CN207216429U - 太阳能跟踪器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能跟踪器，包括太阳能电池板，还包括：使所述太阳能电池板上下转动的第一组件；使所述太阳能电池板左右转动的第二组件；使所述太阳能电池板升降的第三组件，包括梁和底座，所述梁上设有轴向分布的多个定位孔，所述底座上设有与所述定位孔匹配的安装孔，所述定位孔和安装孔通过螺杆连接；四个分别位于所述太阳能电池板的四个角上的光照强度测试装置；风速测试装置，包括第一连接板、设于所述第一连接板上的测速芯片和对射光电传感器、与所述对射光电传感器的两臂连接的支撑柱以及以所述支撑柱为转轴的不透光扇叶；控制所述水平舵机和俯仰舵机运行的控制系统。

Description

太阳能跟踪器

技术领域

本实用新型涉及太阳能电池技术领域，具体而言，涉及太阳能跟踪器。

背景技术

太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置，而光电转换效率是衡量太阳能电池性能的最重要的参数之一。现有的针对提升光电转换效率的研究主要集中在材料和形态上，如硅薄膜电池、化合物半导体薄膜电池、有机膜电池等。这种改进方式需要投入大量的人力、资金和时间。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供太阳能跟踪器，以解决现有技术中太阳能电池存在的光电转换效率低的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种太阳能跟踪器，包括太阳能电池板，还包括：

使所述太阳能电池板上下转动的第一组件，包括与所述太阳能电池板连接的U形连接部以及相互配合俯仰舵机和两个舵机码盘，所述U形连接部的两臂分别与所述两个舵机码盘连接并以所述两个舵机码盘中心的连线为转轴；

使所述太阳能电池板左右转动的第二组件，包括相互啮合的输入齿轮和输出齿轮以及驱动所述输入齿轮转动的水平舵机，所述输出齿轮转动带动所述太阳能电池板转动；

使所述太阳能电池板升降的第三组件，包括梁和底座，所述梁上设有轴向分布的多个定位孔，所述底座上设有与所述定位孔匹配的安装孔，所述定位孔和安装孔通过螺杆连接；

四个分别位于所述太阳能电池板的四个角上的光照强度测试装置；

风速测试装置，包括第一连接板、设于所述第一连接板上的测速芯片和对射光电传感器、与所述对射光电传感器的两臂连接的支撑柱以及以所述支撑柱为转轴的不透光扇叶；

根据所述光照强度测试装置和风速测试装置的测试结果来控制所述水平舵机和俯仰舵机运行的控制系统。

所述上下转动是指对应的转轴与安装地面平行；所述左右转动是指对应的转轴与安装地面垂直。可见，本实用新型的太阳能跟踪器可以实时根据太阳光强度的变化和光线位置的变化来进行位置变化，使得太阳能电池板的活性面可以始终与太阳光线垂直，所获得的太阳能显著提升，显著提升太阳能电池每日的光电转换量。可以根据地理位置来调节太阳能电池板的高度，实用性强。四个光照强度测试装置可以更有效地确定上与下以及左与右的光线强度差，更有利于获取精确光线位置信息，以提升单位面积的太阳能电池板所获取的太阳能。风速测试装置可以实时检测风速的大小，防止太阳能电池板因风速过大而被吹翻破坏。本实用新型结构简单，易于维护和安装，可以大规模使用。

进一步地，所述光照强度测试装置包括光敏电阻、第二连接板和聚光筒，所述光敏电阻设于所述聚光筒底部，沿垂直于所述第二连接板的方向，所述聚光筒的直径递增。由此，将四个光敏电阻分开放置，所测试的数据的可用性更高，控制系统的控制效果最好。

进一步地，所述聚光筒的高度为1-2cm，顶部直径为2-5cm；所述聚光筒的内表面设有铝薄膜。由此，聚光效果最好，控制效果更好。

进一步地，还包括设于所述梁顶部的支撑板，所述水平舵机与所述支撑板紧固连接；还包括轴和轴承，所述轴与所述输出齿轮插销连接，所述轴承与所述支撑板紧固连接；还包括U形支架，所述俯仰舵机与所述U形支架的两臂连接，所述U形支架的底部与所述轴紧固连接。由此，提升整个太阳能跟踪器的集成度和稳定性。

进一步地，所述控制系统包括依次与所述光照强度测试装置和风速测试装置的输出端连接的取样器、模数转换器和控制器，所述控制器的输出端与所述水平舵机和俯仰舵机相连；由此，控制过程简单，成本低。

进一步地，还包括与所述控制系统进行通信的物联网平台。由此，操作者可以远程监测太阳能跟踪器的工作状态，及时发现异常和作出处理。

进一步地，还包括MPPT控制器。MPPT控制器能够实时侦测太阳能电池板的发电电压，并追踪最高电压电流值，实现以最大功率输出对蓄电池充电，从而极大的提高光电转化效率。

进一步地，还包括DC/DC转换器。DC/DC转换器为转变输入电压后有效输出固定电压的电压转换器，由此，可以提升所述光照强度测试装置、风速测试装置、水平舵机、俯仰舵机和控制系统的工作稳定性，从而提升太阳能跟踪器对太阳能的跟踪效果。

进一步地，还包括与所述U形连接部连接的横向支撑杆以及位于所述横向支撑杆两端的两个竖向支撑杆，所述太阳能电池板与所述竖向支撑杆紧固连接。由此，可更好的固定好所述太阳能电池板而不使其损坏，还可更稳定地对太阳能电池板的位置进行调节。

进一步地，所述第一连接板的材质为绝缘材料。由此，更好的减少因为静电对测试结果的影响。

可见，本实用新型结构简单，使得太阳能电池板始终处于最佳的采光位置，同时还能通过风速检测装置判断风速的大小从而调节调整太阳能电池板的位置，防止因风速过大而吹翻设备造成不可挽回的损失。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来辅助对本实用新型的理解，附图中所提供的内容及其在本实用新型中有关的说明可用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型太阳能跟踪器的主视图。

图2为本实用新型太阳能跟踪器的太阳能电池板的正面示意图。

图3为本实用新型太阳能跟踪器的光照强度测试装置的结构示意图。

图4为本实用新型太阳能跟踪器的风速测试装置的结构示意图。

图5为本实用新型太阳能跟踪器的光照强度测试装置的第一组件和第二组件的结构示意图。

上述附图中的有关标记为：

1：太阳能电池板；

2：第一组件；

21：舵机码盘；

22：俯仰舵机；

23：U形连接部；

24：横向支撑杆；

25：竖向支撑杆；

3：第二组件；

31：输入齿轮；

32：水平舵机；

33：输出齿轮；

34：轴承；

35：轴；

4：光照强度测试装置；

41：光敏电阻；

42：第二连接板；

43：聚光筒；

5：风速测试装置；

51：第一连接板；

52：测速芯片；

53：对射光电传感器；

54：支撑柱；

55：不透光扇叶；

6：控制系统；

7：梁；

71：底盘；

72：侧梁；

73：定位孔；

74：安装孔；

8：支撑板；

9：U形支架。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本实用新型。在结合附图对本实用新型进行说明前，需要特别指出的是：

本实用新型中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。

此外，下述说明中涉及到的本实用新型的实施例通常仅是本实用新型一分部的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

关于本实用新型中术语和单位。本实用新型的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”、“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

如图1-5所示的太阳能跟踪器，包括太阳能电池板1、使所述太阳能电池板1上下转动的第一组件2、使所述太阳能电池板1左右转动的第二组件3、使所述太阳能电池板1升降的第三组件、光照强度测试装置4、风速测试装置5和控制系统6。

所述第一组件2包括与所述太阳能电池板1连接的U形连接部23、相互配合俯仰舵机22和两个舵机码盘21以及双臂与所述俯仰舵机22连接的U形支架9，所述U形连接部23的两臂分别与所述两个舵机码盘21连接并以所述两个舵机码盘21中心的连线为转轴；还包括与所述U形连接部23连接的横向支撑杆24以及位于所述横向支撑杆24两端的两个竖向支撑杆25，所述太阳能电池板1与所述竖向支撑杆25紧固连接。

所述第二组件3包括相互啮合的输入齿轮31和输出齿轮33以及驱动所述输入齿轮31转动的水平舵机32，所述输出齿轮33转动带动所述太阳能电池板1转动；还包括轴35和轴承34，所述轴35与所述输出齿轮33插销连接，所述U形支架9与所述轴35的紧固连接。

所述第三组件包括梁7和底座，所述梁7上设有轴向分布的多个定位孔73，所述底座上设有与所述定位孔73匹配的安装孔74，所述定位孔73和安装孔74通过螺杆连接；所述底座为四脚底座，包括相互焊接的底盘71和侧梁72，这样既具有更好的稳定性的同时也能节约部分材料；所述梁7采用中空的正四面体方钢，这样的设计既减轻了梁7的重量，又方便控制系统6的连接线的布置和水平舵机32的安放和定位；所述梁7和底座采用嵌套的方法连接，这样的设置不仅可以使得所述梁7和底座的组装和拆卸更加方便，还可以灵活的调节所述太阳能电池板1的高度；还包括设于所述梁7顶部的支撑板8，所述水平舵机32与所述支撑板8紧固连接，所述轴承34与所述支撑板8紧固连接，这样的设计既方便所述水平舵机32的定位同时也方便实现所述水平舵机32的拆卸和组装。

所述光照强度测试装置4为四个且分别位于所述太阳能电池板1的四个角上；所述光照强度测试装置4包括光敏电阻41、第二连接板42和聚光筒43，所述光敏电阻41设于所述聚光筒43底部，沿垂直于所述第二连接板42的方向，所述聚光筒43的直径递增；所述聚光筒43的高度为1.5cm，顶部直径为3cm；所述聚光筒43的内表面设有铝薄膜。

所述风速测试装置5包括第一连接板51、设于所述第一连接板51上的测速芯片52和对射光电传感器53、与所述对射光电传感器53的两臂连接的支撑柱54以及以所述支撑柱54为转轴的不透光扇叶55。

所述控制系统6包括依次与所述光照强度测试装置4和风速测试装置5的输出端连接的取样器、放大电路、模数转换器和控制器，所述控制器的输出端与所述水平舵机32和俯仰舵机22相连；取样器对光照强度测试装置4和风速测试装置5的实时数据进行采集，获得模拟电流信号，此信号通过模拟放大电路放大和模数转换器转换成数字信号存储至控制器信号处理系统，控制器信号处理系统通过改变输出模拟量的大小来控制水平舵机32和俯仰舵机22的运动，从而使太阳能电池板1能够精确的对准光源；所述控制系统6的外壳采用焊接的方法焊接在所述梁7的侧面，这样的设计既能对所述控制系统6起到保护的作用，同时也能减少一部分外界环境对电路的干扰。

所述控制器采用CPU型号为Arduino UNO的单片机。

还包括与所述控制器进行通信的物联网平台，所述物联网平台为Yeelink平台。在Yeelink平台上申请一个API账号并创建一个设备和传感器账号，然后将软件程序下载到控制器上，即可通过对Yeelink平台的操作来实现对太阳能跟踪器的远程控制和实时数据的监测。

还包括MPPT控制器，MPPT控制器一端与太阳能电池板1相连，一端与蓄电池相连，MPPT控制器通过追踪光伏发电最大功率后给蓄电池充电，能够极大的提高光电转化效率。

还包括DC/DC转换器，DC/DC转换器输出端与所述光照强度测试装置4、风速测试装置5、水平舵机32、俯仰舵机22和控制系统6相连，另一端与蓄电池相连。

所述输入齿轮31和所述输出齿轮33的模数相同，但所述输出齿轮33的齿数为所述输入齿轮31的齿数的两倍，因为水平舵机32的只能旋转180°，所以采用上述齿数比的输入齿轮31和输出齿轮33可改变传动比，从而实现所述太阳能电池板1的360°左右旋转。

当风吹动不透光扇叶55转动的时候，不透光的叶片便会遮挡对射光电传感器53两臂之间的光信号，对射光电传感器53会传回一个个同样波形的电信号，测速芯片52通过检测并记录电信号的数目，之后转换为控制器能够识别的数字信号并传送给控制器，若风速测试装置5采集的数值大于预设阈值，则控制系统6控制俯仰舵机22驱使所述太阳能电池板1与水平面平行；若风速测试装置5采集的数值小于预设阈值，则控制系统6不作出任何回应，这样无论白天或是夜间都能防止因外界风力过大而吹翻太阳能电池板1。

所述控制系统6根据所述光照强度测试装置4的测试结果来控制所述水平舵机32和俯仰舵机22运行的过程包括操作：

1)当四个光敏电阻42采集的数值的总和小于预设的夜间光线数值时，控制系统6不作任何回应；当四个光敏电阻42采集的数值的总和大于预设的夜间光线数值时，则进行所述第一差值和第二差值与预设的误差允许值的比较。

2)对俯仰舵机22进行控制：将位于右上方和左上方的光敏电阻42采集的数值之和与位于左下方和右下方的光敏电阻42采集的数值之和做差，得到第一差值；当所述第一差值小于预设的误差允许值时，控制系统6不作任何回应；当所述第一差值大于预设的误差允许值时，若位于右上方和左上方的光敏电阻42采集的数值之和大于位于左下方和右下方的光敏电阻42采集的数值之和，则控制系统6控制俯仰舵机22驱使所述太阳能电池板1向上旋转第一角度，若位于右上方和左上方的光敏电阻42采集的数值之和小于位于左下方和右下方的光敏电阻42采集的数值之和，则控制系统6控制俯仰舵机22驱使所述太阳能电池板1向下旋转第一角度；控制系统6重复进行第一差值与预设的误差允许值的比较和作出相应回应直至所述第一差值小于预设的误差允许值时暂停对俯仰舵机22进行控制；

3)对水平舵机32进行控制：将位于左上方和左下方的光敏电阻42采集的数值之和与位于右上方和右下方的光敏电阻42采集的数值之和做差，得到第二差值；当所述第二差值小于预设的误差允许值时，控制系统6不作任何回应；当所述第二差值大于预设的误差允许值时，若位于左上方和左下方的光敏电阻42采集的数值之和大于位于右上方和右下方的光敏电阻42采集的数值之和，则控制系统6控制水平舵机32驱使所述太阳能电池板1向左旋转第二角度，若位于左上方和左下方的光敏电阻42采集的数值之和小于位于右上方和右下方的光敏电阻42采集的数值之和，则控制系统6控制水平舵机32驱使所述太阳能电池板1向右旋转第二角度；控制系统6重复进行第二差值与预设的误差允许值的比较和作出相应回应直至所述第二差值小于预设的误差允许值时暂停对水平舵机32进行控制。

所述第一角度和第二角度为1°。

以上对本实用新型的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本实用新型。基于本实用新型的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

Claims (10)

1.太阳能跟踪器，包括太阳能电池板(1)，其特征在于：还包括：

使所述太阳能电池板(1)上下转动的第一组件(2)，包括与所述太阳能电池板(1)连接的U形连接部(23)以及相互配合俯仰舵机(22)和两个舵机码盘(21)，所述U形连接部(23)的两臂分别与所述两个舵机码盘(21)连接并以所述两个舵机码盘(21)中心的连线为转轴；

使所述太阳能电池板(1)左右转动的第二组件(3)，包括相互啮合的输入齿轮(31)和输出齿轮(33)以及驱动所述输入齿轮(31)转动的水平舵机(32)，所述输出齿轮(33)转动带动所述太阳能电池板(1)转动；

使所述太阳能电池板(1)升降的第三组件，包括梁(7)和底座，所述梁(7)上设有轴向分布的多个定位孔(73)，所述底座上设有与所述定位孔(73)匹配的安装孔(74)，所述定位孔(73)和安装孔(74)通过螺杆连接；

四个分别位于所述太阳能电池板(1)的四个角上的光照强度测试装置(4)；

风速测试装置(5)，包括第一连接板(51)，设于所述第一连接板(51)上的测速芯片(52)和对射光电传感器(53)、与所述对射光电传感器(53)的两臂连接的支撑柱(54)以及以所述支撑柱(54)为转轴的不透光扇叶(55)；

根据所述光照强度测试装置(4)和风速测试装置(5)的测试结果来控制所述水平舵机(32)和俯仰舵机(22)运行的控制系统(6)。

2.如权利要求1所述的太阳能跟踪器，其特征在于：所述光照强度测试装置(4)包括光敏电阻(41)、第二连接板(42)和聚光筒(43)，所述光敏电阻(41)设于所述聚光筒(43)底部，沿垂直于所述第二连接板(42)的方向，所述聚光筒(43)的直径递增。

3.如权利要求2所述的太阳能跟踪器，其特征在于：所述聚光筒(43)的高度为1-2cm，顶部直径为2-5cm；所述聚光筒(43)的内表面设有铝薄膜。

4.如权利要求1所述的太阳能跟踪器，其特征在于：还包括设于所述梁(7)顶部的支撑板(8)，所述水平舵机(32)与所述支撑板(8)紧固连接；还包括轴(35)和轴承(34)，所述轴(35)与所述输出齿轮(33)插销连接，所述轴承(34)与所述支撑板(8)紧固连接。

5.如权利要求1所述的太阳能跟踪器，其特征在于：还包括U形支架(9)，所述俯仰舵机(22)与所述U形支架(9)的两臂连接。

6.如权利要求1所述的太阳能跟踪器，其特征在于：所述控制系统(6)包括依次与所述光照强度测试装置(4)和风速测试装置(5)的输出端连接的取样器、模数转换器和控制器，所述控制器的输出端与所述水平舵机(32)和俯仰舵机(22)相连。

7.如权利要求1所述的太阳能跟踪器，其特征在于：还包括与所述控制系统进行通信的物联网平台。

8.如权利要求1所述的太阳能跟踪器，其特征在于：还包括MPPT控制器；还包括DC/DC转换器。

9.如权利要求1所述的太阳能跟踪器，其特征在于：还包括与所述U形连接部(23)连接的横向支撑杆(24)以及位于所述横向支撑杆(24)两端的两个竖向支撑杆(25)，所述太阳能电池板(1)与所述竖向支撑杆(25)紧固连接。

10.如权利要求1所述的太阳能跟踪器，其特征在于：所述第一连接板(51)的材质为绝缘材料。