一種太陽(yáng)能電池板光線高度角自動(dòng)跟隨系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種太陽(yáng)能電池板光線高度角自動(dòng)跟隨系統(tǒng)，包括：底座，其呈水平布置；太陽(yáng)能電池板，其底端中心點(diǎn)鉸接在底座上表面上；伸縮裝置，其一端交接在一固定點(diǎn)上，另一端鉸接在太陽(yáng)能電池板的頂端中心處，所述伸縮裝置能夠改變長(zhǎng)度以使所述太陽(yáng)能電池板繞底端鉸接點(diǎn)旋轉(zhuǎn)從而改變太陽(yáng)能電池板的高度角；光線高度角檢測(cè)裝置，其設(shè)置于所述底座上表面處，用于檢測(cè)太陽(yáng)光線的高度角；驅(qū)動(dòng)電路，其控制伸縮裝置工作，帶動(dòng)所述太陽(yáng)能電池板繞底端鉸接點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，使太陽(yáng)能電池板法線與水平面的夾角與太陽(yáng)光線與水平面的夾角相等。本發(fā)明能夠自動(dòng)修正太陽(yáng)能電池板的高度角，使陽(yáng)光始終垂直于太陽(yáng)能電池板，以最大限度的接收太陽(yáng)光。
【專利說(shuō)明】
一種太陽(yáng)能電池板光線高度角自動(dòng)跟隨系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種太陽(yáng)能電池板光線高度角自動(dòng)跟 隨系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)今社會(huì)，化石能源這種傳統(tǒng)能源逐漸枯竭，人類越來(lái)越關(guān)注全球環(huán)境的現(xiàn)狀及 其趨勢(shì)。目前世界環(huán)境、資源退化有兩個(gè)主因：貧困和高速的人口增長(zhǎng)率（主要是在亞非 拉）；資源的低效使用，高消費(fèi)量、高廢物生成量以及工業(yè)污染。因此我們急需尋找一些新能 源來(lái)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。太陽(yáng)能作為一種新興的綠色能源正得到迅速的發(fā)展和應(yīng)用。 由于輻射到地面的光受到氣候、煒度、經(jīng)度等自然條件的影響，存在著間歇性、光照方向和 強(qiáng)度隨時(shí)間不斷變化的問(wèn)題，對(duì)太陽(yáng)能的收集和利用提出了更高的要求。香港大學(xué)建筑系 研究了太陽(yáng)光角度與太陽(yáng)能接收率的關(guān)系，理論分析表明：太陽(yáng)的跟蹤與非跟蹤，能量的接 收率相差37.7 %，精確地跟蹤太陽(yáng)可使接收器的熱效率大大提尚，進(jìn)而提尚了太陽(yáng)能發(fā)電 系統(tǒng)的太陽(yáng)能利用率，拓寬了太陽(yáng)能的利用領(lǐng)域。
[0003] 目前世界上通用的太陽(yáng)能跟蹤器都需要根據(jù)安放點(diǎn)的經(jīng)煒度等信息計(jì)算一年中 的每一天的不同時(shí)刻太陽(yáng)所在的角度，將一年中每個(gè)時(shí)刻的太陽(yáng)位置存儲(chǔ)到PLC、單片機(jī)或 電腦軟件中，也就是靠計(jì)算太陽(yáng)位置以實(shí)現(xiàn)跟蹤。采用的是電腦數(shù)據(jù)理論，需要地球經(jīng)煒度 地區(qū)的的數(shù)據(jù)和設(shè)定，一旦安裝，就不便移動(dòng)或裝拆，每次移動(dòng)完就必須重新設(shè)定數(shù)據(jù)和調(diào) 整各個(gè)參數(shù);原理、電路、技術(shù)、設(shè)備都很復(fù)雜，非專業(yè)人士不能夠隨便操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種太陽(yáng)能電池板光線高度角自動(dòng)跟隨系統(tǒng)，能夠自動(dòng)修正太 陽(yáng)能電池板的高度角，以最大限度的接收太陽(yáng)光。
[0005] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：
[0006] -種太陽(yáng)能電池板光線高度角自動(dòng)跟隨系統(tǒng)，包括：
[0007] 底座，其呈水平布置；
[0008] 太陽(yáng)能電池板，其底端中心點(diǎn)鉸接在底座上表面上；
[0009]伸縮裝置，其一端交接在一固定點(diǎn)上，另一端鉸接在太陽(yáng)能電池板的頂端中心處， 所述伸縮裝置能夠改變長(zhǎng)度以使所述太陽(yáng)能電池板繞底端鉸接點(diǎn)旋轉(zhuǎn)從而改變太陽(yáng)能電 池板的高度角；
[0010] 光線高度角檢測(cè)裝置，其設(shè)置于所述底座上表面處，用于檢測(cè)太陽(yáng)光線的高度角， 所述光線高度角檢測(cè)裝置包括：
[0011] 投影桿，其呈細(xì)長(zhǎng)圓柱桿狀，所述投影桿垂直固定于所述旋轉(zhuǎn)底座上表面上；
[0012] 第一至第n光線傳感器，其呈直線依次排列，第一至第n光線傳感器所在直線經(jīng)過(guò) 投影桿底面圓心，并且與太陽(yáng)能電池板的法線在底座上表面的投影平行；
[0013] 其中，太陽(yáng)光照射投影桿產(chǎn)生的陰影覆蓋到第一至第n光線傳感器上時(shí)，所述第一 至第n光線傳感器能夠輸出信號(hào)；
[0014]驅(qū)動(dòng)電路，其通過(guò)第一至第n光線傳感器輸出的信號(hào)控制伸縮裝置工作，帶動(dòng)所述 太陽(yáng)能電池板繞底端鉸接點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，使太陽(yáng)能電池板法線與水平面的夾角與太陽(yáng)光線與水平 面的夾角相等。
[0015]優(yōu)選的是，所述光線高度角檢測(cè)裝置設(shè)置有兩套，分別位于所述太陽(yáng)能電池板的 前后兩側(cè)，以防止太陽(yáng)能電池板的陰影覆蓋到所述光線高度角檢測(cè)裝置。
[0016]優(yōu)選的是，所述第一至第n光線傳感器為光控開(kāi)關(guān)。
[0017]優(yōu)選的是，所述伸縮裝置處于完全收縮狀態(tài)時(shí)所述太陽(yáng)能電池板處于水平位置。 [0018]優(yōu)選的是，所述伸縮裝置包括串聯(lián)的第一至第n氣缸。
[0019]優(yōu)選的是，所述第一至第n氣缸的行程相等。
[0020]優(yōu)選的是，第i個(gè)光線傳感器距投影桿的距離^為
[0022]其中，h為投影桿的高度，U為伸縮裝置底端與太陽(yáng)能電池板底端的距離，L2為太陽(yáng) 能電池板的上下兩端的距離，L3為伸縮裝置初始長(zhǎng)度，d為一個(gè)氣缸的行程，0為伸縮裝置底 端與太陽(yáng)能電池板底端連線與水平面的夾角。
[0023] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供了 一種太陽(yáng)能電池板光線高度角自動(dòng)跟隨系 統(tǒng)，能夠自動(dòng)修正太陽(yáng)能電池板的高度角，從而最大限度的接收太陽(yáng)光。同時(shí)本發(fā)明采用了 純機(jī)械和電路式的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能電池板方向的修正，沒(méi)有使用可編程式控制器，不會(huì) 發(fā)生程序跑飛等現(xiàn)象，大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0024] 圖1為本發(fā)明所述的太陽(yáng)能電池板光線高度角自動(dòng)跟隨系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025] 圖2為本發(fā)明所述的光線高度角檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026] 圖3為本發(fā)明所述的光線高度角檢測(cè)裝置尺寸示意圖。
[0027] 圖4為本發(fā)明所述的太陽(yáng)能電池板和伸縮裝置尺寸及位置關(guān)系示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書(shū)文 字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0029] 如圖1所示，本發(fā)明提供了一種太陽(yáng)能電池板光線高度角自動(dòng)跟隨系統(tǒng)，用于調(diào)節(jié) 太陽(yáng)能電池板的高度角，使其最大限度的接收太陽(yáng)光。所述太陽(yáng)能電池板光線高度角自動(dòng) 跟隨系統(tǒng)包括底座110、太陽(yáng)能電池板120、伸縮裝置130、光線高度角檢測(cè)裝置140、以及驅(qū) 動(dòng)電路。
[0030] 底座110呈水平設(shè)置，所述太陽(yáng)能電池板120安裝在底座110的上方，并且太陽(yáng)能電 池板120底端中心處鉸接在底座110上，使太陽(yáng)能電池板120能夠繞著鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改變 太陽(yáng)能電池板120的高度角。
[0031] 伸縮裝置130的一端鉸接在太陽(yáng)能電池板120的頂端中心處，另一端鉸接在底座 110內(nèi)部一固定點(diǎn)處。所述伸縮裝置130能夠改變長(zhǎng)度以使所述太陽(yáng)能電池板120繞底端鉸 接點(diǎn)旋轉(zhuǎn)從而改變太陽(yáng)能電池板120的高度角。
[0032] 光線高度角檢測(cè)裝置140設(shè)置于所述底座110上表面處，用于檢測(cè)太陽(yáng)光線的高度 角。
[0033] 如圖2所示，所述光線高度角檢測(cè)裝置140包括投影桿141和第一至第n共n個(gè)光線 傳感器142。其中，投影桿141呈細(xì)長(zhǎng)圓柱桿狀，其垂直固定于所述旋轉(zhuǎn)底座110上表面上。所 述第一至第n光線傳感器呈直線依次排列，并且第一至第n光線傳感器所在直線經(jīng)過(guò)投影桿 141底面圓心，并且與太陽(yáng)能電池板120的法線在底座110上表面的投影平行。
[0034]即在太陽(yáng)能發(fā)電裝置上設(shè)置有一套光線方向跟隨系統(tǒng)，與本發(fā)明提供的光線高度 角自動(dòng)跟隨系統(tǒng)相配合使用。首先使用光線方向跟隨系統(tǒng)，調(diào)整底座110的方向角，使太陽(yáng) 能電池板120的方向角與光線的方向角相等。此時(shí)，光線照射在投影桿141上產(chǎn)生的陰影能 覆蓋到第一至第n光線傳感器中的一個(gè)或多個(gè)。當(dāng)陰影覆蓋到第一至第n光線傳感器上時(shí)， 所述第一至第n光線傳感器能夠輸出信號(hào)。因此，根據(jù)被覆蓋的光線傳感器142的數(shù)量，就能 夠初步估算出陰影的長(zhǎng)度，在已知投影桿141高度的情況下就可算出光線的高度角。
[0035] 所述驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)第一至第n光線傳感器輸出的信號(hào)控制伸縮裝置伸出特定的長(zhǎng) 度，帶動(dòng)所述太陽(yáng)能電池板繞底端鉸接點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，使太陽(yáng)能電池板法線與水平面的夾角與太 陽(yáng)光線與水平面的夾角相等，此時(shí)太陽(yáng)光垂直照射在太陽(yáng)能電池板120上，使太陽(yáng)能電池板 120能夠最大限度的接收太陽(yáng)光。
[0036] 在另一實(shí)施例中，所述光線高度角檢測(cè)裝置140設(shè)置有兩套，分別位于所述太陽(yáng)能 電池板120的前后兩側(cè)，以防止太陽(yáng)能電池板120的陰影覆蓋到所述光線高度角檢測(cè)裝置 140〇
[0037] 在另一實(shí)施例中，所述伸縮裝置130包括串聯(lián)的第一至第n氣缸。所述第一至第n光 線傳感器142為光控開(kāi)關(guān)。其中每個(gè)光控開(kāi)關(guān)控制一個(gè)兩位五通氣動(dòng)電磁閥，即控制一個(gè)氣 缸。當(dāng)一個(gè)光線傳感器142被陰影遮擋時(shí)一個(gè)氣缸伸出。
[0038] 在另一實(shí)施例中，所述伸縮裝置130處于完全收縮狀態(tài)時(shí)所述太陽(yáng)能電池板120處 于水平位置。當(dāng)太陽(yáng)光垂直照射在地面上是，投影桿141不會(huì)產(chǎn)生陰影，此時(shí)第一至第n光線 傳感器均沒(méi)有被遮擋，第一至第n氣缸均處于收縮狀態(tài)，此時(shí)太陽(yáng)能電池板120保持水平位 置，正好使太陽(yáng)光垂直照射在太陽(yáng)能電池板120上。
[0039] 如圖3圖4所示，作為一種優(yōu)選的，所述第一至第n氣缸的行程相等，第一光線傳感 器至第n光線傳感器距離投影桿141的距離依次從近到遠(yuǎn)。當(dāng)太陽(yáng)光照射到投影桿141上，產(chǎn) 生的投影覆蓋到第i個(gè)光線傳感器上時(shí)，此時(shí)太陽(yáng)光線與水平面的夾角a為
[0041]其中，h為投影桿的高度，Sl為第i個(gè)光線傳感器距投影桿的距離。
[0042]同時(shí)，有i個(gè)氣缸伸出，此時(shí)伸縮裝置130將太陽(yáng)能電池板120支起使太陽(yáng)能電池板 120與水平面的夾角樹(shù)茜足
[0044]其中，U為伸縮裝置底端與太陽(yáng)能電池板底端的距離，L2為太陽(yáng)能電池板的上下兩 端的距離，L3為伸縮裝置初始長(zhǎng)度，d為一個(gè)氣缸的行程，0為伸縮裝置底端與太陽(yáng)能電池板 底端連線與水平面的夾角。
[0045]當(dāng)用太陽(yáng)光與太陽(yáng)能電池板垂直時(shí)，太陽(yáng)能電池板能最大限度的吸收太陽(yáng)光是， 此時(shí)需滿足
[0049] 因此，在選擇系統(tǒng)所需的零部件時(shí)，可選擇型號(hào)相同的氣缸，使每一個(gè)氣缸的行程 均為d，而在布置第一至第n光線傳感器時(shí)，只需要安裝上述計(jì)算的 81值，來(lái)布置，即可使太 陽(yáng)能電池板始終處于最大限度接收太陽(yáng)光線的位置，大大提供了太陽(yáng)能發(fā)電裝置的發(fā)電 量。
[0050] 盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開(kāi)如上，但其并不僅僅限于說(shuō)明書(shū)和實(shí)施方式中所列 運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地 實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限 于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種太陽(yáng)能電池板光線高度角自動(dòng)跟隨系統(tǒng)，其特征在于，包括： 底座，其呈水平布置； 太陽(yáng)能電池板，其底端中心點(diǎn)鉸接在底座上表面上； 伸縮裝置，其一端交接在一固定點(diǎn)上，另一端鉸接在太陽(yáng)能電池板的頂端中心處，所述 伸縮裝置能夠改變長(zhǎng)度以使所述太陽(yáng)能電池板繞底端鉸接點(diǎn)旋轉(zhuǎn)從而改變太陽(yáng)能電池板 的高度角； 光線高度角檢測(cè)裝置，其設(shè)置于所述底座上表面處，用于檢測(cè)太陽(yáng)光線的高度角，所述 光線高度角檢測(cè)裝置包括： 投影桿，其呈細(xì)長(zhǎng)圓柱桿狀，所述投影桿垂直固定于所述旋轉(zhuǎn)底座上表面上； 第一至第n光線傳感器，其呈直線依次排列，第一至第n光線傳感器所在直線經(jīng)過(guò)投影 桿底面圓心，并且與太陽(yáng)能電池板的法線在底座上表面的投影平行； 其中，太陽(yáng)光照射投影桿產(chǎn)生的陰影覆蓋到第一至第n光線傳感器上時(shí)，所述第一至第 n光線傳感器能夠輸出信號(hào)； 驅(qū)動(dòng)電路，其通過(guò)第一至第n光線傳感器輸出的信號(hào)控制伸縮裝置工作，帶動(dòng)所述太陽(yáng) 能電池板繞底端鉸接點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，使太陽(yáng)能電池板法線與水平面的夾角與太陽(yáng)光線與水平面的 夾角相等。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池板光線高度角自動(dòng)跟隨系統(tǒng)，其特征在于，所述光 線高度角檢測(cè)裝置設(shè)置有兩套，分別位于所述太陽(yáng)能電池板的前后兩側(cè)，以防止太陽(yáng)能電 池板的陰影覆蓋到所述光線高度角檢測(cè)裝置。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽(yáng)能電池板光線高度角自動(dòng)跟隨系統(tǒng)，其特征在于，所 述第一至第n光線傳感器為光控開(kāi)關(guān)。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)能電池板光線高度角自動(dòng)跟隨系統(tǒng)，其特征在于，所述伸 縮裝置處于完全收縮狀態(tài)時(shí)所述太陽(yáng)能電池板處于水平位置。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽(yáng)能電池板光線高度角自動(dòng)跟隨系統(tǒng)，其特征在于，所述伸 縮裝置包括串聯(lián)的第一至第n氣缸。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽(yáng)能電池板光線高度角自動(dòng)跟隨系統(tǒng)，其特征在于，所述第 一至第n氣缸的行程相等。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽(yáng)能電池板光線高度角自動(dòng)跟隨系統(tǒng)，其特征在于，第i個(gè) 光線傳感器距投影桿的距離^為其中，h為投影桿的高度，U為伸縮裝置底端與太陽(yáng)能電池板底端的距離，L2為太陽(yáng)能電 池板的上下兩端的距離，L3為伸縮裝置初始長(zhǎng)度，d為一個(gè)氣缸的行程，0為伸縮裝置底端與 太陽(yáng)能電池板底端連線與水平面的夾角。
【文檔編號(hào)】G05D3/12GK106054937SQ201610481849
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月24日
【發(fā)明人】程政文
【申請(qǐng)人】程政文