專利名稱：一種太陽位置跟蹤控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽能利用設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種太陽位置跟蹤控 制裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)能源的日益枯竭，使人們更加青睞用之不竭的太陽能，如何開發(fā) 利用這一綠色能源，成為當(dāng)今世界性的課題。太陽能的利用首先必須將太 陽能的聚集控制裝置對準(zhǔn)太陽，以便實現(xiàn)對太陽光線的聚集。目前，太陽位置的跟蹤控制裝置多采用彈簧、齒輪等機械結(jié)構(gòu)或根據(jù) 太陽相對于地球的轉(zhuǎn)動角速度由步進電機來實現(xiàn)對太陽能的聚集控制裝置 的調(diào)整，以實現(xiàn)對準(zhǔn)太陽，使太陽光線與聚集面呈垂直狀態(tài)，最大限度的 實現(xiàn)對太陽能的聚集。但這些控制裝置，尤其是調(diào)整方位的彈簧機構(gòu)或步 進電機可以使用于對太陽光線的要求不高的諸如太陽能灶等領(lǐng)域，但對采 光裝置和太陽光線垂直度要求極高的利用如陽光光纖導(dǎo)入系統(tǒng)來講，顯然 由于其精確度不高而使其效能會大大降低。盡管在國外已經(jīng)出現(xiàn)了利用GPS導(dǎo)航系統(tǒng)進行對太陽能聚集控制裝置的位置進行控制，其精度大大提 高；但由于其技術(shù)復(fù)雜、成本極高(一套控制裝置在數(shù)千元之上萬元人民 幣間)難于普及推廣使用。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低并且控制 精度極高的太陽位置跟蹤控制裝置。為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為 一種太陽位置跟蹤控制裝置，包括具有一定厚度的底板，在所述底板上設(shè)置有具有一定高度的雙層十字 形擋光板，在所述擋光板形成的四個角上分別設(shè)置有一個第一、第二、第三和第四光敏控制器件，在所述的雙層十字形擋光板間的水平方向和垂直 方向設(shè)置只有兩個第五和第六光敏控制器件，構(gòu)成的傳感機構(gòu)所述的第一、第二、第三、第四、第五和第六光敏控制器件分別經(jīng)過 線路與數(shù)據(jù)微處理器連接構(gòu)成的傳感信號處理機構(gòu)，和所述的微處理器分別通過第一和第二驅(qū)動電路與控制太陽能聚集裝置 的水平向和垂直向的控制電機連接構(gòu)成的控制機構(gòu)。其附加技術(shù)特征為所述的底板厚度為5—20毫米；所述的雙層十字形擋光板的雙層擋光板間距為0.5—10毫米； 所述的雙層十字形擋光板的高度為所述的雙層擋光板間距的10_100倍；所述的雙層十字形擋光板的端部密封；所述的擋光板形成的四個角的底板上分別設(shè)置有圓孔，所述的第一、第二、第三和第四光敏控制器件分別固定于上述圓孔中；所述的底板上分別設(shè)置的圓孔邊分別與所述雙層十字形擋光板相切； 所述的雙層十字形擋光板間的底板上水平方向和垂直方向分別設(shè)置有圓孔，所述的第五和第六光敏控制器件分別固定于該圓孔中；所述的構(gòu)成傳感機構(gòu)結(jié)構(gòu)的底板和擋光板采用黑色材料制成。 本發(fā)明所提供的一種太陽位置跟蹤控制裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點由于構(gòu)成該太陽位置跟蹤控制裝置的傳感機構(gòu)由具有一定厚度的底 板、設(shè)置于底板上的雙層十字形擋光板以及在擋光板形成的四個角上分別 設(shè)置有一個第一、第二、第三和第四光敏控制器件和在雙層十字形擋光板間的水平方向和垂直方向設(shè)置只有兩個第五和第六光敏控制器件構(gòu)成，因 此具有結(jié)構(gòu)簡單和構(gòu)成成本低的優(yōu)點；由于構(gòu)成該太陽位置跟蹤控制裝置的傳感機構(gòu)的靈敏度或精確度由雙 十字擋光板間距和檔光板高度密切相關(guān)，當(dāng)擋光板的高度越高、間距越小 其靈敏度活越高，反之越小。而在該傳感機構(gòu)中，擋板的高度是其雙層擋板間的間距的10——100倍，因此，其靈敏度和精確度能夠達到光纖導(dǎo)入 應(yīng)用的要求。


圖l:為太陽位置跟蹤控制裝置的方塊圖； 圖2:為太陽位置跟蹤控制裝置傳感機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3:為太陽位置跟蹤控制裝置傳感機構(gòu)的平面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4:為太陽位置跟蹤控制裝置傳感機構(gòu)底板的背面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明所提供的太陽位置跟蹤控制裝置的結(jié)構(gòu)和工作 原理作進一步的詳細說明。圖1、 2、 3和圖4所示，為本發(fā)明所提供的太陽位置跟蹤控制裝置的 方塊圖以及構(gòu)成太陽位置跟蹤控制裝置的傳感機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。構(gòu)成該太 陽位置跟蹤控制裝置包括:厚度在5—20毫米的具有一定機械強度的底板1 ， 在該底板上設(shè)置有一定高度的由八塊擋光板構(gòu)成的雙層十字形擋光板2、 3、 4和5 (其中，雙層擋光板間距為0.5—10毫米，雙層十字形擋光板的高度 為雙層擋光板間距的10—100倍)，底板上在擋光板形成的四個角處分別設(shè) 置有四個圓孔6、 7、 8和9，在該四個圓孔中分別固定有第一、第二、第三 和第四光敏控制器件10、 11、 12和13分別固定于上述圓孔中。在構(gòu)成雙 層十字形擋光板的擋光板2和5及3和4間也即水平方向和垂直方向分別 設(shè)置有兩個圓孔14、 15，在該兩個圓孔中分別固定有第六和第七光敏控制 器件16、 17;上述構(gòu)成起傳感機構(gòu)。其中，第一、第二、第三、第四光敏 控制器件和第五和第六光敏控制器件分別經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換處理機構(gòu)18線路 與數(shù)據(jù)微處理器19，并構(gòu)成的傳感信號處理機構(gòu)；上述信號通過微處理器 分別通過第一和第二驅(qū)動電路20、 21與控制太陽能聚集裝置的水平向和垂 直向的轉(zhuǎn)動控制電機22、 23連接構(gòu)成的控制機構(gòu)。上述太陽位置跟蹤控制裝置的工作原理為當(dāng)系統(tǒng)工作時，首先通過采集底板中或所固定的六個光敏元件所對應(yīng) 的六個區(qū)域光線的光強度，以電壓的形式輸入到A/D轉(zhuǎn)化模塊，再輸入給單片機處理。系統(tǒng)采用雙軸控制，方位控制和仰角控制。首先進行方位控制，根據(jù) 實時采集到的第一、第二、第三、第四光敏控制器件所在對應(yīng)的一、二、 三、四區(qū)光強信息，經(jīng)微處理器比較運算分析，得出傳感器和太陽的相對 位置信息，通過微處理器的輸出端口輸出控制信息，由光電隔離電路輸入 到電機驅(qū)動電路，來決定方位控制雙向電機的旋轉(zhuǎn)方向；方位控制雙向電 機開始旋轉(zhuǎn)時，微處理器便開始對第五光敏控制器件對應(yīng)的五區(qū)的光強信 息進行不間斷的循環(huán)采樣分析，并將每次光強值存放到某一存儲器單元， 以便和下次采樣結(jié)果進行比較，采樣分析一次約占用0.1秒。由于方位控制 電機的旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動機械裝置使采光設(shè)備和傳感器朝向太陽方向運動，五區(qū) 的光強會不斷的增強，處理器一旦發(fā)現(xiàn)五區(qū)的光強開始減小時，表示采光 設(shè)備和傳感器，開始背向太陽運動，處理器會立即發(fā)出電機停止轉(zhuǎn)動指令， 方位控制結(jié)束，繼而開始仰角控制。同理，處理器根據(jù)實時采集到的一、 二、三、四區(qū)光強信息，經(jīng)微處理器比較運算分析，得出傳感器和太陽的 相對仰角位置信息，通過微處理器的輸出端口輸出控制信息，控制仰角控 制電機運行，同時開始對第六光敏控制器件對應(yīng)的六區(qū)的光強信息進行循 環(huán)采樣分析， 一旦發(fā)現(xiàn)六區(qū)的光強減弱，處理器會立即發(fā)出電機停止轉(zhuǎn)動 指令，仰角控制結(jié)束，完成一次調(diào)整。由于機械誤差和方位控制與仰角控制之間的相互影響等因素， 一次雙 軸調(diào)整可能精度達不到要求，可通過程序設(shè)置連續(xù)進行2—3次調(diào)整，來結(jié)束一次完整的雙軸跟蹤控制。在上述的太陽位置跟蹤控制裝置中——為了減少由于光線的反射而對光敏控制器件的太陽直射的光強度 參數(shù)產(chǎn)生影響，構(gòu)成傳感機構(gòu)結(jié)構(gòu)的底板和擋光板采用黑色材料制成，或 在其表面涂黑即可；同樣為了克服上述問題，將雙層十字形擋光板形成的 四個的端部24采用密封條25密封?！獮榱颂岣咛栁恢酶櫩刂蒲b置的控制精度，對構(gòu)成雙層十字形 擋光板的雙層擋光板間距進行設(shè)定， 一般設(shè)定在0.5—10毫米之間；同時構(gòu)成雙層十字形擋光板的高度設(shè)定在雙層擋光板間距的10—100倍之間。——為了簡化構(gòu)成太陽位置跟蹤控制裝置的傳感機構(gòu)的結(jié)構(gòu)，直接將 第一、第二、第三、第四、第五和第六光敏控制器件固定于底板上即可。
權(quán)利要求
1、一種太陽位置跟蹤控制裝置，其特征在于包括具有一定厚度的底板，在所述底板上設(shè)置有具有一定高度的雙層十字形擋光板，在所述擋光板形成的四個角上分別設(shè)置有一個第一、第二、第三和第四光敏控制器件，在所述的雙層十字形擋光板間的水平方向和垂直方向設(shè)置只有兩個第五和第六光敏控制器件，構(gòu)成的傳感機構(gòu)所述的第一、第二、第三、第四、第五和第六光敏控制器件分別經(jīng)過線路與數(shù)據(jù)微處理器連接構(gòu)成的傳感信號處理機構(gòu)，和所述的微處理器分別通過第一和第二驅(qū)動電路與控制太陽能聚集裝置的水平向和垂直向的控制電機連接構(gòu)成的控制機構(gòu)。
2、 如權(quán)利要求l所述的一種太陽位置跟蹤控制裝置，其特征在于所 述的底板厚度為5_20毫米。
3、 如權(quán)利要求1所述的一種太陽位置跟蹤控制裝置，其特征在于所述的雙層十字形擋光板的雙層擋光板間距為0.5—10毫米。
4、 如權(quán)利要求1所述的一種太陽位置跟蹤控制裝置，其特征在于所述的雙層十字形擋光板的高度為所述的雙層擋光板間距的io—ioo倍。
5、 如權(quán)利要求l所述的一種太陽位置跟蹤控制裝置，其特征在于所 述的雙層十字形擋光板的端部密封。
6、 如權(quán)利要求l所述的一種太陽位置跟蹤控制裝置，其特征在于所 述的擋光板形成的四個角的底板上分別設(shè)置有圓孔，所述的第一、第二、 第三和第四光敏控制器件分別固定于上述圓孔中。
7、 如權(quán)利要求6所述的一種太陽位置跟蹤控制裝置，其特征在于所 述的底板上分別設(shè)置的圓孔邊分別與所述雙層十字形擋光板相切。
8、 如權(quán)利要求1所述的一種太陽位置跟蹤控制裝置，其特征在于所 述的雙層十字形擋光板間的的底板水平方向和垂直方向分別設(shè)置有圓孔， 所述的第五和第六光敏控制器件分別固定于該圓孔中。
9、 如權(quán)利要求l所述的一種太陽位置跟蹤控制裝置，其特征在于所 述的構(gòu)成傳感機構(gòu)結(jié)構(gòu)的底板和擋光板采用黑色材料制成。
全文摘要
本發(fā)明屬于太陽能利用設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體地講涉及一種太陽位置跟蹤控制裝置。其技術(shù)方案包括具有一定厚度的底板，設(shè)置于底板上的雙層十字形擋光板和分別設(shè)置六光敏控制器件構(gòu)成的傳感機構(gòu)、光敏控制器件經(jīng)過線路與數(shù)據(jù)微處理器連接構(gòu)成的傳感信號處理機構(gòu)和第一和第二驅(qū)動電路與控制太陽能聚集裝置的水平向和垂直向的控制電機連接構(gòu)成的控制機構(gòu)構(gòu)成。構(gòu)成該太陽位置跟蹤控制裝置的傳感機構(gòu)由底板、雙層十字形擋光板六光敏控制器件構(gòu)成，因此具有結(jié)構(gòu)簡單和構(gòu)成成本低的優(yōu)點；另外該太陽位置跟蹤控制裝置還具有傳感機構(gòu)的靈敏度或精確度高的優(yōu)點。
文檔編號F24J2/38GK101251305SQ200810054749
公開日2008年8月27日 申請日期2008年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月5日
發(fā)明者趙衛(wèi)東 申請人:趙衛(wèi)東