一種太陽能全方位自動跟蹤器的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種太陽能全方位自動跟蹤器，包括感光系統、中央控制系統、電機驅動系統和傳動機構，感光系統由若干個光敏電阻組成，根據太陽光強弱，光敏電阻輸出不同的電位信號到中央控制系統，中央控制系統對電位信號進行處理后發出相應指令，控制電機驅動系統帶動傳動機構向相應的方向轉動，從而調整太陽能板的位置，使得太陽光始終垂直照射在太陽能板上。本發明的有益效果是：它可以實時的對太陽能進行全方位的跟蹤，極大的提高了吸收太陽能的效率。
【專利說明】一種太陽能全方位自動跟蹤器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種太陽能采集裝置，具體涉及一種太陽能全方位自動跟蹤器。
【背景技術】
[0002]能源是人類社會賴以生存和發展的基礎。當前，全世界絕大多數國家都以石油、天然氣和煤炭等礦物燃料為主要能源，隨著礦物燃料的日漸枯竭和全球環境的惡化，很多國家或地區正遭受著程度不一的自然災害和能源的爭端。據統計，現在地球上還有石油I萬億桶，天然氣120萬立方米，煤炭I萬億噸。按照目前全世界對化石燃料的消耗速度計算，這些能源可供人類使用的時間大約還有:石油45-50年；天然氣50-60年；煤200-220年。今后很長一段時間內，礦物燃料仍將在世界能源結構中占相當大比重，但人們對太陽能、核能、風能、水利能及地熱能等可持續能源的利用日益重視。
[0003]目前，世界各國加大了對太陽能利用研究的力度，由于地球的自轉，相對于某一個固定地點的太陽能采集裝置，一年春夏秋冬四季、每天日升日落，太陽的光照角度時時刻刻都在變化，只有有效的保證太陽能電池板能夠時刻正對太陽，吸收太陽能的效率才會達到最佳狀態。現有技術中來說，太陽能跟蹤系統技術有電子時鐘跟蹤、液壓式跟蹤和單向跟蹤，而這些跟蹤方法的局限比較大，易受外界干擾，并且難以實現對太陽能實時、全方位的跟蹤，不能實現對太陽能吸收效率的最大化。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題是提供一種可以自動分辨太陽光照射角度從而調整太陽能板位置的太陽能跟蹤器，它可以實時的對太陽能進行全方位的跟蹤，極大的提高了吸收太陽能的效率。
[0005]本發明是通過如下技術方案來實現的:一種太陽能全方位自動跟蹤器，包括感光系統、中央控制系統、電機驅動系統、傳動機構和太陽能板，其特征在于:所述感光系統包括傳感模塊1、傳感模塊2和傳感模塊3，所述傳感模塊I包括4個光敏電阻、擋板，光敏電阻設置于擋板上，光敏電阻朝東南西北四個方向設置，設置于東西方向的2個光敏電阻與4.5V電源串聯，輸出I個電位信號；南北方向的2個光敏電阻與4.5V電源串聯,輸出I個電位信號；所述傳感模塊2包括2個光敏電阻、菱形擋板，光敏電阻設置于菱形擋板的對角線上，光敏電阻與4.5V電源串聯，2個光敏電阻間輸出I個電位信號，4.5V電源處再輸出I個電位信號；所述傳感模塊3包括6個光敏電阻、四方體,其中5個光敏電阻放置于四方體任意五個外表面的中心，另一個光敏電阻內置于四方體的中心，整個四方體暴露于室外，處于一條直線上的三個光敏電阻與4.5V電源串聯，另外三個光敏電阻與4.5V電源串聯，每兩個電阻間輸出一個電位信號；以上所述4.5V電源為同一個電源；
所述中央控制系統包括模擬放大器、模數轉換器和89C52RC單片機，模擬放大器將感光系統傳送過來的電位信號放大再發送到模數轉換器，模數轉換器將接收到的電位信號轉換成數字信號，數字信號再輸入到89C52RC單片機，89C52RC單片機對數字信號處理后給電機驅動系統發出相應指令；
所述傳動機構包括底座、機架和水平導桿，底座上設置有齒輪，齒輪上設置有機架，機架連接有水平導桿，水平導桿兩端連接有太陽能板；
所述電機驅動系統包括I號步進電機和2號步進電機，I號步進電機設置于底座下方，帶動機架在水平方向上轉動；2號步進電機設置于機架上，帶動太陽能板的軸在豎直方向上轉動；
電機驅動系統接收到單片機89C52RC發出的相應指令后帶動傳動機構向相應的方向轉動，從而調整太陽能板的位置。
[0006]所述擋板設置于機架上，菱形擋板設置于傳感模塊的中心且與機架固定連接。
[0007]所述模數轉換器采用CMOS單片型逐次逼近式模數轉換器。
[0008]所述太陽能全方位自動跟蹤器還包括人機交互模塊。
[0009]本發明的有益效果是:可根據太陽光的照射角度，實時調整太陽能板的位置，對太陽能進行全方位的跟蹤，極大的提高了吸收太陽能的效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是本發明的結構示意圖。
[0011]圖2是本發明的系統原理圖。
[0012]圖3是本發明的傳感模塊I和傳感模塊2中光敏電阻的布置圖。
[0013]圖4是傳感模塊3中光敏電阻的布置圖。
[0014]在圖中，1、1號步進電機，2、擋板，3、底座，4、齒輪，5、光敏電阻，6、太陽能板，7、2號步進電機，8、四方體，9、菱形擋板，10、機架，11、水平導桿。
[0015]圖3中，帶有斜劃線的小圓圈為光敏電阻；圖4中，帶有斜劃線的小圓圈為內置于四方體中心的光敏電阻，不帶斜劃線的小圓圈為設置于四方體外表面的光敏電阻。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步說明。
[0017]如圖1、圖2、圖3、圖4所示，本發明提供一種太陽能全方位自動跟蹤器，包括感光系統、中央控制系統、電機驅動系統、傳動機構和太陽能板，所述感光系統包括傳感模塊1、傳感模塊2和傳感模塊3，所述傳感模塊I包括4個光敏電阻5、擋板2，光敏電阻5設置于擋板2上,光敏電阻5朝東南西北四個方向設置,設置于東西方向的2個光敏電阻5與4.5V電源串聯，輸出I個電位信號；南北方向的2個光敏電阻5與4.5V電源串聯,輸出I個電位信號；所述傳感模塊2包括2個光敏電阻5、菱形擋板9,光敏電阻5設置于菱形擋板9的對角線上，光敏電阻5與4.5V電源串聯,2個光敏電阻5間輸出I個電位信號，4.5V電源處再輸出I個電位信號，用來判斷太陽光是否垂直照射在菱形擋板9的表面；所述傳感模塊3包括6個光敏電阻、四方體，其中5個光敏電阻放置于四方體五個外表面的中心，另一個光敏電阻內置于四方體的中心，整個四方體暴露于室外，處于一條直線上的三個光敏電阻與
4.5V電源串聯,另外三個光敏電阻與4.5V電源串聯,每兩個電阻間輸出一個電位信號；以上所述的4.5V電源為同一個電源。
[0018]光敏電阻5是一種特殊的電阻，它的電阻值和光線的強弱有直接關系，光強度增力口，電阻值減小；光強度減小則電阻值增大。設置在不同方向的光敏電阻感受到的光強不同，則阻值不同，阻值不同就會形成不同的電位，這種不同的電位信號經過中央處理系統的處理后轉換為電機驅動系統帶動傳動機構轉動的指令，從而調整太陽能板6的位置，使得太陽光總是垂直照射太陽能板6。
[0019]傳感模塊I是水平模塊，傳感模塊2是豎直模塊，這兩個模塊用來感受光強，輸出電位信號，經過中央處理系統的處理后，控制電機驅動系統帶動傳動機構轉動從而調整太陽能板6的位置。
[0020]傳感模塊3可用來判斷當天的時間是白天還是黑夜，還可判斷各個方向的光強。中央控制系統通過分析四方體8外表面兩個光敏電阻5間的電位信號來判斷照射在這兩個光敏電阻5方向的太陽光的強弱；通過分析四方體8外表面光敏電阻5與處于四方體8中心位置的光敏電阻5間的電位信號來判斷是白天還是黑夜，如果電位信號為0，說明此時為黑夜，要切斷跟蹤器的電源，如果電位信號不為0，說明此時為白天，則要投入跟蹤器電源。
[0021]所述中央控制系統包括模擬放大器、模數轉換器和89C52RC單片機，模擬放大器將感光系統傳送過來的電位信號放大再發送到模數轉換器，模數轉換器將接收到的電位信號轉換成數字信號，數字信號再輸入到89C52RC單片機，89C52RC單片機對輸入的數字信號比較、處理后給電機驅動系統發出相應的指令；
所述傳動機構包括底座3、機架10和水平導桿11，底座3上設置有齒輪4，齒輪4上設置有機架10，機架10連接有水平導桿11，水平導桿11兩端連接有太陽能板6 ；
所述電機驅動系統包括I號步進電機I和2號步進電機2,1號步進電機I設直于底座3下方，帶動機架10在水平方向上轉動；2號步進電機2設置于機架10上，帶動太陽能板6在豎直方向上轉動；
電機驅動系統接收到89C52RC單片機發出的相應指令后帶動傳動機構向相應的方向轉動，從而調整太陽能板的位置。通過以上設置即可實現太陽能板6的三維立體式轉動，可以使得太陽光始終垂直照射在太陽能板3上，極大的提高了太陽能的吸收效率。
【權利要求】
1.一種太陽能全方位自動跟蹤器，包括感光系統、中央控制系統、電機驅動系統、傳動機構和太陽能板，其特征在于:所述感光系統包括傳感模塊1、傳感模塊2和傳感模塊3，所述傳感模塊I包括4個光敏電阻、擋板，光敏電阻設置于擋板上，光敏電阻朝東南西北四個方向設置，設置于東西方向的2個光敏電阻與4.5V電源串聯,輸出I個電位信號；南北方向的2個光敏電阻與4.5V電源串聯,輸出I個電位信號；所述傳感模塊2包括2個光敏電阻、菱形擋板，光敏電阻設置于菱形擋板的對角線上，光敏電阻與4.5V電源串聯，2個光敏電阻間輸出I個電位信號，4.5V電源處再輸出I個電位信號；所述傳感模塊3包括6個光敏電阻、四方體，其中5個光敏電阻放置于四方體任意五個外表面的中心,另一個光敏電阻內置于四方體的中心，整個四方體暴露于室外，處于一條直線上的三個光敏電阻與4.5V電源串聯，另外三個光敏電阻與4.5V電源串聯,每兩個電阻間輸出一個電位信號；以上所述4.5V電源為同一個電源； 所述中央控制系統包括模擬放大器、模數轉換器和89C52RC單片機，模擬放大器將感光系統傳送過來的電位信號放大再發送到模數轉換器，模數轉換器將接收到的電位信號轉換成數字信號，數字信號再輸入到89C52RC單片機，89C52RC單片機對數字信號處理后給電機驅動系統發出相應指令； 所述傳動機構包括底座、機架和水平導桿，底座上設置有齒輪，齒輪上設置有機架，機架連接有水平導桿，水平導桿兩端連接有太陽能板； 所述電機驅動系統包括I號步進電機和2號步進電機，I號步進電機設置于底座下方，帶動機架在水平方向上轉動；2號步進電機設置于機架上，帶動太陽能板的軸在豎直方向上轉動； 電機驅動系統接收到單片機89C52RC發出的相應指令后帶動傳動機構向相應的方向轉動，從而調整太陽能板的位置。
2.根據權利要求1所述的一種太陽能全方位自動跟蹤器，其特征在于:所述擋板設置于機架上，菱形擋板設置于傳感模塊I的中心且與機架固定連接。
3.根據權利要求1所述的一種太陽能全方位自動跟蹤器，其特征在于:所述模數轉換器采用CMOS單片型逐次逼近式模數轉換器。
4.根據權利要求1所述的一種太陽能全方位自動跟蹤器，其特征在于:還包括人機交互模塊。
【文檔編號】G05D3/12GK103901900SQ201410071179
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月1日 優先權日:2014年3月1日
【發明者】劉明萍, 祝志翔, 王孟飛, 羅光照, 汪慶年 申請人:南昌大學