CN2921706Y - 自动跟踪太阳能装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种自动跟踪太阳能装置，它包括吸收太阳光能的光吸收装置，安装光吸收装置的支架；所述太阳能装置还设有太阳光线跟随装置，所述太阳光线跟随装置包括测量入射太阳光线位置变化的光位传感器，所述光位传感器固定安装在所述光吸收装置的入射光线通路上，所述支架上设有由光位传感器控制的光吸收装置的摆动装置和俯仰装置；本实用新型利用光位传感器，给控制系统提供一个光位信号，并输出给执行电动机，使得光吸收装置做出调整，无论太阳角度如何变化，系统将随时跟踪调整，并保证光吸收装置正对太阳，使光吸收装置达到高温输出的效果，效率是普通太阳能装置的3－5倍。

Description

自动跟踪太阳能装置
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能设备。
背景技术
随着经济的迅猛发展，石油、煤炭等不可再生能源的储量越来越少，价格越来越高。作为重要的清洁能源之一，目前利用太阳能的技术研究、技术开发正在全球迅猛发展，太阳能热水器、太阳能电池、太阳灶等设备得到了广泛的应用。现有技术的太阳能热水器、太阳能电池、太阳灶等设备的受光面，并不能随太阳的移动而变换受光倾角，大大降低了受热效率，制约了太阳能设备的推广应用。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单、控制方便的自动跟踪太阳能装置。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：自动跟踪太阳能装置，包括吸收太阳光能的光吸收装置，安装光吸收装置的支架；所述太阳能装置还设有太阳光线跟随装置，所述太阳光线跟随装置包括测量入射太阳光线位置变化的光位传感器，所述光位传感器固定安装在所述光吸收装置的入射光线通路上，所述支架上设有由光位传感器控制的光吸收装置的摆动装置和俯仰装置。
作为一种改进，所述光位传感器包括传感器基座，所述传感器基座上沿光线移动测量方向安装有在相同感光条件下具有相同输出的第一光敏元件和第二光敏元件，所述第一光敏元件和第二光敏元件之间设有与光线平行且垂直于光线移动方向的隔光元件，所述第一光敏元件和第二光敏元件对称设置在所述隔光元件的两侧；所述第一光敏元件和第二光敏元件分别与输出偏移信号的第一比较电路电连接，所述第一光敏元件和第二光敏元件的照射光线通路上设有在设定位置使所述第一光敏元件和第二光敏元件工作在非光照状态下的遮光元件；所述传感器基座上与第一光敏元件和第二光敏元件连线垂直的方向设有在相同感光条件下具有相同输出的第三光敏元件和第四光敏元件，所述第三光敏元件和第四光敏元件之间也设有与第三光敏元件和第四光敏元件连线垂直的隔光元件，所述第三光敏元件和第四光敏元件对称设置在所述隔光元件的两侧；所述第三光敏元件和第四光敏元件也分别与输出垂向偏移信号的第二比较电路电连接，所述第三光敏元件和第四光敏元件的照射光线通路上设有在设定位置使所述第三光敏元件和第四光敏元件工作在非光照状态下的遮光元件。
作为一种改进，所述第一比较电路为桥式比较电路，第一光敏元件和第二光敏元件为桥式比较电路的两个桥臂且具有公共接点，所述桥式比较电路的另两个桥臂为电阻并且同样具有公共接点；所述第二比较电路为桥式比较电路，第三光敏元件和第四光敏元件为桥式比较电路的两个桥臂且具有公共接点，所述桥式比较电路的另两个桥臂为电阻并且同样具有公共接点。
作为一种改进，所述支架为四面体框架，且每个面均由杆件组成三角形桁架，所述四面体框架包括作为光吸收装置俯仰转轴的水平横杆和与水平横杆垂直且作为光吸收装置随太阳由东向西摆动转轴的摆动纵杆，所述光吸收装置铰接在摆动纵杆上。
作为一种进一步的改进，所述摆动装置包括可转动的螺杆，由螺杆带动的螺杆套，所述螺杆套与所述光吸收装置之间设有使所述光吸收装置绕摆动纵杆转动的铰接点，所述螺杆由伺服电机驱动；所述俯仰装置包括与水平横杆空间垂直的螺杆，由螺杆带动的螺杆套，所述螺杆套与支架之间设有使支架绕水平横杆转动的铰接点，所述螺杆由伺服电机驱动。
作为一种改进，所述光吸收装置为太阳能热水器吸热管组、或太阳能电池、或太阳灶。
由于采用上述技术方案，自动跟踪太阳能装置，包括吸收太阳光能的光吸收装置，安装光吸收装置的支架；所述太阳能装置还设有太阳光线跟随装置，所述太阳光线跟随装置包括测量入射太阳光线位置变化的光位传感器，所述光位传感器固定安装在所述光吸收装置的入射光线通路上，所述支架上设有由光位传感器控制的光吸收装置的摆动装置和俯仰装置；本实用新型利用光位传感器，给控制系统提供一个光位信号，并输出给执行电动机，使得光吸收装置做出调整，无论太阳角度如何变化，系统将随时跟踪调整，并保证光吸收装置正对太阳，使光吸收装置达到高温输出的效果，效率是普通太阳能装置的3-5倍。
附图说明
图1是本实用新型实施例的结构示意图；
图2是本实用新型实施例光位传感器的安装示意图；
图3是本实用新型实施例光位传感器的结构示意图；
图4是图3的A-A向视图；
图5是图3的B-B向视图；
图6、图7和图8是本实用新型实施例光位传感器的工作原理图；
图9是本实用新型实施例第一比较电路的电气原理图；
图10是本实用新型实施例第一比较电路的另一电气原理图；
图11是本实用新型实施例第二比较电路的电气原理图；
图12是本实用新型实施例第二比较电路的另一电气原理图。
具体实施方式
如图1、图2所示，自动跟踪太阳能装置，包括吸收太阳光能的光吸收装置1，安装光吸收装置1的支架5；所述太阳能装置还设有太阳光线跟随装置，所述太阳光线跟随装置包括测量入射太阳光线位置变化的光位传感器41，所述光位传感器41固定安装在所述光吸收装置1的入射光线通路上，所述支架5上设有由光位传感器41控制的光吸收装置1的摆动装置和俯仰装置。
如图3、图4、图5所示，所述光位传感器41包括传感器基座41a，所述传感器基座41a上沿光线移动测量方向安装有在相同感光条件下具有相同输出的第一光敏元件41b和第二光敏元件41b’，所述第一光敏元件41b和第二光敏元件41b’之间设有与光线平行且垂直于光线移动方向的隔光元件41c，所述第一光敏元件41b和第二光敏元件41b’对称设置在所述隔光元件41c的两侧；所述第一光敏元件41b和第二光敏元件41b’分别与输出偏移信号的第一比较电路电连接，所述第一光敏元件41b和第二光敏元件41b’的照射光线通路上设有在设定位置使所述第一光敏元件41b和第二光敏元件41b’工作在非光照状态下的遮光元件41f；所述传感器基座41a上与第一光敏元件41b和第二光敏元件41b’连线垂直的方向设有在相同感光条件下具有相同输出的第三光敏元件41d和第四光敏元件41d’，所述第三光敏元件41d和第四光敏元件41d’之间也设有与第三光敏元件41d和第四光敏元件41d’连线垂直的隔光元件41e，所述第三光敏元件和第四光敏元件对称设置在所述隔光元件41e的两侧；所述第三光敏元件41d和第四光敏元件41d’也分别与输出垂向偏移信号的第二比较电路电连接，所述第三光敏元件41d和第四光敏元件41d’的照射光线通路上设有在设定位置使所述第三光敏元件41d和第四光敏元件41d’工作在非光照状态下的遮光元件41f。
如图9和图11所示，所述第一比较电路为桥式比较电路，第一光敏元件41b和第二光敏元件41b’为桥式比较电路的两个桥臂且具有公共接点，所述桥式比较电路的另两个桥臂R1、R2为电阻并且同样具有公共接点；所述第二比较电路为桥式比较电路，第三光敏元件41d和第四光敏元件41d’为桥式比较电路的两个桥臂且具有公共接点，所述桥式比较电路的另两个桥臂R1′、R2′为电阻并且同样具有公共接点。当然，如图10和图12所示，两个桥臂R1、R2和R1′、R2′也可以采用可调电阻的两段作为桥臂电阻，这样更容易调整比较电路的零点。
光位传感器的工作原理如下：
如图6、图7和图8所示，在光线与隔光元件平行时，所述第一光敏元件和第二光敏元件被遮光元件41e遮挡，从而具有相同的感光条件，此时比较电路为零输出；一旦光照发生偏移，第一光敏元件和第二光敏元件的感光条件发生变化，比较电路的平衡打破，于是就输出相应的偏移信号，该信号可以输出给安装本实用新型的摆动装置，通过动力装置调整光吸收装置1的朝向，直到本实用新型的比较电路输出为零；同样，第三光敏元件和第四光敏元件可控制俯仰装置调整光光吸收装置1俯仰角度。
如图1所示，所述支架5为四面体框架，且每个面均由杆件组成三角形桁架，所述四面体框架包括作为光吸收装置1俯仰转轴的水平横杆51和与水平横杆垂直且作为光吸收装置1随太阳由东向西摆动转轴的摆动纵杆52，所述光吸收装置1铰接在摆动纵杆52上。
所述摆动装置包括可转动的螺杆52a，由螺杆52a带动的螺杆套52b，所述螺杆套52b与所述光吸收装置1之间设有使所述光吸收装置1绕摆动纵杆52转动的铰接点52c，所述螺杆52a由伺服电机52d驱动；所述俯仰装置包括与水平横杆51空间垂直的螺杆51a，由螺杆51a带动的螺杆套51b，所述螺杆套51b与支架5之间设有使支架5绕水平横杆51转动的铰接点51c，所述螺杆51a由伺服电机51d驱动。
本实用新型的控制部分简单可靠，支架部分采用稳固的三角型结构，设计为造价低廉的螺杆、连杆等模式的传动，因而具有较强的实用性。

Claims (6)

1.自动跟踪太阳能装置，包括吸收太阳光能的光吸收装置(1)，安装光吸收装置(1)的支架(5)；所述太阳能装置还设有太阳光线跟随装置，其特征是：所述太阳光线跟随装置包括测量入射太阳光线位置变化的光位传感器(41)，所述光位传感器(41)固定安装在所述光吸收装置(1)的入射光线通路上，所述支架(5)上设有由光位传感器(41)控制的光吸收装置(1)的摆动装置和俯仰装置。
2.如权利要求1所述的自动跟踪太阳能装置，其特征是：所述光位传感器(41)包括传感器基座(41a)，所述传感器基座(41a)上沿光线移动测量方向安装有在相同感光条件下具有相同输出的第一光敏元件(41b)和第二光敏元件(41b’)，所述第一光敏元件(41b)和第二光敏元件(41b’)之间设有与光线平行且垂直于光线移动方向的隔光元件(41c)，所述第一光敏元件(41b)和第二光敏元件(41b’)对称设置在所述隔光元件(41c)的两侧；所述第一光敏元件(41b)和第二光敏元件(41b’)分别与输出偏移信号的第一比较电路电连接，所述第一光敏元件(41b)和第二光敏元件(41b’)的照射光线通路上设有在设定位置使所述第一光敏元件(41b)和第二光敏元件(41b’)工作在非光照状态下的遮光元件(41f)；所述传感器基座(41a)上与第一光敏元件(41b)和第二光敏元件(41b’)连线垂直的方向设有在相同感光条件下具有相同输出的第三光敏元件(41d)和第四光敏元件(41d’)，所述第三光敏元件(41d)和第四光敏元件(41d’)之间也设有与第三光敏元件(41d)和第四光敏元件(41d’)连线垂直的隔光元件(41e)，所述第三光敏元件和第四光敏元件对称设置在所述隔光元件(41e)的两侧；所述第三光敏元件(41d)和第四光敏元件(41d’)也分别与输出垂向偏移信号的第二比较电路电连接，所述第三光敏元件(41d)和第四光敏元件(41d’)的照射光线通路上设有在设定位置使所述第三光敏元件(41d)和第四光敏元件(41d’)工作在非光照状态下的遮光元件(41f)。
3.如权利要求2所述的自动跟踪太阳能装置，其特征是：所述第一比较电路为桥式比较电路，第一光敏元件(41b)和第二光敏元件(41b’)为桥式比较电路的两个桥臂且具有公共接点，所述桥式比较电路的另两个桥臂(R1、R2)为电阻并且同样具有公共接点；所述第二比较电路为桥式比较电路，第三光敏元件(41d)和第四光敏元件(41d’)为桥式比较电路的两个桥臂且具有公共接点，所述桥式比较电路的另两个桥臂(R1′、R2′)为电阻并且同样具有公共接点。
4.如权利要求1、2或3所述的自动跟踪太阳能装置，其特征是：所述支架(5)为四面体框架，且每个面均由杆件组成三角形桁架，所述四面体框架包括作为光吸收装置(1)俯仰转轴的水平横杆(51)和与水平横杆垂直且作为光吸收装置(1)随太阳由东向西摆动转轴的摆动纵杆(52)，所述光吸收装置(1)铰接在摆动纵杆(52)上。
5.如权利要求4所述的自动跟踪太阳能装置，其特征是：所述摆动装置包括可转动的螺杆(52a)，由螺杆(52a)带动的螺杆套(52b)，所述螺杆套(52b)与所述光吸收装置(1)之间设有使所述光吸收装置(1)绕摆动纵杆(52)转动的铰接点(52c)，所述螺杆(52a)由伺服电机(52d)驱动；所述俯仰装置包括与水平横杆(51)空间垂直的螺杆(51a)，由螺杆(51a)带动的螺杆套(51b)，所述螺杆套(51b)与支架(5)之间设有使支架(5)绕水平横杆(51)转动的铰接点(51c)，所述螺杆(51a)由伺服电机(51d)驱动。
6.如权利要求1所述的自动跟踪太阳能装置，其特征是：所述光吸收装置(1)为太阳能热水器吸热管组、或太阳能电池、或太阳灶。
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Granted publication date: 20070711

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