CN210405187U - 太阳能利用装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种太阳能利用装置，包括太阳能电池板；光照跟踪机构，光照跟踪机构包括底座、遮光筒和光敏传感器组，底座的顶面与太阳能电池板平齐，遮光筒和光敏传感器组固定于底座的顶面上，光敏传感器组包括至少四个光敏传感器，至少四个光敏传感器围绕于遮光筒的外侧切线上；驱动机构，与太阳能电池板传动连接，用于调整太阳能电池板的角度；以及控制机构，与光照跟踪机构和驱动机构电连接。本实用新型采用多个光敏传感器来检测太阳的光照强度，通过控制机构来控制驱动机构驱使太阳能电池板调整其倾角与太阳光线保持垂直状态，整个跟踪过程无需考虑太阳高度角的变化，并且光照跟踪机构只采用底座、遮光筒和多个光敏传感器组成，结构简单。
Description
技术领域
本实用新型属于光伏发电装置技术领域，更具体地说，是涉及一种太阳能利用装置。
背景技术
随着人类社会的不断发展进步，能源消耗量也与日俱增，传统的石化能源终将枯竭。太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源，光伏发电是利用光伏电池将光能转化为电能的一种技术。为了提高光伏发电效率，光伏发电系统都会设计太阳能自动跟踪系统。
目前，太阳能自动跟踪系统一般采用光电传感器结合太阳方位角的方式进行光照跟踪，这种跟踪方法需要对太阳高度角作季节性调整，虽然能够全天候实时跟踪，符合太阳实际运行情况，但是其精度不高，并且在跟踪过程中会产生累积误差，而且这种太阳能自动跟踪系统结构复杂、实现成本高、能耗较大。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种太阳能利用装置，包括但不限于解决太阳能自动跟踪系统需根据季节变化进行调整、结构复杂的技术问题。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种太阳能利用装置，包括：
太阳能电池板；
光照跟踪机构，固定于所述太阳能电池板的旁侧，所述光照跟踪机构包括底座、遮光筒和光敏传感器组，所述底座的顶面与所述太阳能电池板平齐，所述遮光筒固定于所述底座的顶面上，所述光敏传感器组固定于所述底座的顶面上，所述光敏传感器组包括至少四个光敏传感器，至少四个所述光敏传感器围绕于所述遮光筒的外侧切线上；
驱动机构，与所述太阳能电池板传动连接，用于调整所述太阳能电池板的角度；以及
控制机构，与所述光照跟踪机构和所述驱动机构电连接。
进一步地，所述光敏传感器组包括第一光敏传感器、第二光敏传感器、第三光敏传感器和第四光照光感器，所述第一光敏传感器、所述第二光敏传感器、所述第三光敏传感器和所述第四光照光感器分别分布于所述遮光筒的东、南、西、北四个方向上。
进一步地，所述驱动机构包括：
第一驱动组件，与所述太阳能电池板传动连接，用于驱使所述太阳能电池板在南北方向上作上下摆动；以及
第二驱动组件，与所述第一驱动组件传动连接，用于驱使所述太阳能电池板转动。
进一步地，所述第一驱动组件包括第一电机和第一电机驱动器，所述第一电机与所述第一电机驱动器电连接；所述第二驱动组件包括第二电机和第二电机驱动器，所述第二电机与所述第二电机驱动器电连接，所述第二电机与所述第一电机传动连接，且所述第二电机的输出轴沿竖直方向延伸。
可选地，所述第一驱动组件还包括连杆，所述连杆的一端与所述太阳能电池板紧固连接，所述连杆的另一端与所述第一电机的输出轴紧固连接，所述第一电机的输出轴沿东西方向延伸。
可选地，所述遮光筒呈圆柱状。
可选地，所述遮光筒为黑色。
可选地，所述遮光筒的高度为40～100毫米，所述遮光筒的直径为40～60毫米。
本实用新型提供的太阳能利用装置的有益效果在于：采用了围设在遮光筒外周的多个光敏传感器来检测太阳的光照强度，通过控制机构对多个光敏传感器接收到的光照强度进行对比来判断太阳光线与太阳能电池板的夹角状态，进而控制驱动机构驱使太阳能电池板调整其倾角与太阳光线保持垂直状态，整个跟踪过程无需考虑太阳高度角的变化，并且光照跟踪机构只采用底座、遮光筒和多个光敏传感器组成，结构简单，从而有效地解决了太阳能自动跟踪系统需根据季节变化进行调整、结构复杂的技术问题，降低了太阳能利用装置的生产成本，扩大了太阳能利用装置的适用范围。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本实用新型实施例提供的太阳能利用装置的立体示意图；
图2为本实用新型实施例提供的太阳能利用装置的俯视示意图；
图3为本实用新型实施例提供的太阳能利用装置的结构框图。
其中，图中各附图标记：
1—太阳能利用装置、10—太阳能电池板、20—光照跟踪机构、30—驱动机构、40—控制机构、21—底座、22—遮光筒、23—光敏传感器组、31—第一驱动组件、32—第二驱动组件、231—第一光敏传感器、232—第二光敏传感器、233—第三光敏传感器、234—第四光敏传感器、311—第一电机、312—第一电机驱动器、313—连杆、321—第二电机、322—第二电机驱动器、3210—第二电机的输出轴。
具体实施方式
为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
需说明的是：当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。当一个部件被称为与另一个部件“电连接”，它可以是导体电连接，或者是无线电连接，还可以是其它各种能够传输电信号的连接方式。术语“东”、“南”、“西”、“北”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。术语“第一”、“第二”等仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。术语“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1和图3，现对本实用新型提供的太阳能利用装置进行说明。该太阳能利用装置1包括太阳能电池板10、光照跟踪机构20、驱动机构30以及控制机构40，其中，光照跟踪机构20固定在太阳能电池板10的旁侧，具体地，光照跟踪机构20包括底座21、遮光筒22和光敏传感器组23，该底座21的顶面与太阳能电池板10平齐，遮光筒22固定在底座21的顶面上，光敏传感器组23包括至少四个光敏传感器，至少四个光敏传感器围绕在遮光筒22的外侧切线上；驱动机构30与太阳能电池板10传动连接，用于调整太阳能电池板10的角度；控制机构40与光敏传感器组23和驱动机构30电连接，用于接收光敏传感器组23的信号并且向驱动机构30发送指令。可以理解的是，控制机构40是由微控制单元(MCU)、电路板等组成的用于控制驱动机构30按照预设程序运行的控制器。
当太阳光照射到太阳能利用装置1上，如果所有光敏传感器接收到的光照强度是一样时，控制机构40可以得出太阳光线与太阳能电池板10处于垂直状态，此时太阳能电池板10的倾角无需调整；随着时间的推移，太阳的方位角会发生变化，一部分光敏传感器接收到光照，而另一部分光敏传感器由于被遮光筒22遮挡无法接收到光照或者接收到的光照强度较弱，此时，控制机构40可以得出太阳光线与太阳能电池板10处于非垂直状态，这样控制机构40就会向驱动机构30发送启动指令，驱动机构30会驱使太阳能电池板10调整其倾角，直至太阳能电池板10与太阳光线垂直，从而实现光照自动追踪。
本实用新型提供的太阳能利用装置1，采用了围设在遮光筒22外周的多个光敏传感器来检测太阳的光照强度，通过控制机构40对多个光敏传感器接收到的光照强度进行对比来判断太阳光线与太阳能电池板10的夹角状态，进而控制驱动机构30驱使太阳能电池板10调整其倾角与太阳光线保持垂直状态，整个跟踪过程无需考虑太阳高度角的变化，并且光照跟踪机构20只采用底座21、遮光筒22和多个光敏传感器组成，结构简单，从而有效地解决了太阳能自动跟踪系统需根据季节变化进行调整、结构复杂的技术问题，降低了太阳能利用装置1的生产成本，扩大了太阳能利用装置1的适用范围。
进一步地，请参阅图2，作为本实用新型提供的太阳能利用装置的一种具体实施方式，光敏传感器组23包括第一光敏传感器231、第二光敏传感器232、第三光敏传感器233和第四光照光感器234，其中，第一光敏传感器231、第二光敏传感器232、第三光敏传感器233和第四光照光感器234分别分布在遮光筒22的东、南、西、北四个方向上，即第一光敏传感器231、第二光敏传感器232、第三光敏传感器233和第四光照光感器234分别分布在遮光筒22的右侧、下侧、左侧和上侧，这样既能够实现全方位地检测太阳光对太阳能电池板10的照射强度，提高了太阳能利用装置1的跟踪精度，又能够尽量减少光敏传感器的数量，从而降低了太阳能利用装置1的生产成本。
进一步地，请参阅图1和图3，作为本实用新型提供的太阳能利用装置的一种具体实施方式，驱动机构30包括第一驱动组件31和第二驱动组件32，其中，第一驱动组件31与太阳能电池板10传动连接，用于驱使太阳能电池板10在南北方向上作上下摆动，第二驱动组件32与第一驱动组件31传动连接，用于驱使太阳能电池板10转动。具体地，第一驱动组件31位于太阳能电池板10的底侧，并且与太阳能电池板10的底部连接，可以直接驱使太阳能电池板10在南北方向上作上下摆动，第二驱动组件32位于第一驱动组件31的底侧，并且与第一驱动组件31传动连接，可以通过驱使第一驱动组件31带动太阳能电池板10绕沿竖直方向延伸的轴线转动，这样在第一驱动组件31和第二驱动组件32共同配合下，太阳能电池板10可以实现多方位的倾角调整，即使得太阳能电池板10可以在同一平面的不同方向上沿竖直方向作上下摆动，提高了太阳能电池板10运动的灵活性。
进一步地，请参阅图3，作为本实用新型提供的太阳能利用装置的一种具体实施方式，第一驱动组件31包括第一电机311和第一电机驱动器312，该第一电机311与第一电机驱动器312电连接；同时，第二驱动组件32包括第二电机321和第二电机驱动器322，该第二电机321与第二电机驱动器322电连接，第二电机321与第一电机311传动连接，并且第二电机的输出轴3210沿竖直方向延伸。具体地，第一电机驱动器312和第二电机驱动器322受控于控制机构40，第一电机311为摆动电机，第二电机321为旋转电机，并且第一电机311和第二电机321分别通过第一电机驱动器312和第二电机驱动器322接收控制机构40的运行指令；此处，第一电机311的壳体与第二电机的输出轴3210紧固连接，当第二电机321启动时，可以通过第一电机311驱使太阳能电池板10绕第二电机的输出轴3210的轴线转动。
可选地，请参阅图1，作为本实用新型提供的太阳能利用装置的一种具体实施方式，第一驱动组件31还包括连杆313，该连杆313的一端与太阳能电池板10紧固连接，连杆313的另一端与第一电机311的输出轴紧固连接，此处，第一电机311的输出轴沿东西方向延伸，即当第一电机311启动时，连杆313可以驱使太阳能电池板10绕第一电机311的输出轴的轴线在南北方向上作上下摆动；当太阳能电池板10需要在其它方位上调整倾角时，第二电机321先启动，驱使第一电机311和连杆313带动太阳能电池板10转动，直至太阳能电池板10的南北方向与该方位重合，接着第一电机311启动，通过连杆313驱使太阳能电池板10绕第一电机311的机轴的轴线作上下摆动，从而实现在该方位上调整太阳能电池板10的倾角。
进一步地，请参阅图1和图2，作为本实用新型提供的太阳能利用装置的一种具体实施方式，遮光筒22呈圆柱状。通过实验证明：圆柱形的遮光筒22相较于三棱柱形、四棱柱形或者椭圆柱形等遮光筒的遮光效果更好，有利于提高光照跟踪机构20的跟踪效率。
可选地，作为本实用新型提供的太阳能利用装置的一种具体实施方式，遮光筒22为黑色，即遮光筒22采用黑色材料制成，或者在遮光筒22的表面覆盖有黑色涂层。通过实验证明：由于黑色的反光率最低，采用黑色的遮光筒22可以有效地避免由于光线发射造成的光敏传感器的误判现象，降低了光照反射对跟踪精度的影响，有利于提高光照跟踪机构20的跟踪精度。
可选地，作为本实用新型提供的太阳能利用装置的一种具体实施方式，遮光筒22的高度为40～100毫米，遮光筒22的直径为40～60毫米。
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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.太阳能利用装置，其特征在于，包括：
太阳能电池板；
光照跟踪机构，固定于所述太阳能电池板的旁侧，所述光照跟踪机构包括底座、遮光筒和光敏传感器组，所述底座的顶面与所述太阳能电池板平齐，所述遮光筒固定于所述底座的顶面上，所述光敏传感器组固定于所述底座的顶面上，所述光敏传感器组包括至少四个光敏传感器，至少四个所述光敏传感器围绕于所述遮光筒的外侧切线上；
驱动机构，与所述太阳能电池板传动连接，用于调整所述太阳能电池板的角度；以及
控制机构，与所述光照跟踪机构和所述驱动机构电连接。
2.如权利要求1所述的太阳能利用装置，其特征在于，所述光敏传感器组包括第一光敏传感器、第二光敏传感器、第三光敏传感器和第四光照光感器，所述第一光敏传感器、所述第二光敏传感器、所述第三光敏传感器和所述第四光照光感器分别分布于所述遮光筒的东、南、西、北四个方向上。
3.如权利要求2所述的太阳能利用装置，其特征在于，所述驱动机构包括：
第一驱动组件，与所述太阳能电池板传动连接，用于驱使所述太阳能电池板在南北方向上作上下摆动；以及
第二驱动组件，与所述第一驱动组件传动连接，用于驱使所述太阳能电池板转动。
4.如权利要求3所述的太阳能利用装置，其特征在于，所述第一驱动组件包括第一电机和第一电机驱动器，所述第一电机与所述第一电机驱动器电连接；所述第二驱动组件包括第二电机和第二电机驱动器，所述第二电机与所述第二电机驱动器电连接，所述第二电机与所述第一电机传动连接，且所述第二电机的输出轴沿竖直方向延伸。
5.如权利要求4所述的太阳能利用装置，其特征在于，所述第一驱动组件还包括连杆，所述连杆的一端与所述太阳能电池板紧固连接，所述连杆的另一端与所述第一电机的输出轴紧固连接，所述第一电机的输出轴沿东西方向延伸。
6.如权利要求1至5任一项所述的太阳能利用装置，其特征在于，所述遮光筒呈圆柱状。
7.如权利要求6所述的太阳能利用装置，其特征在于，所述遮光筒为黑色。
8.如权利要求7所述的太阳能利用装置，其特征在于，所述遮光筒的高度为40～100毫米，所述遮光筒的直径为40～60毫米。
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