CN209805750U - 一种压差采集比较的智能向光装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种压差采集比较的智能向光装置，包括控制器、光敏电阻传感器组、固定支架、俯仰旋转控制装置和水平旋转控制装置；所述光敏电阻传感器组与所述控制器输入端电性连接；所述俯仰旋转控制装置、水平旋转控制装置与所述控制器输出端电性连接；所述控制器、光敏电阻传感器组、俯仰旋转控制装置均设置在所述固定支架上；所述水平旋转控制装置与所述俯仰旋转控制装置固定连接。本实用新型提供的一种压差采集比较的智能向光装置，利用光敏电阻传感器电压采集，分组取压差，通过两组压差分别与预设值比较，从而通过俯仰旋转控制装置、水平旋转控制装置的控制实现装置的智能向光，整个装置成本低，控制精度高，能有效提高太阳光的利用率。

Description

一种压差采集比较的智能向光装置

技术领域

本发明涉及太阳能采集技术领域，更具体的，涉及一种压差采集比较的智能向光装置。

背景技术

在可再生清洁能源中，太阳能是使用最广泛的一种能源。目前太阳能的利用主要分为光-电转换、光-热转换、光-化学转换，这些利用都可以通过智能向光来提高太阳能的利用率。现有的向光跟踪技术中，定时跟踪法存在很大的误差，精度低；算法跟踪需要获取相关的天文地理信息，控制精度虽然高，但各地地理信息不同，获取技术复杂，成本高。

发明内容

本发明为克服现有的向光跟踪技术存在的技术缺陷，提供一种压差采集比较的智能向光装置。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种压差采集比较的智能向光装置，包括控制器、光敏电阻传感器组、固定支架、俯仰旋转控制装置和水平旋转控制装置；其中：

所述光敏电阻传感器组与所述控制器输入端电性连接；

所述俯仰旋转控制装置、水平旋转控制装置与所述控制器输出端电性连接；

所述控制器、光敏电阻传感器组、俯仰旋转控制装置均设置在所述固定支架上；

所述水平旋转控制装置与所述俯仰旋转控制装置固定连接。

上述方案中，光敏电阻传感器组实时采集光照强度形成电压差，与控制器的预设值进行大小比较，控制器根据比较结果对俯仰旋转控制装置和水平旋转控制装置进行控制，从而实现所述向光装置的智能向光。

其中，所述固定支架包括固定板和光轴支架，所述光轴支架与所述固定板固定连接；所述控制器、光敏电阻传感器组设置在所述固定板上；所述俯仰旋转控制装置设置在所述光轴支架上。

其中，所述光敏电阻传感器组包括第一光敏电阻传感器、第二光敏电阻传感器、第三光敏电阻传感器和第四光敏电阻传感器；所述第一光敏电阻传感器、第二光敏电阻传感器、第三光敏电阻传感器和第四光敏电阻传感器分别与所述控制器输入端电性连接；

所述固定板上设置有十字挡光板，所述十字挡光板将所述固定板分割成东西南北四个区域，所述第一光敏电阻传感器、第二光敏电阻传感器、第三光敏电阻传感器、第四光敏电阻传感器依次设置在不同的区域中。

其中，所述光敏电阻传感器包括5V直流电源、分压电阻、光敏电阻和电压采集器，所述5V直流电源、分压电阻、光敏电阻形成串联电路，所述电压采集器与所述控制器输入端电性连接，用于采集所述光敏电阻两端电压。

上述方案中，四个光敏电阻传感器分成两对，东西一对，南北一对。控制器采集到四个光敏电阻传感器中光敏电阻的电压，同一对进行相减得到压差；第三光敏电阻传感器的光敏电阻电压减第四光敏电阻传感器的光敏电阻电压为一组压差，该压差与预设值进行比较后，控制器控制俯仰旋转控制装置，实现对太阳光高度的追踪；第二光敏电阻传感器的光敏电阻电压减第一光敏电阻传感器的光敏电阻电压为一组压差，该压差与预设值进行比较后，控制器控制水平旋转控制装置，实现对太阳光方位的追踪。

上述方案中，南北组压差值，即第三光敏电阻传感器、第四光敏电阻传感器产生的压差值大于预设值时，分两种情况：当南的电压大于北的电压，说明南的光敏电阻阻值较大，光照强度相比北的要弱，此时控制器控制俯仰旋转控制装置向光正转动作，直至南北组电压的压差值低于不动作的预设值；当北的电压大于南的电压，说明北的光敏电阻阻值较大，光照强度相对于南的较弱，此时控制器控制俯仰旋转控制装置向光反转动作，直至南北组电压的压差值低于不动作的预设值。

上述方案中，东西组压差值，即第一光敏电阻传感器、第二光敏电阻传感器产生的压差值大于预设值时，分两种情况：当西的电压大于东的电压，说明西的光敏电阻阻值较大，光照强度相比东的要弱，此时控制器控制水平旋转控制装置向光动作，直至东西组电压的压差值低于不动作的预设值；当东的电压大于西的电压，说明东的光明电阻阻值较大，光照强度相比西的要弱，此时控制器控制水平旋转控制装置向光动作，直至东西组电压的压差值低于不动作的预设值。

其中，所述俯仰旋转控制装置包括第一光轴、第一轴联器、第一步进电机和支撑底座；其中：

所述第一轴联器设置在所述第一步进电机转动轴上；

所述第一光轴一端与所述第一轴联器固定连接，另一端与所述光轴支架固定连接；

所述第一步进电机设置在所述支撑底座，与支撑底座固定连接；

所述第一步进电机与所述控制器输出端电性连接。

上述方案中，所述第一轴联器将所述第一步进电机的转动轴延长，实现与第一光轴的连接；所述第一光轴与所述光轴支架固定连接，在第一步进电机转动的时候，通过第一光轴直接带动整个光轴支架进行转动，从而带动固定板转动。

其中，所述第一步进电机为贯通式双轴输出的步进电机。

上述方案中，第一步进电机为贯通式双轴输出的步进电机，可以实现对光轴支架更为稳定的转动控制。

其中，水平旋转控制装置包括第二光轴、第二轴联器和第二步进电机；其中：

所述第二轴联器设置在所述第二步进电机转动轴上；

所述第二光轴一端与所述第二轴联器固定连接，另一端与所述支撑底座固定连接；

所述第二步进电机与所述控制器输出端电性连接。

上述方案中，将水平旋转控制装置直接于俯仰旋转控制装置连接，实现了对俯仰旋转控制装置、固定支架形成的整体在于水平方向的转动控制；所述第二轴联器将所述第二步进电机的转动轴延长，实现与第二光轴的连接；第二光轴与支撑底座固定连接，在第二步进电机转动的时候，通过第二光轴直接带动所述俯仰旋转控制装置进行水平转动，从而带动固定板水平转动。

其中，所述控制器包括微处理器、A/D转换模块、电机驱动模块和电源模块；其中：

所述A/D转换模块与所述微处理器输入端电性连接；

所述电机驱动模块与所述微处理器输出端电性连接；

所述电源模块为所述微处理器、A/D转换模块、电机驱动模块供电；

所述控制器通过所述A/D转换模块与所述光敏电阻传感器组电性连接；

所述控制器通过所述电机驱动模块与所述俯仰旋转控制装置、水平旋转控制装置电性连接。

其中，所述微处理器为单片机或PLC。

上述方案中，为了将降低分压电阻在较强的光照强度时电压饱和现象，提高精度，光敏电阻在室外无直射光照下的阻值与分压电阻阻值相近。

上述方案中，所述的两个步进电机相互独立，互不影响，同时工作；所述装置对于太阳光方位和高度追踪是一个闭环的双轴控制系统，双轴控制能够实时准确地对太阳光进行追踪，让装置始终垂直于太阳光。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明提供的一种压差采集比较的智能向光装置，利用光敏电阻传感器电压采集，分组取压差，通过两组压差分别与预设值比较，从而通过俯仰旋转控制装置、水平旋转控制装置的控制实现装置的智能向光，整个装置成本低，控制精度高，能有效提高太阳光的利用率。

附图说明

图1为本装置的结构示意图；

图2为光敏电阻的位置示意图；

图3为光敏电阻传感器电路原理图；

图4位控制器电路原理图；

其中：1、控制器；11、微处理器；12、A/D转换模块；13、电机驱动模块；14、电源模块；2、光敏电阻传感器组；21、第一光敏电阻传感器；22、第二光敏电阻传感器；23、第三光敏电阻传感器；24、第四光敏电阻传感器；3、固定支架；31、固定板；32、光轴支架；4、俯仰旋转控制装置；41、第一光轴；42、第一轴联器；43、第一步进电机；44、支撑底座；5、水平旋转控制装置；51、第二光轴；52、第二轴联器；53、第二步进电机。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

如图1所示，一种压差采集比较的智能向光装置，包括控制器、光敏电阻传感器组、固定支架、俯仰旋转控制装置和水平旋转控制装置；其中：

所述光敏电阻传感器组与所述控制器输入端电性连接；

所述俯仰旋转控制装置、水平旋转控制装置与所述控制器输出端电性连接；

所述控制器、光敏电阻传感器组、俯仰旋转控制装置均设置在所述固定支架上；

所述水平旋转控制装置与所述俯仰旋转控制装置固定连接。

在具体实施过程中，光敏电阻传感器组实时采集光照强度形成电压差，与控制器的预设值进行大小比较，控制器根据比较结果对俯仰旋转控制装置和水平旋转控制装置进行控制，从而实现所述向光装置的智能向光。

实施例2

更具体的，在实施例1的基础上，所述固定支架包括固定板和光轴支架，所述光轴支架与所述固定板固定连接；所述控制器、光敏电阻传感器组设置在所述固定板上；所述俯仰旋转控制装置设置在所述光轴支架上。

更具体的，如图2所示，所述光敏电阻传感器组包括第一光敏电阻传感器、第二光敏电阻传感器、第三光敏电阻传感器和第四光敏电阻传感器；所述第一光敏电阻传感器、第二光敏电阻传感器、第三光敏电阻传感器和第四光敏电阻传感器分别与所述控制器输入端电性连接；

所述固定板上设置有十字挡光板，所述十字挡光板将所述固定板分割成东西南北四个区域，所述第一光敏电阻传感器、第二光敏电阻传感器、第三光敏电阻传感器、第四光敏电阻传感器依次设置在不同的区域中。

更具体的，如图3所示，所述光敏电阻传感器包括5V直流电源、分压电阻、光敏电阻和电压采集器，所述5V直流电源、分压电阻、光敏电阻形成串联电路，所述电压采集器与所述控制器输入端电性连接，用于采集所述光敏电阻两端电压。

在具体实施过程中，四个光敏电阻传感器分成两对，东西一对，南北一对。控制器采集到四个光敏电阻传感器中光敏电阻的电压，同一对进行相减得到压差；第三光敏电阻传感器的光敏电阻电压减第四光敏电阻传感器的光敏电阻电压为一组压差，该压差与预设值进行比较后，控制器控制俯仰旋转控制装置，实现对太阳光高度的追踪；第二光敏电阻传感器的光敏电阻电压减第一光敏电阻传感器的光敏电阻电压为一组压差，该压差与预设值进行比较后，控制器控制水平旋转控制装置，实现对太阳光方位的追踪。

在具体实施过程中，南北组压差值，即第三光敏电阻传感器、第四光敏电阻传感器产生的压差值大于预设值时，分两种情况：当南的电压大于北的电压，说明南的光敏电阻阻值较大，光照强度相比北的要弱，此时控制器控制俯仰旋转控制装置向光正转动作，直至南北组电压的压差值低于不动作的预设值；当北的电压大于南的电压，说明北的光敏电阻阻值较大，光照强度相对于南的较弱，此时控制器控制俯仰旋转控制装置向光反转动作，直至南北组电压的压差值低于不动作的预设值。

在具体实施过程中，东西组压差值，即第一光敏电阻传感器、第二光敏电阻传感器产生的压差值大于预设值时，分两种情况：当西的电压大于东的电压，说明西的光敏电阻阻值较大，光照强度相比东的要弱，此时控制器控制水平旋转控制装置向光动作，直至东西组电压的压差值低于不动作的预设值；当东的电压大于西的电压，说明东的光明电阻阻值较大，光照强度相比西的要弱，此时控制器控制水平旋转控制装置向光动作，直至东西组电压的压差值低于不动作的预设值。

实施例3

更具体的，所述俯仰旋转控制装置包括第一光轴、第一轴联器、第一步进电机和支撑底座；其中：

所述第一轴联器设置在所述第一步进电机转动轴上；

所述第一光轴一端与所述第一轴联器固定连接，另一端与所述光轴支架固定连接；

所述第一步进电机设置在所述支撑底座，与支撑底座固定连接；

所述第一步进电机与所述控制器输出端电性连接。

在具体实施过程中，所述第一轴联器将所述第一步进电机的转动轴延长，实现与第一光轴的连接；所述第一光轴与所述光轴支架固定连接，在第一步进电机转动的时候，通过第一光轴直接带动整个光轴支架进行转动，从而带动固定板转动。

更具体的，所述第一步进电机为贯通式双轴输出的步进电机。

在具体实施过程中，第一步进电机为贯通式双轴输出的步进电机，可以实现对光轴支架更为稳定的转动控制。

更具体的，水平旋转控制装置包括第二光轴、第二轴联器和第二步进电机；其中：

所述第二轴联器设置在所述第二步进电机转动轴上；

所述第二光轴一端与所述第二轴联器固定连接，另一端与所述支撑底座固定连接；

所述第二步进电机与所述控制器输出端电性连接。

在具体实施过程中，将水平旋转控制装置直接于俯仰旋转控制装置连接，实现了对俯仰旋转控制装置、固定支架形成的整体在于水平方向的转动控制；所述第二轴联器将所述第二步进电机的转动轴延长，实现与第二光轴的连接；第二光轴与支撑底座固定连接，在第二步进电机转动的时候，通过第二光轴直接带动所述俯仰旋转控制装置进行水平转动，从而带动固定板水平转动。

更具体的，如图4所示，所述控制器包括微处理器、A/D转换模块、电机驱动模块和电源模块；其中：

所述A/D转换模块与所述微处理器输入端电性连接；

所述电机驱动模块与所述微处理器输出端电性连接；

所述电源模块为所述微处理器、A/D转换模块、电机驱动模块供电；

所述控制器通过所述A/D转换模块与所述光敏电阻传感器组电性连接；

所述控制器通过所述电机驱动模块与所述俯仰旋转控制装置、水平旋转控制装置电性连接。

更具体的，所述微处理器为单片机或PLC。

在具体实施过程中，为了将降低分压电阻在较强的光照强度时电压饱和现象，提高精度，光敏电阻在室外无直射光照下的阻值与分压电阻阻值相近。

在具体实施过程中，所述的两个步进电机相互独立，互不影响，同时工作；所述装置对于太阳光方位和高度追踪是一个闭环的双轴控制系统，双轴控制能够实时准确地对太阳光进行追踪，让装置始终垂直于太阳光。

在具体实施过程中，所述压差采集比较的智能向光装置利用光敏电阻传感器电压采集，分组取压差，通过两组压差分别与预设值比较，从而通过俯仰旋转控制装置、水平旋转控制装置的控制实现装置的智能向光，整个装置成本低，控制精度高，能有效提高太阳光的利用率。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种压差采集比较的智能向光装置，其特征在于：包括控制器(1)、光敏电阻传感器组(2)、固定支架(3)、俯仰旋转控制装置(4)和水平旋转控制装置(5)；其中：

所述光敏电阻传感器组(2)与所述控制器(1)输入端电性连接；

所述俯仰旋转控制装置(4)、水平旋转控制装置(5)与所述控制器(1)输出端电性连接；

所述控制器(1)、光敏电阻传感器组(2)、俯仰旋转控制装置(4)均设置在所述固定支架(3)上；

所述水平旋转控制装置(5)与所述俯仰旋转控制装置(4)固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种压差采集比较的智能向光装置，其特征在于：所述固定支架(3)包括固定板(31)和光轴支架(32)，所述光轴支架(32)与所述固定板(31)固定连接；所述控制器(1)、光敏电阻传感器组(2)设置在所述固定板(31)上；所述俯仰旋转控制装置(4)设置在所述光轴支架(32)上。

3.根据权利要求2所述的一种压差采集比较的智能向光装置，其特征在于：所述光敏电阻传感器组(2)包括第一光敏电阻传感器(21)、第二光敏电阻传感器(22)、第三光敏电阻传感器(23)和第四光敏电阻传感器(24)；所述第一光敏电阻传感器(21)、第二光敏电阻传感器(22)、第三光敏电阻传感器(23)和第四光敏电阻传感器(24)分别与所述控制器(1)输入端电性连接；

所述固定板(31)上设置有十字挡光板，所述十字挡光板将所述固定板(31)分割成东西南北四个区域，所述第一光敏电阻传感器(21)、第二光敏电阻传感器(22)、第三光敏电阻传感器(23)、第四光敏电阻传感器(24)依次设置在不同的区域中。

4.根据权利要求3所述的一种压差采集比较的智能向光装置，其特征在于：所述光敏电阻传感器(21、22、23、24)包括5V直流电源、分压电阻、光敏电阻和电压采集器，所述5V直流电源、分压电阻、光敏电阻形成串联电路，所述电压采集器与所述控制器(1)输入端电性连接，用于采集所述光敏电阻两端电压。

5.根据权利要求2所述的一种压差采集比较的智能向光装置，其特征在于：所述俯仰旋转控制装置(4)包括第一光轴(41)、第一轴联器(42)、第一步进电机(43)和支撑底座(44)；其中：

所述第一轴联器(42)设置在所述第一步进电机(43)转动轴上；

所述第一光轴(41)一端与所述第一轴联器(42)固定连接，另一端与所述光轴支架(32)固定连接；

所述第一步进电机(43)设置在所述支撑底座(44)，与支撑底座(44)固定连接；

所述第一步进电机(43)与所述控制器(1)输出端电性连接。

6.根据权利要求5所述的一种压差采集比较的智能向光装置，其特征在于：所述第一步进电机(43)为贯通式双轴输出的步进电机。

7.根据权利要求5所述的一种压差采集比较的智能向光装置，其特征在于：所述水平旋转控制装置(5)包括第二光轴(51)、第二轴联器(52)和第二步进电机(53)；其中：

所述第二轴联器(52)设置在所述第二步进电机(53)转动轴上；

所述第二光轴(51)一端与所述第二轴联器(52)固定连接，另一端与所述支撑底座(44)固定连接；

所述第二步进电机(53)与所述控制器(1)输出端电性连接。

8.根据权利要求1～7任一项所述的一种压差采集比较的智能向光装置，其特征在于：所述控制器(1)包括微处理器(11)、A/D转换模块(12)、电机驱动模块(13)和电源模块(14)；其中：

所述A/D转换模块(12)与所述微处理器(11)输入端电性连接；

所述电机驱动模块(13)与所述微处理器(11)输出端电性连接；

所述电源模块(14)为所述微处理器(11)、A/D转换模块(12)、电机驱动模块(13)供电；

所述控制器(1)通过所述A/D转换模块(12)与所述光敏电阻传感器组(2)电性连接；

所述控制器(1)通过所述电机驱动模块(13)与所述俯仰旋转控制装置(4)、水平旋转控制装置(5)电性连接。

9.根据权利要求8所述的一种压差采集比较的智能向光装置，其特征在于：所述微处理器(11)为单片机或PLC。