一種家用太陽(yáng)光智能二維追蹤集熱系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)，具體為一種家用太陽(yáng)光智能二維追蹤集熱系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]能源是保障國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平提高的物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速增長(zhǎng)，傳統(tǒng)能源短缺和由此帶來(lái)的環(huán)境污染等問(wèn)題已經(jīng)日益突出。因此，如何很好的利用可再生能源，例如太陽(yáng)能，就成為一項(xiàng)緊迫的任務(wù)。
[0003]太陽(yáng)光強(qiáng)弱和方向會(huì)隨著季節(jié)更替和天氣的轉(zhuǎn)變而變化，并且存在密度低、空間分布不穩(wěn)定、輻射時(shí)間無(wú)規(guī)律等問(wèn)題，因此如何更好地收集和利用太陽(yáng)能成為當(dāng)今一個(gè)主要的研宄方向。
[0004]目前市場(chǎng)上的太陽(yáng)能集熱器大部分沒(méi)有太陽(yáng)光追蹤功能，還有一小部分太陽(yáng)能集熱器為太陽(yáng)光一維追蹤，這兩種產(chǎn)品的缺點(diǎn)是集熱效率低，需要一整天的日照才能把水曬熱，天氣好的時(shí)候也只能保證晚上有熱水，白天和夜間很少有熱水可用，不能保證使用者24小時(shí)熱水供應(yīng)，舒適性差；而且，市場(chǎng)90%的太陽(yáng)能熱水器存在著難以克服的頑癥，冬天水溫達(dá)不到，或者只能產(chǎn)生少量熱水。這些產(chǎn)品只能在夏秋季陽(yáng)光充足的時(shí)候用，冬季日照弱時(shí)根本不能用，或者產(chǎn)生的熱水太少，不好用。熱水使用量比較大的時(shí)間是集中在冬天，而冬天的集熱效果又不能滿足使用要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有太陽(yáng)能集熱器存在集熱效率低造成舒適性差且冬天不能滿足使用要求的問(wèn)題，提供了一種家用太陽(yáng)光智能二維追蹤集熱系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種家用太陽(yáng)光智能二維追蹤集熱系統(tǒng)，包括底座，底座上設(shè)置有單片機(jī)，底座上方設(shè)置有傾斜放置且盤面為下凹球面狀的集熱反光盤，集熱反光盤上方中心設(shè)置有與其端面平行的集熱卡圈，集熱卡圈與集熱反光盤的邊緣之間均布設(shè)置有與兩者固定的支架桿，集熱卡圈上嵌有集熱盤，集熱反光盤的邊緣設(shè)置有光電傳感器，底座上還包括兩根成角度水平設(shè)置的絲杠，每根絲杠的旁邊設(shè)置有與其平行的導(dǎo)桿，每根絲杠的兩端均設(shè)置有與其相鄰的導(dǎo)桿固定的有軸承座，且絲杠的一端均連接有步進(jìn)電機(jī)，每根絲杠上均穿有與其螺紋連接且套在與其相鄰導(dǎo)桿上的螺母，且螺母與集熱反光盤下端面之間均設(shè)置有與兩者球鉸接的連桿，底座與集熱反光盤下端面之間設(shè)置有一根與兩者球鉸接的連桿，光電傳感器的輸出端與單片機(jī)的輸入端連接，單片機(jī)的輸出端與步進(jìn)電機(jī)的輸入端連接。
[0007]該集熱系統(tǒng)通過(guò)單片機(jī)比較和分析光電傳感器采集的太陽(yáng)光信號(hào)后，控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)螺母在絲杠上移動(dòng)，連桿控制集熱反光盤實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)太陽(yáng)光的二維追蹤，保證其時(shí)刻正對(duì)著太陽(yáng)，集熱反光盤采用球面狀結(jié)構(gòu)，集熱盤不僅實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)光的直接照射集熱，也有通過(guò)集熱反光盤反射的太陽(yáng)光集熱，克服了現(xiàn)有太陽(yáng)能集熱器存在集熱效率低造成舒適性差且冬天不能滿足使用要求的問(wèn)題。
[0008]集熱盤包括上下分布的兩層集熱玻璃，兩層集熱玻璃的邊緣之間設(shè)置有與兩者固定的密封圈，兩層集熱玻璃內(nèi)為真空結(jié)構(gòu)，且在其內(nèi)設(shè)置有蛇形狀集熱管，集熱效果得到進(jìn)一步的提升。
[0009]光電傳感器包括底盤，底盤上端面固定有十字交叉設(shè)置的擋板，且相鄰擋板之間的底盤上均設(shè)置有光敏電阻，光電傳感器使用四只光敏電阻作為方向的判定，每?jī)芍还饷綦娮柚虚g都有擋板相隔，兩只判定東西轉(zhuǎn)向，兩只判定南北轉(zhuǎn)向；光電傳感器還有一個(gè)功能是可以自動(dòng)判別天氣，白天、黑夜、晴天、陰天，然后確定是否啟動(dòng)系統(tǒng)，白天且為晴天時(shí)，系統(tǒng)才會(huì)啟動(dòng)。
[0010]本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理可靠，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)對(duì)太陽(yáng)光的二維追蹤及集熱管的雙面集熱，集熱效果得到了大幅的提升，而且實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的精度可調(diào)，不會(huì)出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便且成本低的優(yōu)點(diǎn)，特別適用于家庭及小型企業(yè)。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1中光電傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為圖1中集熱盤的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為圖3中側(cè)視示意圖。
[0012]圖中:1_底座，2-單片機(jī)，3-集熱反光盤，4-集熱卡圈，5-支架桿，6-集熱盤，7-光電傳感器，8-絲杠，9-導(dǎo)桿，10-軸承座，11-步進(jìn)電機(jī)，12-螺母，13-連桿，14-集熱玻璃，15-密封圈，16-集熱管，17-底盤，18-擋板，19-光敏電阻。
【具體實(shí)施方式】
[0013]一種家用太陽(yáng)光智能二維追蹤集熱系統(tǒng)，包括底座1，底座I上設(shè)置有單片機(jī)2，底座I上方設(shè)置有傾斜放置且盤面為下凹球面狀的集熱反光盤3，集熱反光盤3上方中心設(shè)置有與其端面平行的集熱卡圈4，集熱卡圈4與集熱反光盤3的邊緣之間均布設(shè)置有與兩者固定的支架桿5，集熱卡圈4上嵌有集熱盤6，集熱反光盤3的邊緣設(shè)置有光電傳感器7，底座I上還包括兩根成角度水平設(shè)置的絲杠8，每根絲杠8的旁邊設(shè)置有與其平行的導(dǎo)桿9，每根絲杠8的兩端均設(shè)置有與其相鄰的導(dǎo)桿9固定的有軸承座10，且絲杠8的一端均連接有步進(jìn)電機(jī)11，每根絲杠8上均穿有與其螺紋連接且套在與其相鄰導(dǎo)桿9上的螺母12，且螺母12與集熱反光盤3下端面之間均設(shè)置有與兩者球鉸接的連桿13，底座I與集熱反光盤3下端面之間設(shè)置有一根與兩者球鉸接的連桿13，光電傳感器7的輸出端與單片機(jī)2的輸入端連接，單片機(jī)2的輸出端與步進(jìn)電機(jī)11的輸入端連接。
[0014]集熱盤6包括上下分布的兩層集熱玻璃14，兩層集熱玻璃14的邊緣之間設(shè)置有與兩者固定的密封圈15，兩層集熱玻璃14內(nèi)為真空結(jié)構(gòu)，且在其內(nèi)設(shè)置有蛇形狀集熱管16 ;光電傳感器7包括底盤17，底盤17上端面固定有十字交叉設(shè)置的擋板18，且相鄰擋板18之間的底盤17上均設(shè)置有光敏電阻19。
[0015]具體實(shí)施過(guò)程中，如果太陽(yáng)向南轉(zhuǎn)動(dòng)了一定角度，這時(shí)南邊的2個(gè)光敏電阻19接受的太陽(yáng)光比北邊的2個(gè)光敏電阻19接收的太陽(yáng)光強(qiáng)度高，那么光電傳感器7將接收到的太陽(yáng)光信息反饋到單片機(jī)2，單片機(jī)2控制2個(gè)步進(jìn)電機(jī)11同時(shí)正向旋轉(zhuǎn)一定的角度，通過(guò)絲杠8帶動(dòng)螺母12在導(dǎo)桿9上向后移動(dòng)，這樣螺母12就可以通過(guò)連桿13帶動(dòng)集熱反光盤3向南傾斜一定角度，使集熱反光盤3上的集熱盤6正對(duì)著太陽(yáng)；反之，如果太陽(yáng)向北轉(zhuǎn)動(dòng)了一定角度，2個(gè)步進(jìn)電機(jī)11同時(shí)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，集熱反光盤3向北傾斜一定角度，使集熱反光盤3上的集熱盤6正對(duì)著太陽(yáng)。
[0016]如果太陽(yáng)向西轉(zhuǎn)動(dòng)了一定角度，這時(shí)西邊的2個(gè)光敏電阻接受的太陽(yáng)光比東邊的2個(gè)光敏電阻接收的太陽(yáng)光強(qiáng)度高，那么光電傳感器7將接收到的太陽(yáng)光信息反饋到單片機(jī)2，單片機(jī)2控制西邊的步進(jìn)電機(jī)11反向轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，同時(shí)東邊的步進(jìn)電機(jī)11正向旋轉(zhuǎn)一定的角度，通過(guò)絲杠8帶動(dòng)螺母12在導(dǎo)桿9上向后移動(dòng)，這樣螺母12就可以通過(guò)連桿13帶動(dòng)集熱反光盤3向西傾斜一定角度，使集熱反光盤3上的集熱盤6正對(duì)著太陽(yáng)；反之，如果太陽(yáng)向東轉(zhuǎn)動(dòng)了一定角度，西邊的步進(jìn)電機(jī)11正向轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，同時(shí)東邊步進(jìn)電機(jī)11反向旋轉(zhuǎn)一定的角度，集熱反光盤3向東傾斜一定角度，使集熱反光盤3上的集熱盤6正對(duì)著太陽(yáng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種家用太陽(yáng)光智能二維追蹤集熱系統(tǒng)，其特征在于:包括底座(I)，底座(I)上設(shè)置有單片機(jī)(2)，底座(I)上方設(shè)置有傾斜放置且盤面為下凹球面狀的集熱反光盤(3)，集熱反光盤(3)上方中心設(shè)置有與其端面平行的集熱卡圈(4)，集熱卡圈(4)與集熱反光盤(3)的邊緣之間均布設(shè)置有與兩者固定的支架桿(5)，集熱卡圈(4)上嵌有集熱盤(6)，集熱反光盤(3)的邊緣設(shè)置有光電傳感器(7)，底座(I)上還包括兩根成角度水平設(shè)置的絲杠(8)，每根絲杠(8)的旁邊設(shè)置有與其平行的導(dǎo)桿(9)，每根絲杠(8)的兩端均設(shè)置有與其相鄰的導(dǎo)桿(9)固定的有軸承座(10)，且絲杠(8)的一端均連接有步進(jìn)電機(jī)(11)，每根絲杠(8)上均穿有與其螺紋連接且套在與其相鄰導(dǎo)桿(9)上的螺母(12)，且螺母(12)與集熱反光盤(3)下端面之間均設(shè)置有與兩者球鉸接的連桿(13)，底座(I)與集熱反光盤(3)下端面之間設(shè)置有一根與兩者球鉸接的連桿(13)，光電傳感器(7)的輸出端與單片機(jī)(2)的輸入端連接，單片機(jī)(2)的輸出端與步進(jìn)電機(jī)(11)的輸入端連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種家用太陽(yáng)光智能二維追蹤集熱系統(tǒng)，其特征在于:集熱盤(6)包括上下分布的兩層集熱玻璃(14)，兩層集熱玻璃(14)的邊緣之間設(shè)置有與兩者固定的密封圈(15)，兩層集熱玻璃(14)內(nèi)為真空結(jié)構(gòu)，且在其內(nèi)設(shè)置有蛇形狀集熱管(16)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種家用太陽(yáng)光智能二維追蹤集熱系統(tǒng)，其特征在于:光電傳感器(7)包括底盤(17)，底盤(17)上端面固定有十字交叉設(shè)置的擋板(18)，且相鄰擋板(18)之間的底盤(17)上均設(shè)置有光敏電阻(19)。
【專利摘要】本發(fā)明具體為一種家用太陽(yáng)光智能二維追蹤集熱系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有太陽(yáng)能集熱器存在集熱效率低造成舒適性差且冬天不能滿足使用要求的問(wèn)題。底座上設(shè)置有單片機(jī)，底座上方設(shè)置有集熱反光盤，集熱反光盤上方中心設(shè)置有集熱卡圈，集熱卡圈與集熱反光盤的邊緣之間均布設(shè)置有支架桿，集熱卡圈上嵌有集熱盤，集熱反光盤的邊緣設(shè)置有光電傳感器，底座上還包括絲杠，每根絲杠的旁邊設(shè)置有導(dǎo)桿，每根絲杠的兩端均設(shè)置有軸承座，且絲杠的一端均連接有步進(jìn)電機(jī)，每根絲杠上均穿有螺母，且螺母與集熱反光盤下端面之間均設(shè)置有連桿，底座與集熱反光盤下端面之間設(shè)置有連桿。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)對(duì)太陽(yáng)光的二維追蹤及集熱管的雙面集熱，集熱效果得到了大幅的提升。
【IPC分類】G05D3/12
【公開(kāi)號(hào)】CN104950914
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510263074
【發(fā)明人】劉燕萍, 趙波慧, 劉邱祖, 李林峰, 王毅然, 陳玉楠, 武健康, 王凱旋
【申請(qǐng)人】太原理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年9月30日
【申請(qǐng)日】2015年5月22日