采集太阳能的效果。

而加装了追踪太阳功能的集中器，大多只能实现二维追踪太阳的功能，并且加装装置有减速电机等，成本高，集中效率低，不利于推广和家庭采用。而能够实现三维太阳追踪的集中器，有采用极轴式全追踪原理的，也即集中器的一轴指向地球的北极，也就是与地球的自转轴相平行，这种追踪原理在工作时集中器是绕极轴运转，它的转速的设置与地球的自转速度大小相同方向相反，用以追踪太阳的视日运动。但是在结构上集中器的重量是不通过极轴轴线的，极轴支撑装置的设计和生产比较困难。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对上述问题，提供一种结构简单、安装使用方便、造价便宜，能够提高太阳能收集工作效率、实现自动三维实时追踪太阳光的自动追踪太阳能集中器。

为此，本实用新型所采用的技术方案为：一种自动追踪太阳能集中器，包括太阳能板、转轴A、转轴B、齿轮A、齿轮B、舵机A、舵机B、底座、U形的支架、光电感测器、微控制器和电源模块，所述转轴A和转轴B竖直固定在底座上，转轴B连接所述舵机A，所述齿轮B套装在转轴B上，所述齿轮A和支架安装在转轴A上，齿轮A和齿轮B啮合构成齿轮传动机构，舵机A的工作通过齿轮传动机构带动转轴B和支架转动，所述太阳能板铰接在支架的两端，所述舵机B工作带动太阳能板转动；所述光电感测器安装在底座旁，光电感测器、舵机A、舵机B分别与所述微控制器电连接，光电感测器将获得的信号传输给微控制器，微控制器控制舵机A、舵机B工作，微控制器、舵机A、舵机B分别与电源模块电连接获得电能。

作为优选地，所述微控制器采用Arduino Uno控制器，该控制器是一款拥有基本数据接口的、存储空间足够的控制器，并且能够读取传感器、驱动电机抑或电脑通信，有使用简单、价格低廉的优点，应用广泛。

作为优选地，所述光电感测器为3个恒定电阻、1个光敏电阻组成的桥式电路构成的光电传感器。通过改变电阻的大小，进而改变电压来达到光电信号转变，从而完成追踪太阳光。该感测器具有灵敏度高、检测结果准确、体积小、重量轻、性能稳定、价格便宜、能在强光下工作等优点。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的微控制器通过计算光电感测器传递的信号，分析太阳光位置，控制两个舵机分别调整垂直转轴和支架的转动，最终控制集中器实现三维实时追踪太阳光。具有结构简单、成本低、响应迅速的优点，克服了其它太阳集中器无法实现三维自动追踪太阳光的局限，克服了其它能够实现三维追踪太阳光集中器结构复杂、造价高的局限，可以在有限的使用面积内收集到最多太阳能资源，最大限度地搜集太阳光，提高集中器设备的能量利用率。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型光电感测器、微控制器、舵机A、舵机B、电源模块的电连接框图。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图，对本实用新型作进一步说明：

如图1-2所示的新型自动追踪太阳能集中器，主要由太阳能板1、转轴A 2、转轴B3、齿轮A4、齿轮B 5、舵机A 6、舵机B 7、底座8、U形的支架9、光电感测器10、微控制器11和电源模块12组成。底座8放置在地面上，转轴A2和转轴B 3竖直固定在底座8上，转轴B 3连接舵机A 6，齿轮B 5套装在转轴B 3上，齿轮A 4和支架9安装在转轴A 2上，转轴和齿轮销接。齿轮A 4和齿轮B 5啮合构成齿轮传动机构。舵机A 6的工作通过齿轮传动机构带动转轴B 3和支架9转动，太阳能板1铰接在支架9的两端，舵机B 7工作带动太阳能板1转动。光电感测器10安装在底座8旁，光电感测器10、舵机A 6、舵机B 7分别与微控制器11电连接，光电感测器10将获得的信号传输给微控制器11，微控制器11控制舵机A 6、舵机B 7工作，微控制器11、舵机A 6、舵机B 7分别与电源模块12电连接获得电能。

光电感测器10为3个恒定电阻、1个光敏电阻组成的桥式电路构成的光电感测器。光电感测器10安装在底座8旁的水平地面上。光电感测器10将获得的信号传输给微控制器11，微控制器11将信号处理后传输给电源模块12，触发舵机A 6、舵机B 7的转动。

微控制器11采用Arduino Uno控制器，检测结果准确，应用广泛，方便安装，成本低。Arduino数位通讯埠给光电感测器10的接脚发送高电位讯号，触发测光功能；应变片的阻值一旦发生变化就会引起电压的变化；如有电阻传回，Arduino便根据测量光线的变化方向，然后再反向计算回去，即可最后换算成太阳光线的照射方向。如果追踪太阳光的入射方向需要调整太阳能板1的位置，微控制器11将把绕垂直线旋转角度的命令发送给舵机A 6，并把绕水平线旋转角度的命令发送给舵机B 7，舵机通过电源模块12提供动力进行旋转。两个舵机配合使用，达到让太阳能板1三维旋转的目的，旋转到位后，舵机停止旋转，等待下一次光电感测器感测太阳光线位置，引发下一轮的旋转调整。另外，当太阳落山或受气候影响光照条件太差时，微控制器自动判断并控制系统不工作，以最大程度减少能源消耗和提高阳光采集率。

本实用新型将光电感测器10设置在集中器底座8的旁边，并连接微控制器11与舵机A 6、舵机B 7，实现控制太阳能板三维旋转追踪太阳光线的功能。本实用新型具有占地面积小，结构简单、成本低、反应灵敏的特点，克服了其它太阳能集中器无法实时实现自动追踪太阳光线的局限。使用Arduino控制器，此控制器价格便宜，应用广泛，可以实现太阳入射光线位置与舵机旋转角度的计算，为准确调节太阳能板的位置提供帮助。

Claims (3)

1.一种自动追踪太阳能集中器，其特征在于：包括太阳能板(1)、转轴A(2)、转轴B(3)、齿轮A(4)、齿轮B(5)、舵机A(6)、舵机B(7)、底座(8)、U形的支架(9)、光电感测器(10)、微控制器(11)和电源模块(12)，所述转轴A(2)和转轴B(3)竖直固定在底座(8)上，转轴B(3)连接所述舵机A(6)，所述齿轮B(5)套装在转轴B(3)上，所述齿轮A(4)和支架(9)安装在转轴A(2)上，齿轮A(4)和齿轮B(5)啮合构成齿轮传动机构，舵机A(6)的工作通过齿轮传动机构带动转轴B(3)和支架(9)转动，所述太阳能板(1)铰接在支架(9)的两端，所述舵机B(7)工作带动太阳能板(1)转动；所述光电感测器(10)安装在底座(8)旁，光电感测器(10)、舵机A(6)、舵机B(7)分别与所述微控制器(11)电连接，光电感测器(10)将获得的信号传输给微控制器(11)，微控制器(11)控制舵机A(6)、舵机B(7)工作，微控制器(11)、舵机A(6)、舵机B(7)分别与电源模块(12)电连接获得电能。

2.如权利要求1所述的自动追踪太阳能集中器，其特征在于：所述微控制器(11)采用Arduino Uno控制器。

3.如权利要求1所述的自动追踪太阳能集中器，其特征在于：所述光电感测器(10)为3个恒定电阻、1个光敏电阻组成的桥式电路构成的光电感测器。