本發(fā)明涉及一種太陽能太陽能集熱器，特別涉及一種太陽能跟蹤器。

背景技術(shù)：

目前，能源是現(xiàn)代社會(huì)存在和發(fā)展的基石。而太陽能作為可再生能源的重要組成部分，它的應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家整體實(shí)力的標(biāo)志。我國資源儲(chǔ)藏量大，但人均擁有量卻一直低于全球人均量，外加我國是能耗大國，這些客觀條件都要求我們要采用其它可利用能源來緩解我國即將面臨的能源危機(jī)。正因?yàn)樘柲芫哂欣玫钠毡樾?、豐富性、清潔性、長久性，所以，在化石能源供應(yīng)日趨緊張的背景下，太陽能的大規(guī)模開發(fā)利用是面向未來，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。

現(xiàn)在很多地方開始利用太陽能發(fā)電或者加熱，具體方式是將太陽能電池板或者太陽能太陽能集熱器固定在某一開闊場地，固接受陽光，從而實(shí)現(xiàn)太陽能的利用。但是由于太陽的位置是隨著時(shí)間而逐漸變化的，固定的太陽能電池板或者太陽能太陽能集熱器只能在某一時(shí)段內(nèi)就受到太陽的直射，因此沒辦法最大限度的利用太陽能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種太陽能跟蹤器。

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種太陽能跟蹤器，包括兩組太陽光入射角檢測單元、控制器和跟蹤執(zhí)行單元；其中一組所述太陽光入射角檢測單元檢測太陽光在南北方向的入射角度；另一組太陽光入射角檢測單元檢測太陽光在東西方向的入射角度；所述控制器接收來自兩組所述太陽光入射角檢測單元的信號(hào)，輸出信號(hào)至所述跟蹤執(zhí)行單元，控制所述跟蹤執(zhí)行單元工作；所述跟蹤執(zhí)行單元為兩軸驅(qū)動(dòng)裝置，所述兩軸驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)太陽能集熱器分別沿東西向軸和南北向軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使太陽能集熱器的聚光鏡垂直于太陽光的入射方向。

進(jìn)一步地，每組所述太陽光入射角檢測單元包括柱狀透鏡、光敏傳感器、角度傳感器和微型電機(jī)；所述微型電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述柱狀透鏡轉(zhuǎn)動(dòng)；所述角度傳感器檢測所述微型電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度；所述光敏傳感器位于所述柱狀透鏡的焦點(diǎn)處并接收所述柱狀透鏡折射的太陽光，所述光敏傳感器輸出信號(hào)至所述控制器，所述控制器輸出信號(hào)控制所述微型電機(jī)工作。

進(jìn)一步地，所述光敏傳感器包括光敏電阻A、光敏電阻B和比較器，所述光敏電阻A接收所述柱狀透鏡折射的太陽光，所述光敏電阻B避光，對(duì)所述光敏電阻A和所述光敏電阻B輸入相同電流，所述比較器的兩個(gè)比較輸入端分別接收來自所述光敏電阻A和所述光敏電阻B的電壓信號(hào)，比較后輸出信號(hào)至所述控制器。

進(jìn)一步地，所述光敏傳感器包括橋式檢測電路，所述橋式檢測電路包括光敏電阻A、光敏電阻B、定值電阻和可調(diào)變阻器，其中所述光敏電阻A接收所述柱狀透鏡折射的太陽光，所述光敏電阻B避光；從所述光敏電阻A和所述光敏電阻B的連接點(diǎn)，與所述定值電阻和所述可調(diào)變阻器的連接點(diǎn)之間輸入電壓信號(hào)；從所述光敏電阻A和所述定值電阻的連接點(diǎn)，與所述光敏電阻B和所述可調(diào)變阻器的連接點(diǎn)之間輸出電壓信號(hào)至所述控制器。

進(jìn)一步地，所述微型電機(jī)為伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)。

進(jìn)一步地，所述柱狀透鏡為拋物面柱狀透鏡。

本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：本發(fā)明為兩軸跟蹤，對(duì)太陽光線位于南北向的入射角和位于東西向的入射角分別進(jìn)行跟蹤，全方位跟蹤太陽的入射角，并將檢測的入射角作為反饋輸入信號(hào)，基于該反饋輸入信號(hào)，通過控制器的伺服控制，控制兩軸驅(qū)動(dòng)裝置，兩軸驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)太陽能集熱器分別沿東西向軸和南北向軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使太陽能集熱器的聚光鏡垂直于太陽光的入射方向。能夠使太陽能集熱器在一年中的任何日照時(shí)間內(nèi)，聚光鏡對(duì)準(zhǔn)太陽的入射光線，使太陽能集熱器獲得的能量最大，最有效地利用太陽能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是所述太陽光入射角檢測單元的工作原理示意圖；

圖3是橋式檢測電路的工作原理示意圖。

圖3中：RP1、光敏電阻A；RP2、光敏電阻B；R3、定值電阻；RV4、可調(diào)變阻器。

具體實(shí)施方式

為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下：

請(qǐng)參見圖1，一種太陽能跟蹤器，包括兩組太陽光入射角檢測單元、控制器和跟蹤執(zhí)行單元；其中一組所述太陽光入射角檢測單元檢測太陽光在南北方向的入射角度,即檢測太陽光入射光線方向與南北向軸線所形成的夾角；另一組太陽光入射角檢測單元檢測太陽光在東西方向的入射角度；即檢測太陽光入射光線方向與東西向軸線所形成的夾角；所述控制器接收來自兩組所述太陽光入射角檢測單元的信號(hào)，輸出信號(hào)至所述跟蹤執(zhí)行單元，控制所述跟蹤執(zhí)行單元工作；所述跟蹤執(zhí)行單元為兩軸驅(qū)動(dòng)裝置，所述兩軸驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)太陽能集熱器分別沿東西向軸和南北向軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使太陽能集熱器的聚光鏡垂直于太陽光的入射方向。所述兩軸驅(qū)動(dòng)裝置可設(shè)置兩個(gè)跟蹤角度傳感器，兩個(gè)所述跟蹤角度傳感器可分別檢測太陽能集熱器沿東西向軸和南北向軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，并將轉(zhuǎn)動(dòng)角度信號(hào)作為反饋型號(hào)發(fā)送給所述控制器。所述控制器可輸出信號(hào)控制兩組所述太陽光入射角檢測單元工作，包括所述太陽光入射角檢測單元檢測啟動(dòng)、運(yùn)行及檢測間隔時(shí)間等。

請(qǐng)參見圖2，柱狀透鏡接收太陽光并聚焦，其上的箭頭方向表示太陽光的入射方向，其余箭頭方向表示信號(hào)的傳遞方向。進(jìn)一步地，每組所述太陽光入射角檢測單元可包括柱狀透鏡、光敏傳感器、角度傳感器和微型電機(jī)；所述微型電機(jī)可驅(qū)動(dòng)所述柱狀透鏡轉(zhuǎn)動(dòng)，所述角度傳感器可檢測所述微型電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，所述光敏傳感器可位于所述柱狀透鏡的焦點(diǎn)處并接收所述柱狀透鏡折射的太陽光，輸出信號(hào)至所述控制器，所述控制器可輸出信號(hào)控制所述微型電機(jī)工作。使所述柱狀透鏡和所述光敏傳感器的相對(duì)位置固定，微型電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度可根據(jù)太陽能集熱器的轉(zhuǎn)動(dòng)角度來設(shè)定一定的范圍，比如0-180°，轉(zhuǎn)動(dòng)方向既可正轉(zhuǎn)右可反轉(zhuǎn)。為捕捉入射角，可通過程序設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)速度及停頓，以及反轉(zhuǎn)重復(fù)檢測等。初始調(diào)試時(shí)，可將柱狀透鏡相對(duì)水平面的角度，調(diào)節(jié)為與太陽能集熱器相對(duì)水平面的角度相一致。檢測太陽光在南北方向的入射角度的柱狀透鏡，繞東西向軸轉(zhuǎn)動(dòng)，檢測太陽光在東西方向的入射角度的柱狀透鏡繞南北向軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步地，所述光敏傳感器可包括光敏電阻A、光敏電阻B和比較器，所述光敏電阻A接收所述柱狀透鏡折射的太陽光，所述光敏電阻B避光，所述光敏電阻B作為環(huán)境溫度補(bǔ)償元件；可對(duì)所述光敏電阻A和所述光敏電阻B輸入相同電流，在輸入電流的作用下，所述光敏電阻A的兩端和所述光敏電阻B的兩端分別產(chǎn)生電壓信號(hào)，并分別作為輸入信號(hào)輸入至所述比較器的兩個(gè)比較輸入端，所述比較器的兩個(gè)比較輸入端分別接收來自所述光敏電阻A和所述光敏電阻B的電壓信號(hào)，比較后輸出信號(hào)至所述控制器。

請(qǐng)參見圖3，進(jìn)一步地，所述光敏傳感器可包括橋式檢測電路，所述橋式檢測電路可包括光敏電阻ARP1、光敏電阻BRP2、定值電阻R3和可調(diào)變阻器RV4，所述光敏電阻ARP1接收所述柱狀透鏡折射的太陽光，所述光敏電阻BRP2避光；所述光敏電阻BRP2作為環(huán)境溫度補(bǔ)償元件；可從所述光敏電阻ARP1和所述光敏電阻BRP2的連接點(diǎn)，與所述定值電阻R3和所述可調(diào)變阻器的連接點(diǎn)之間輸入電壓信號(hào)；從所述光敏電阻ARP1和所述定值電阻R3的連接點(diǎn)，與所述光敏電阻BRP2和所述可調(diào)變阻器RV4的連接點(diǎn)之間輸出電壓信號(hào)至所述控制器。

進(jìn)一步地，所述微型電機(jī)可為伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)。所述控制器可輸出脈沖信號(hào)控制所述伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)，提高跟蹤的精度。

進(jìn)一步地，所述柱狀透鏡可為拋物面柱狀透鏡。

本發(fā)明的工作原理：通過柱狀透鏡聚焦太陽光，由光敏傳感器檢測太陽光的強(qiáng)度；由控制器驅(qū)動(dòng)微型電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)透鏡，使透鏡對(duì)準(zhǔn)太陽，從而在焦點(diǎn)處產(chǎn)生最強(qiáng)的太陽輻射；同時(shí)，微型電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由角度傳感器檢測其轉(zhuǎn)動(dòng)角度，并將檢測的角度信號(hào)發(fā)給控制器；光敏傳感器位于所述柱狀透鏡的焦點(diǎn)處并接收所述柱狀透鏡折射的太陽光，由光敏傳感器感知太陽光的輻射強(qiáng)度，并將檢測到的信號(hào)輸出至控制器，當(dāng)透鏡正對(duì)太陽的南北向或東西向入射角時(shí)，光敏傳感器反饋的檢測值最大；控制器通過比較計(jì)算光敏傳感器的檢測數(shù)據(jù)，篩選出最大值，同時(shí)控制器同步捕捉角度傳感器的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，來得到太陽光在東西或南北向的入射角。

控制器根據(jù)計(jì)算得出的太陽光在東西或南北向的入射角，輸出控制指令，來驅(qū)動(dòng)作為跟蹤執(zhí)行單元的兩軸驅(qū)動(dòng)裝置，控制兩軸驅(qū)動(dòng)裝置工作，兩軸驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)太陽能集熱器分別沿東西向軸和南北向軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使太陽能集熱器的聚光鏡垂直于太陽光的入射方向，從而始終跟隨太陽位置運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明既可以連續(xù)跟蹤太陽光的入射角，也可以間歇跟蹤，可通過控制器控制太陽光入射角檢測單元的檢測間隔，以及控制跟蹤執(zhí)行單元的工作，來實(shí)現(xiàn)間隔或連續(xù)檢測太陽光入射角，以及實(shí)現(xiàn)太陽能集熱器間隔或連續(xù)跟隨太陽光入射角。間歇工作時(shí)，可通過估算，確定太陽偏轉(zhuǎn)1°所需時(shí)間，從而按時(shí)間控制跟蹤節(jié)拍，比如某地，當(dāng)太陽偏轉(zhuǎn)一定1°需要10分鐘，則可按10分鐘左右間歇工作的節(jié)拍，每10分鐘，啟動(dòng)太陽光入射角檢測單元檢測入射角，控制器經(jīng)過計(jì)算得到入射角，然后發(fā)出指令，啟動(dòng)兩軸驅(qū)動(dòng)裝置，兩軸驅(qū)動(dòng)裝置旋轉(zhuǎn)幾秒鐘，到達(dá)正對(duì)太陽位置時(shí)時(shí)停止，等待下一個(gè)太陽偏轉(zhuǎn)角度，一直這樣間歇性運(yùn)動(dòng)。還可以通過太陽光入射角檢測單元及控制器檢測是否陰天或夜晚，通過設(shè)定閾值，當(dāng)太陽光入射角檢測單元檢測值一直低于設(shè)定閾值，則判定為陰天或夜晚，兩軸驅(qū)動(dòng)裝置停止工作；當(dāng)太陽光入射角檢測單元檢測值高于設(shè)定閾值，控制器開始驅(qū)動(dòng)兩軸驅(qū)動(dòng)裝置，這樣也能夠減少兩軸驅(qū)動(dòng)裝置的工作時(shí)間，延長其使用壽命。

以上所述的實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點(diǎn)，其目的在于使本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，不能僅以本實(shí)施例來限定本發(fā)明的專利范圍，即凡本發(fā)明所揭示的精神所作的同等變化或修飾，仍落在本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。