一種基于電橋的太陽能集熱器自動跟蹤系統的制作方法

本實用新型涉及一種太陽能集熱器自動跟蹤系統，具體涉及一種基于電橋的太陽能集熱器自動跟蹤系統。

背景技術：

現有的太陽能集熱器為平板式集熱器和固定真空管集熱器；這兩種太陽能集熱器難以充分利用不斷變化角度的太陽光，如果對太陽能集熱器加入自動跟蹤系統，則太陽能集熱器就可以根據太陽的高度或東西方位進行自動跟蹤，使太陽能集熱器獲得持續較高的集熱效果；鑒于此，目前迫切需要開發一種太陽能集熱器自動跟蹤系統。

技術實現要素：

針對上述現有技術中存在的問題與缺陷，本實用新型的目的在于提供一種太陽能集熱器自動跟蹤系統，以提高太陽能集熱器的集熱效果。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是一種基于電橋的太陽能集熱器自動跟蹤系統，包括直流電源VCC、光敏電阻R1、光敏電阻R2、光敏電阻R3、光敏電阻R4、定值電阻R5、定值電阻R6、中間繼電器KA1、中間繼電器KA2、二極管D1、二極管D2、復位按鈕K、單片機AT89C51、芯片ULN2003A、步進電機M；

其特征在于，所述光敏電阻R1和光敏電阻R3安裝于太陽能集熱器的同一端，光敏電阻R2和光敏電阻R4安裝于太陽能集熱器的另一端并與光敏電阻R1和光敏電阻R3構成電橋，電橋的輸出電壓分別加在中間繼電器KA1和中間繼電器KA2的兩端，并且輸出電路上分別設置有二極管D1和D2，單片機AT89C51根據程序發出正反轉脈沖信號，芯片ULN2003A接受脈沖信號并將信號放大后直接輸出給步進電機，步進電機按照接受脈沖信號到達的先后順序進行正轉或反轉，從而調整太陽能集熱器的方位。

本實用新型一種基于電橋的太陽能集熱器自動跟蹤系統的工作原理是：

當光敏電阻R1和光敏電阻R3所在太陽能集熱器的一端受到的光強大于光敏電阻R2和光敏電阻R4所在太陽能集熱器的一端受到的光強時，電橋輸出電壓導通二極管D1，二極管D2截止，中間繼電器KA1通電，中間繼電器KA1的常開觸頭閉合，單片機AT89C51的P0.0/AD0處于低電平，從而單片機AT89C51輸出端P2.0/A8、P2.1/A9、P2.2/A10、P2.3/A11根據程序發出正轉脈沖信號，正轉脈沖信號經芯片ULN2003A傳送至步進電機，步進電機根據脈沖信號帶動太陽能集熱器進行正轉，調整太陽能集熱器的方位使太陽能集熱器兩端光敏電阻受到的光強相同；同理當光敏電阻R1和光敏電阻R3所在太陽能集熱器的一端受到的光強小于光敏電阻R2和光敏電阻R4所在太陽能集熱器的一端受到的光強時，電橋輸出電壓導通二極管D2，二極管D1截止，中間繼電器KA2通電，中間繼電器KA2的常開觸頭閉合，單片機AT89C51的P0.1/AD1處于低電平，從而單片機AT89C51輸出端P2.0/A8、P2.1/A9、P2.2/A10、P2.3/A11根據程序發出反轉脈沖信號，反轉脈沖信號經芯片ULN2003A傳送至步進電機，步進電機根據脈沖信號進行反轉，調整太陽能集熱器的方位使太陽能集熱器兩端光敏電阻受到的光強相同；當光敏電阻R1和光敏電阻R3所在太陽能集熱器的一端受到的光強等于光敏電阻R2和光敏電阻R4所在太陽能集熱器的一端受到的光強時，電橋輸出電壓為零，二極管D1和二極管D2都不能導通，單片機AT89C51的P0.0/AD0端口和P0.1/AD1端口都處于高電平狀態，單片機AT89C51輸出端P2.0/A8、P2.1/A9、P2.2/A10、P2.3/A11根據程序不再發出脈沖信號，步進電機停止或保持靜止狀態；

本實用新型的有益效果是，配備有本實用新型的太陽能集熱器可以在太陽偏離太陽能集熱器的反光鏡時自動調整其方位，使太陽能集熱器的反光鏡始終正對太陽，有效提高太陽能集熱器的集熱效率。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步說明：

圖1為本實用新型一種基于電橋的太陽能集熱器自動跟蹤系統示意圖。

圖2為本實用新型一種基于電橋的太陽能集熱器自動跟蹤系統在拋物面槽式立軸太陽能集熱器中的應用示意圖。

具體實施方式

為了能夠更清楚了解本實用新型的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本實用新型的上述和其他目的、特征和優點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。

圖2為本實用新型一種基于電橋的太陽能集熱器自動跟蹤系統在拋物面槽式立軸太陽能集熱器中的應用示意圖，包括光敏電阻R2（1）、反射鏡（2）、真空管（3）、光敏電阻R4（4）、后固定支架（5）、真空管支架Ⅱ（6）、冷水管（7）、旋轉主軸（8）、光敏電阻R3（9）、前固定支架（10）、光敏電阻R1（11）、熱水管（12）、真空管支架Ⅰ（13）、聯軸器（14）、控制單元（15）、步進電機（16）；所述熱水管（12）和冷水管（7）分別安裝于真空管（3）的左右兩端，所述真空管（3）安裝在真空管支架Ⅰ（13）和真空管支架Ⅱ（6）上，所述真空管支架Ⅰ（13）和真空管支架Ⅱ（6）安裝在旋轉主軸（8）上，所述光敏電阻R2（1）和光敏電阻R4（4）安裝于反射鏡（2）的左端，所述光敏電阻R1（11）和光敏電阻R3（9）安裝于反射鏡（2）的右端，所述反射鏡（2）安裝在旋轉主軸（8）上，所述旋轉主軸（8）安裝在前固定支架（10）和后固定支架（5）上，所述控制單元（15）、步進電機（16）安裝在反射鏡（2）的前端；所述聯軸器（14）用于連接旋轉主軸（8）和步進電機（16）的輸出軸。

圖1為本實用新型一種基于電橋的太陽能集熱器自動跟蹤系統示意圖，圖2中所述光敏電阻R1（11）、光敏電阻R2（1）、光敏電阻R3（9）、光敏電阻R4（4）構成自動跟蹤系統的電橋，并且光敏電阻R1（11）、光敏電阻R2（1）、光敏電阻R3（9）、光敏電阻R4（4）的規格完全相同且初始阻值為R，圖2中所述控制單元（15）包括直流電源VCC、單片機AT89C51、定值電阻R5、定值電阻R6、中間繼電器KA1、中間繼電器KA2、二極管D1、二極管D2和復位按鈕K；

設電橋中直流電源VCC的電壓大小為，光敏電阻R1（11）、光敏電阻R2（1）、光敏電阻R3（9）、光敏電阻R4（4）在光照下的阻值變化量分別為，并且，則：；

當光敏電阻R1（11）和光敏電阻R3（9）的一端受到的光強大于光敏電阻R2（1）和光敏電阻R4（4）的一端受到的光強時，，由二極管的單向導通性可知，二極管D1導通且二極管D2截止，中間繼電器KA1通電并使其常開觸頭閉合，單片機AT89C51的P0.0/AD0處于低電平，從而單片機AT89C51輸出端P2.0/A8、P2.1/A9、P2.2/A10、P2.3/A11根據程序發出正轉脈沖信號，正轉脈沖信號經芯片ULN2003A傳送至步進電機（16），步進電機（16）根據脈沖信號驅動旋轉主軸（8）正轉，當旋轉主軸（8）旋轉至太陽在反光鏡（2）的對稱面上時，反光鏡（2）兩端光敏電阻受到的光強相同，，二極管D1和二極管D2都截止，單片機AT89C51的P0.0/AD0端口和P0.1/AD1端口都處于高電平狀態，單片機AT89C51輸出端P2.0/A8、P2.1/A9、P2.2/A10、P2.3/A11根據程序不再發出脈沖信號，步進電機（16）停轉；同理當光敏電阻R1（11）和光敏電阻R3（9）的一端受到的光強小于光敏電阻R2（1）和光敏電阻R4（4）的一端受到的光強時，，步進電機（16）根據脈沖信號驅動旋轉主軸（8）反轉，當旋轉主軸（8）旋轉至太陽在反光鏡（2）的對稱面上時，步進電機（16）停轉；當光敏電阻R1（11）和光敏電阻R3（9）的一端受到的光強等于光敏電阻R2（1）和光敏電阻R4（4）的一端受到的光強時，太陽在反光鏡（2）的對稱面上，步進電機（16）保持靜止狀態。

需說明的是：1）本實用新型一種基于電橋的太陽能集熱器自動跟蹤系統是采用四個光敏電阻進行全橋布置以實現對太陽自動跟蹤，但還可以使用兩個光敏電阻進行半橋布置來實現對太陽自動跟蹤等；2）本實用新型并不局限于以上實例，本實用新型對于平板式太陽能集熱器、太陽灶等追日跟蹤裝置同樣適用，以上兩個方面均應包含在本實用新型的保護范圍之內。