專利名稱：太陽能跟蹤器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種太陽能跟蹤器，具體地說，涉及一種通過檢測整個太陽能面板的光電轉(zhuǎn)換效果調(diào)整太陽能面板位置的太陽能跟蹤器。
背景技術(shù)：
由于全球能源緊缺，促使人們?nèi)ふ倚碌奶娲茉?。在?dāng)前開發(fā)可在生資源中，太陽能是一種取之不盡用之不竭的清潔能源，不受地域的限制，有陽光的地方就可以利用。目前，太陽能設(shè)備均采用太陽能面板(光伏面板)將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，該面板固定安放，且具有一定的傾斜度。由于地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的影響，固定安放的太陽能面板不能根據(jù)光線的變化而相應(yīng)的改變其角度，利用率較低。為了優(yōu)化太陽能面板對太陽能的利用率，需要將太陽能面板安裝在移動結(jié)構(gòu)上，該移動結(jié)構(gòu)可以根據(jù)太陽光線的強(qiáng)弱不斷的將太陽能面板垂直于太陽定位?，F(xiàn)有的跟蹤器均利用光電探頭檢測光線的變換來實(shí)現(xiàn)太陽能面板的移動，不能真實(shí)反映太陽能面板的光電轉(zhuǎn)換效果，精度差，光電轉(zhuǎn)換效率不高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對太陽能跟蹤器存在的上述不足，提供了一種安裝方便、工作穩(wěn)定可靠、承載能力強(qiáng)、光電轉(zhuǎn)換率高的新型太陽能跟蹤器。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種太陽能跟蹤器，該跟蹤器包括機(jī)械部分和控制部分，機(jī)械部分包括支撐殼體和設(shè)置在支撐殼體內(nèi)部的水平移動裝置，控制部分設(shè)置在支撐殼體內(nèi)底部，控制部分包括取樣電路、模擬放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)信號處理系統(tǒng)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路，取樣電路與太陽能面板連接，并對太陽能面板的即時充電電流取樣，獲得模擬電流信號，此信號通過模擬放大電路放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號存儲至單片機(jī)信號處理系統(tǒng)，單片機(jī)信號處理系統(tǒng)通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路與水平移動裝置連接，并控制水平移動裝置工作。
優(yōu)選的是，水平移動裝置包括水平轉(zhuǎn)動軸、水平步進(jìn)電機(jī)和帶制動電磁鐵的減速箱，水平轉(zhuǎn)動軸的一端與太陽能面板連接，另一端通過減速箱與水平步進(jìn)電機(jī)連接，水平步進(jìn)電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路連接。優(yōu)選的是，支撐殼體內(nèi)還設(shè)置有豎直移動裝置，該豎直移動裝置與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路連接，單片機(jī)信號處理系統(tǒng)通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路控制豎直移動裝置工作。優(yōu)選的是，豎直移動裝置包括殼體，殼體與水平轉(zhuǎn)動軸連接，殼體內(nèi)部設(shè)置有豎直轉(zhuǎn)動軸、豎直步進(jìn)電機(jī)和帶制動電磁鐵的減速箱，豎直轉(zhuǎn)動軸的一端與太陽能面板連接，另一端通過減速箱與豎直步進(jìn)電機(jī)連接，豎直步進(jìn)電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路連接。優(yōu)選的是，支撐殼體內(nèi)在豎直移動裝置的轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動的上、下兩邊最大位置處設(shè)置有限位開關(guān)。優(yōu)選的是，控制部分還設(shè)置有環(huán)境監(jiān)測電路，該環(huán)境監(jiān)測電路與單片機(jī)信號處理系統(tǒng)連接。[0010]優(yōu)選的是，環(huán)境監(jiān)測電路與兩只反向安放在支撐殼體上的光電二極管連接。優(yōu)選的是，單片機(jī)信號處理系統(tǒng)的單片機(jī)采用AT80C2051系統(tǒng)。本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型控制部分采用取樣電路對太陽能面板的即時充電電流進(jìn)行檢測，即檢測整個太陽能面板的光電轉(zhuǎn)換效果，能夠真實(shí)反映太陽能面板的光電轉(zhuǎn)換效果，并通過不斷檢測和判斷，使太陽能面板始終處于最佳的光電轉(zhuǎn)換狀態(tài)，不需要探頭，能自動需找強(qiáng)光位置，調(diào)節(jié)精度高，同時也避免了電機(jī)的無效轉(zhuǎn)動；機(jī)械部分采用減速箱和步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動平穩(wěn)可靠，安裝使用方便，支撐殼體和轉(zhuǎn)動軸也是太陽能面板的承載部分，承載能力強(qiáng)。

附圖1為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
控制部分的電路原理圖。附圖2為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
一的機(jī)械部分結(jié)構(gòu)示意圖。附圖3為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
二的機(jī)械部分結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
具體實(shí)施方式
一:如圖1、2所示，一種單軸太陽能跟蹤器，該跟蹤器包括機(jī)械部分和控制部分1，機(jī)械部分包括支撐殼體2和設(shè)置在支撐殼體2內(nèi)部的水平移動裝置，控制部分I設(shè)置在支撐殼體2內(nèi)底部，控制部分包括取樣電路、模擬放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)信號處理系統(tǒng)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路，單片機(jī)信號處理系統(tǒng)的單片機(jī)采用AT80C2051系統(tǒng)。取樣電路與太陽能面板連接，并對太陽能面板的即時充電電流取樣，獲得模擬電流信號，此信號通過模擬放大電路放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號存儲至單片機(jī)信號處理系統(tǒng)，單片機(jī)信號處理系統(tǒng)通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路與水平移動裝置連接，并控制水平移動裝置工作。上述水平移動裝置包括水平轉(zhuǎn)動軸3、水平步進(jìn)電機(jī)4和帶制動電磁鐵的減速箱5，水平轉(zhuǎn)動軸I的一端與太陽能面板連接，另一端通過減速箱5與水平步進(jìn)電機(jī)4連接，水平步進(jìn)電機(jī)4與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路連接。控制部分還設(shè)置有環(huán)境監(jiān)測電路，該環(huán)境監(jiān)測電路與單片機(jī)信號處理系統(tǒng)連接。環(huán)境監(jiān)測電路與兩只反向安放在支撐殼體2上的光電二極管連接。工作過程:開啟太陽能跟蹤器，開機(jī)時取樣電路將太陽能面板的即時充電電流取樣，得到一個能反映太陽能板光電轉(zhuǎn)換效果的電流信號A，此信號經(jīng)模擬放大電路放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成一個數(shù)字信號送入單片機(jī)內(nèi)部的寄存器儲存，延時60S后單片機(jī)發(fā)出一個指令使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動一個步進(jìn)角度，然后停止。再次取樣讀取充電電流數(shù)據(jù)B和上次儲存的數(shù)據(jù)相比較，若A < B，則單片機(jī)再發(fā)出一個前進(jìn)的指令，使太陽能板再前進(jìn)一個角度，同時把數(shù)據(jù)B存到單片機(jī)延時200ms再次讀取數(shù)據(jù)C再比較，若B < C，則繼續(xù)重復(fù)上述過程，直到新的取樣數(shù)據(jù)和上一次的數(shù)據(jù)相等進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)；若B < A，和上述過程相同只是按相反的方向轉(zhuǎn)動，直到讀取的新的數(shù)據(jù)和上一次儲存的數(shù)據(jù)相等進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。也就是說，開機(jī)后太陽能面板向著光線強(qiáng)的方向轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)到最強(qiáng)的位置即停止，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)后，單片機(jī)每隔360S發(fā)出一個轉(zhuǎn)動信號讓太陽能板轉(zhuǎn)動一個步進(jìn)單位1.5°，然后讀取數(shù)據(jù)并和上一次存儲的數(shù)據(jù)相比較，若新讀取的數(shù)據(jù)大于儲存的數(shù)據(jù)單片機(jī)發(fā)出一個正轉(zhuǎn)的指令正轉(zhuǎn)一個角度并再次讀取-比較-儲存，直到讀取的新數(shù)據(jù)和前一次儲存的數(shù)據(jù)相等。若讀取的數(shù)據(jù)小于儲存數(shù)據(jù)，則單片機(jī)發(fā)出一個反轉(zhuǎn)的指令反轉(zhuǎn)一個角度并再次讀取-比較-儲存，直到讀取的新數(shù)據(jù)和前一次儲存的數(shù)據(jù)相等。調(diào)整單片機(jī)讀取和比較的時間間隔可以改變控制的靈敏度。由于本系統(tǒng)是靠檢測太陽能面板發(fā)電的效果即充電電流的大小來控制轉(zhuǎn)動的，因此，更能真實(shí)的反映太陽能板的工作狀態(tài)，同時也避免了電機(jī)的無效轉(zhuǎn)動。環(huán)境監(jiān)測工作過程:當(dāng)外部環(huán)境是陰天或者晚上黑天時，反向安放的兩只光電二極管都檢測到無光，環(huán)境檢測電路給單片機(jī)的2腳和3腳都送入一個高電平1，此種狀態(tài)跟蹤器不工作，進(jìn)入休眠狀態(tài)。當(dāng)兩只光電二極管受光照不一樣時，即兩只光電二極管輸出電平一高一低時，說明天氣正常。此時單片機(jī)控制太陽能面板在一定范圍內(nèi)搜尋太陽，在搜尋轉(zhuǎn)動過程中，當(dāng)轉(zhuǎn)到太陽能面板接近太陽照射時，太陽能面板即可產(chǎn)生12V以上的電壓，此電壓經(jīng)中斷生成電路給單片機(jī)的6腳(P3.2)送入一個中斷信號，使太陽能面板停止搜尋轉(zhuǎn)動，進(jìn)入正常的工作狀態(tài)即待機(jī)狀態(tài)(同上)。如果在搜尋過程中沒有中斷信號產(chǎn)生，說明是陰天天氣，搜尋轉(zhuǎn)動一段時間以后進(jìn)入休眠狀態(tài)。只要當(dāng)單片機(jī)P3.0和P3.1 口的電平出現(xiàn)一高一低時，系統(tǒng)再次進(jìn)入搜尋狀態(tài)。水平步進(jìn)電機(jī)每次轉(zhuǎn)動之前P3.7腳都要先輸出一個信號讓制動電磁鐵停止制動，轉(zhuǎn)動完成再吸合制動。
具體實(shí)施方式
二:如圖1、3所示，一種雙軸太陽能跟蹤器，該跟蹤器包括機(jī)械部分和控制部分1，機(jī)械部分包括支撐殼體2，支撐殼體2內(nèi)部設(shè)置有水平移動裝置和豎直移動裝置，控制部分I設(shè)置在支撐殼體2內(nèi)底部，控制部分I包括取樣電路、模擬放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)信號處理系統(tǒng)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路，單片機(jī)信號處理系統(tǒng)的單片機(jī)采用AT80C2051系統(tǒng)。取樣電路與太陽能面板連接，并對太陽能面板的即時充電電流取樣，獲得模擬電流信號，此信號通過模擬放大電路放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號存儲至單片機(jī)信號處理系統(tǒng)，單片機(jī)信號處理系統(tǒng)通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路分別與水平移動裝置和豎直移動裝置連接，并控制水平移動裝置和豎直移動裝置工作。上述水平移動裝置包括水平轉(zhuǎn)動軸3、水平步進(jìn)電機(jī)4和帶制動電磁鐵的減速箱5，水平轉(zhuǎn)動軸3的一端與太陽能面板連接，另一端通過減速箱5與水平步進(jìn)電機(jī)4連接，水平步進(jìn)電機(jī)4與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路連接。上述豎直移動裝置包括殼體6，殼體6與水平轉(zhuǎn)動軸3連接，殼體6內(nèi)部設(shè)置有豎直轉(zhuǎn)動軸7、豎直步進(jìn)電機(jī)8和帶制動電磁鐵的減速箱9，豎直轉(zhuǎn)動軸7的一端與太陽能面板連接，另一端通過減速箱9與豎直步進(jìn)電機(jī)8連接,豎直步進(jìn)電機(jī)8與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路連接。殼體6內(nèi)在豎直轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動的上、下兩邊最大位置處設(shè)置有限位開關(guān)?？刂撇糠诌€設(shè)置有環(huán)境監(jiān)測電路，該環(huán)境監(jiān)測電路與單片機(jī)信號處理系統(tǒng)連接。環(huán)境監(jiān)測電路與兩只反向安放在支撐殼體2上的光電二極管連接。其工作過程和環(huán)境監(jiān)測工作過程同具體實(shí)施方式
一。但水平轉(zhuǎn)動裝置和豎直轉(zhuǎn)動裝置的控制是分時進(jìn)行的，即水平控制一段時間再豎直控制一段時間。水平步進(jìn)電機(jī)的控制信號在單片機(jī)的Pl.4、Pl.5、Pl.6、Pl.7腳輸出，豎直步進(jìn)電機(jī)的控制信號在單片機(jī)的Pl.0、Pl.1、Pl.2、Pl.3腳輸出，它們的工作時間為:水平控制120分鐘，豎直控制24分鐘，即Pl.4-P1.7輸出120分鐘，Pl.4-P1.7工作24分鐘，這樣依次循環(huán)。
權(quán)利要求1.一種太陽能跟蹤器，該跟蹤器包括機(jī)械部分和控制部分，其特征在于:機(jī)械部分包括支撐殼體和設(shè)置在支撐殼體內(nèi)部的水平移動裝置，控制部分設(shè)置在支撐殼體內(nèi)底部，控制部分包括取樣電路、模擬放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)信號處理系統(tǒng)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路，取樣電路與太陽能面板連接，并對太陽能面板的即時充電電流取樣，獲得模擬電流信號，此信號通過模擬放大電路放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字電流信號存儲至單片機(jī)信號處理系統(tǒng)，單片機(jī)信號處理系統(tǒng)通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路與水平移動裝置連接，并控制水平移動裝置工作。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽能跟蹤器，其特征在于:水平移動裝置包括水平轉(zhuǎn)動軸、水平步進(jìn)電機(jī)和帶制動電磁鐵的減速箱，水平轉(zhuǎn)動軸的一端與太陽能面板連接，另一端通過減速箱與水平步進(jìn)電機(jī)連接，水平步進(jìn)電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路連接。
3.如權(quán)利要求2所述的太陽能跟蹤器，其特征在于:支撐殼體內(nèi)還設(shè)置有豎直移動裝置，該豎直移動裝置與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路連接，單片機(jī)信號處理系統(tǒng)通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路控制豎直移動裝置工作。
4.如權(quán)利要求3所述的太陽能跟蹤器，其特征在于:豎直移動裝置包括殼體，殼體與水平轉(zhuǎn)動軸連接，殼體內(nèi)部設(shè)置有豎直轉(zhuǎn)動軸、豎直步進(jìn)電機(jī)和帶制動電磁鐵的減速箱，豎直轉(zhuǎn)動軸的一端與太陽能面板連接，另一端通過減速箱與豎直步進(jìn)電機(jī)連接，豎直步進(jìn)電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路連接。
5.如權(quán)利要求4所述的太陽能跟蹤器，其特征在于:殼體內(nèi)在豎直移動裝置的轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動的上、下兩邊最大位置處設(shè)置有限位開關(guān)。
6.如權(quán)利要求1所述的太陽能跟蹤器，其特征在于:控制部分還設(shè)置有環(huán)境監(jiān)測電路，該環(huán)境監(jiān)測電路與單片機(jī)信號處理系統(tǒng)連接。
7.如權(quán)利要求6所述的太陽能跟蹤器，其特征在于:環(huán)境監(jiān)測電路與兩只反向安放在支撐殼體上的光電二極管連接。
8.如權(quán)利要求1至7任意一項(xiàng)所述的太陽能跟蹤器，其特征在于:單片機(jī)信號處理系統(tǒng)的單片機(jī)采用AT80C2051系統(tǒng)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種太陽能跟蹤器，包括機(jī)械部分和控制部分，機(jī)械部分包括支撐殼體和設(shè)置在支撐殼體內(nèi)的水平移動裝置，控制部分設(shè)置在支撐殼體內(nèi)底部，控制部分包括取樣電路、模擬放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)信號處理系統(tǒng)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路，取樣電路與太陽能面板連接，對太陽能面板的即時充電電流取樣，獲得模擬電流信號，此信號通過模擬放大電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號存儲至單片機(jī)信號處理系統(tǒng)，單片機(jī)信號處理系統(tǒng)通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路與水平移動裝置連接，控制水平移動裝置工作。本實(shí)用新型采用取樣電路對太陽能面板的即時充電電流進(jìn)行檢測，真實(shí)反映太陽能面板的光電轉(zhuǎn)換效果，使太陽能面板始終處于最佳的光電轉(zhuǎn)換狀態(tài)，調(diào)節(jié)精度高。
文檔編號H02N6/00GK203038117SQ20122044534
公開日2013年7月3日 申請日期2012年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月4日
發(fā)明者趙君, 宮正基, 趙爾東 申請人:青島萊斯菲爾科工貿(mào)有限公司