一種太陽能自動跟蹤方法及系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種太陽能自動跟蹤方法及系統，該系統包括太陽能監測裝置和支架調節裝置，所述的太陽能監測裝置包括安裝在太陽能板上不透光的盒子以及設置在盒子底部的光敏電阻陣列，在盒子的頂部中央開設有透光孔，所述的光敏電阻陣列是由兩個以上的光敏電阻分別和普通金屬膜電阻串聯而成的并聯分壓電路，該分壓電路與單片機連接；所述的支架調節裝置由東西方向調節機構和南北方向調節機構組成。本發明通過太陽能監測裝置對太陽能進行實時監測，并通過支架調節裝置對太陽能板的角度進行全方位地調節，使得太陽能板在最大限度地節約功耗的基礎上盡可能多地接收太陽能，保證了太陽能跟蹤的精確性，極大的增加了太陽能的利用效率。
【專利說明】
一種太陽能自動跟蹤方法及系統
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種太陽能自動跟蹤方法及系統，屬于太陽能開發利用技術領域。
【背景技術】
[0002]目前，新能源的利用越來越受到社會各界的重視，但是傳統的太陽能板都是固定裝置，始終面向一個方向，這樣就在很大程度上降低了太陽能的收集效率；即使是現在很多可以自動調節角度的太陽能支架也都存在測量裝置復雜成本高，機械裝置調節不靈活，穩定性不足的問題。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于，提供一種結構簡單、造價成本低、跟蹤精度高、穩定性較好的太陽能自動跟蹤方法及系統，從而在最大限度地節約功耗的基礎上達到實時跟蹤太陽能的目的，使太陽能板盡可能多地接收太陽能，提高太陽能的利用率。
[0004]本發明的技術方案:一種太陽能自動跟蹤方法，首先在太陽能板上安裝一個不透光的盒子，在盒子的頂部中央開設一個透光孔，同時在盒子底部布置光敏電阻陣列，使光敏電阻陣列中央的光敏電阻位于透光孔的正下方，然后將該光敏電阻陣列的輸出信號連接在單片機上;這樣，當通過透光孔的太陽光偏離光敏電阻陣列中央的光敏電阻而照射到其它光敏電阻時，單片機檢測到相應光敏電阻的阻值變化后就可以判定為太陽光和太陽能板的夾角值大于給定閾值，這樣單片機便可控制支架調節裝置調整太陽能板的角度，直至通過透光孔的太陽光再次照射在光敏電阻陣列中央的光敏電阻上，從而達到太陽能板始終與太陽光對正的目的。
[0005]上述方法中，所述的單片機通過無線通訊與移動終端連接，單片機啟動時，單片機首先檢測光敏電阻陣列以及移動終端的輸出信號，并以光敏電阻陣列以及移動終端的輸出信號作為設定單片機工作模式的依據，且移動終端的命令執行優先級高于光敏電阻陣列。
[0006]上述方法中，當單片機沒有檢測到光敏電阻陣列以及移動終端的輸出信號時，單片機切斷電機電源，單片機進入睡眠模式，等待中斷喚醒。
[0007]上述方法中，所述的單片機通過檢測一個單獨的光敏電阻和普通電阻分壓來判斷光強，根據光強值大小判斷是否為晴天、陰雨天或者天黑，當單片機檢測到光敏電阻上的光強大于設定值時，單片機判斷此刻的天氣為晴天，單片機進入工作模式；當單片機檢測到光敏電阻上的光強小于設定值時，同時單片機內部的定時器的時間為9:00?18:00時，單片機判斷此刻的天氣為陰雨天，否則為天黑，當單片機判斷此刻的天氣為陰雨天時，單片機將太陽能板的角度固定在當地普通太陽能板的角度;判斷為天黑時，單片機將太陽能板的角度調節回初始位置，等待第二天重新跟蹤太陽光。
[0008]上述方法中，當單片機檢測到移動終端的輸出信號時，單片機根據信號類型自行設定其工作模式:(a)晴天模式，該模式下單片機根據檢測到光敏電阻陣列上相應光敏電阻的阻值變化后，單片機控制支架調節裝置自動調整太陽能板的角度；(b)多云模式，該模式下單片機降低調整太陽能板角度的頻率；(C)陰雨天模式，該模式下將太陽能板的角度固定在當地普通太陽能板的角度，不再調整其角度，直到單片機進入其他工作模式。
[0009]—種用于實現上述方法的太陽能自動跟蹤系統，包括太陽能監測裝置和支架調節裝置，所述的太陽能監測裝置包括安裝在太陽能板上不透光的盒子以及設置在盒子底部的光敏電阻陣列，在盒子的頂部中央開設有透光孔，所述的光敏電阻陣列是由兩個以上的光敏電阻分別和普通金屬膜電阻串聯而成的并聯電路，該電路與單片機連接;所述的支架調節裝置由東西方向調節機構和南北方向調節機構組成，所述的東西方向調節機構包括U形支架以及設置在U形支架內的第一轉軸，太陽能板固定安裝在第一轉軸上，第一轉軸的端部通過聯軸器與第一步進電機的主軸連接;所述的南北方向調節機構包括底座以及平行地設置在底座上的兩塊支撐板，在兩塊支撐板的一端設置有貫穿的連接孔，U形支架通過底部一端的第二轉軸與連接孔轉動連接，在兩塊支撐板的另一端之間設置有第二步進電機，絲桿的一端通過聯軸器與第二步進電機的主軸連接，在絲桿上設置有與絲桿螺紋配合的滑塊，所述的滑塊與U形支架底部另一端的滑塊安裝孔固定連接;所述的第一步進電機和第二步進電機分別通過控制線與單片機連接。
[0010]上述系統中，所述的單片機通過無線通訊與移動終端連接。。
[0011]由于采用上述技術方案，本發明的優點在于:本發明通過太陽能監測裝置對太陽能進行實時監測，并通過支架調節裝置對太陽能板的角度進行全方位地調節，使得太陽能板在最大限度地節約功耗的基礎上盡可能多地接收太陽能，保證了太陽能跟蹤的精確性，極大的增加了太陽能的利用效率。因此，本發明不僅結構簡單，無特殊需求，安裝方式不受地理位置的限制，而且使用方便、靈活，解決了太陽能自動跟蹤系統應用的經濟性和實用性。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明中盒子的結構示意圖；
圖2為本發明中光敏電阻陣列的結構示意圖；
圖3為本發明中東西方向調節機構的結構示意圖；
圖4為本發明中南北方向調節機構的結構示意圖；
圖5為本發明中太陽光線和太陽能板夾角分析圖；
圖6為本發明的工作原理圖。
[0013]附圖標記說明:1_太陽能板，2-盒子，3-透光孔，4-光敏電阻陣列，5-光敏電阻，6-U形支架，7-第一步進電機，8-第一轉軸，9-滑塊安裝孔，10-第二轉軸，11-底座，12-支撐板，13-連接孔，14-第二步進電機，15-滑塊，16-絲桿。
【具體實施方式】
[0014]為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。
[0015]本發明的實施例:太陽能自動跟蹤系統包括太陽能監測裝置和支架調節裝置，參見圖1及圖2，所述的太陽能監測裝置包括安裝在太陽能板I上不透光的盒子2以及設置在盒子2底部的光敏電阻陣列4，在盒子2的頂部中央開設有透光孔3，所述的光敏電阻陣列4是由15個光敏電阻5分別和普通金屬膜電阻串聯而成的并聯電路，該電路與單片機連接;所述的支架調節裝置由東西方向調節機構和南北方向調節機構組成，參見圖3，所述的東西方向調節機構包括U形支架6以及設置在U形支架6內的第一轉軸8，太陽能板I固定安裝在第一轉軸8上，第一轉軸8的端部通過聯軸器與第一步進電機7的主軸連接;參見圖4，所述的南北方向調節機構包括底座11以及平行地設置在底座11上的兩塊支撐板12，在兩塊支撐板12的一端設置有貫穿的連接孔13，U形支架6通過底部一端的第二轉軸10與連接孔13轉動連接，在兩塊支撐板12的另一端之間設置有第二步進電機14，絲桿16的一端通過聯軸器與第二步進電機14的主軸連接，在絲桿16上設置有與絲桿16螺紋配合的滑塊15，所述的滑塊15與U形支架6底部另一端的滑塊安裝孔9固定連接;所述的第一步進電機7和第二步進電機14分別通過控制線與單片機連接。所述的單片機通過無線通訊與移動終端連接。
[0016]本發明的工作原理:參見圖5及圖6，當通過透光孔3的太陽光偏離光敏電阻陣列4中央的光敏電阻5而照射到其它光敏電阻5時，單片機檢測到相應光敏電阻5的阻值變化后就可以判定為太陽光和太陽能板的夾角值大于給定閾值(注:因為本發明不是為了計算夾角，而是為了最大效率的調節支架角度以盡可能多的存儲電能，故不需要精確的夾角計算，而是通過閾值判斷。其中ω和Θ為已知)，這樣單片機便可控制支架調節裝置調整太陽能板I的角度，直至通過透光孔3的太陽光再次照射在光敏電阻陣列4中央的光敏電阻5上，從而達到太陽能板I始終與太陽光對正的目的。
[0017]另外，本發明的單片機通過無線通訊與移動終端連接，單片機啟動時，單片機首先檢測光敏電阻陣列以及移動終端的輸出信號，并以光敏電阻陣列以及移動終端的輸出信號作為設定單片機工作模式的依據，且移動終端的命令執行優先級高于光敏電阻陣列，即:
(I)當單片機沒有檢測到光敏電阻陣列4以及移動終端的輸出信號時，單片機切斷電機電源，單片機進入睡眠模式，等待中斷喚醒。
[0018](2)單片機通過檢測一個單獨的光敏電阻5和普通電阻分壓來判斷光強，根據光強值大小判斷是否為晴天、陰雨天或者天黑，當單片機檢測到光敏電阻5上的光強大于設定值時，單片機判斷此刻的天氣為晴天，單片機進入工作模式；當單片機檢測到光敏電阻5上的光強小于設定值時，同時單片機內部的定時器的時間為9:00?18:00時，單片機判斷此刻的天氣為陰雨天，否則為天黑，當單片機判斷此刻的天氣為陰雨天時，單片機將太陽能板I的角度固定在當地普通太陽能板的角度;判斷為天黑時，單片機將太陽能板I的角度調節回初始位置，等待第二天重新跟蹤太陽光。
[0019](3)當單片機檢測到移動終端的輸出信號時，單片機根據信號類型自行設定其工作模式:(a)晴天模式，該模式下單片機根據檢測到光敏電阻陣列4上相應光敏電阻5的阻值變化后，單片機控制支架調節裝置自動調整太陽能板I的角度;(b)多云模式，該模式下單片機降低調整太陽能板I角度的頻率;(c)陰雨天模式，該模式下將太陽能板I的角度固定在當地普通太陽能板的角度，不再調整其角度，直到單片機進入其他工作模式。
【主權項】
1.一種太陽能自動跟蹤方法，其特征在于:首先在太陽能板上安裝一個不透光的盒子，在盒子的頂部中央開設一個透光孔，同時在盒子底部布置光敏電阻陣列，使光敏電阻陣列中央的光敏電阻位于透光孔的正下方，然后將該光敏電阻陣列的輸出信號連接在單片機上;這樣，當通過透光孔的太陽光偏離光敏電阻陣列中央的光敏電阻而照射到其它光敏電阻時，單片機檢測到相應光敏電阻的阻值變化后就可以判定為太陽光和太陽能板的夾角值大于給定閾值，這樣單片機便可控制支架調節裝置調整太陽能板的角度，直至通過透光孔的太陽光再次照射在光敏電阻陣列中央的光敏電阻上，從而達到太陽能板始終與太陽光對正的目的。2.根據權利要求1所述的太陽能自動跟蹤方法，其特征在于:所述的單片機通過無線通訊與移動終端連接，單片機啟動時，單片機首先檢測光敏電阻陣列以及移動終端的輸出信號，并以光敏電阻陣列以及移動終端的輸出信號作為設定單片機工作模式的依據，且移動終端的命令執行優先級高于光敏電阻陣列。3.根據權利要求2所述的太陽能自動跟蹤方法，其特征在于:當單片機沒有檢測到光敏電阻陣列以及移動終端的輸出信號時，單片機切斷電機電源，單片機進入睡眠模式，等待中斷喚醒。4.根據權利要求2所述的太陽能自動跟蹤方法，其特征在于:所述的單片機通過檢測一個單獨的光敏電阻和普通電阻分壓來判斷光強，根據光強值大小判斷是否為晴天、陰雨天或者天黑，當單片機檢測到光敏電阻上的光強大于設定值時，單片機判斷此刻的天氣為晴天，單片機進入工作模式；當單片機檢測到光敏電阻上的光強小于設定值時，同時單片機內部的定時器的時間為9:00?18:00時，單片機判斷此刻的天氣為陰雨天，否則為天黑；當單片機判斷此刻的天氣為陰雨天時，單片機將太陽能板的角度固定在當地普通太陽能板的角度；判斷為天黑時，單片機將太陽能板的角度調節回初始位置，等待第二天重新跟蹤太陽光。5.根據權利要求2所述的太陽能自動跟蹤方法，其特征在于:當單片機檢測到移動終端的輸出信號時，單片機根據信號類型自行設定其工作模式:(a)晴天模式，該模式下單片機根據檢測到光敏電阻陣列上相應光敏電阻的阻值變化后，單片機控制支架調節裝置自動調整太陽能板的角度；(b)多云模式，該模式下單片機降低調整太陽能板角度的頻率;(C)陰雨天模式，該模式下將太陽能板的角度固定在當地普通太陽能板的角度，不再調整其角度，直到單片機進入其他工作模式。6.—種用于實現權利要求1?5任意一項所述方法的太陽能自動跟蹤系統，包括太陽能監測裝置和支架調節裝置，其特征在于:所述的太陽能監測裝置包括安裝在太陽能板(I)上不透光的盒子(2)以及設置在盒子(2)底部的光敏電阻陣列(4)，在盒子(2)的頂部中央開設有透光孔(3)，所述的光敏電阻陣列(4)是由兩個以上的光敏電阻(5)分別和普通金屬膜電阻串聯而成的并聯電路，該電路與單片機連接;所述的支架調節裝置由東西方向調節機構和南北方向調節機構組成，所述的東西方向調節機構包括U形支架(6)以及設置在U形支架(6)內的第一轉軸(8)，太陽能板(I)固定安裝在第一轉軸(8)上，第一轉軸(8)的端部通過聯軸器與第一步進電機(7)的主軸連接;所述的南北方向調節機構包括底座(11)以及平行地設置在底座(11)上的兩塊支撐板(12)，在兩塊支撐板(12)的一端設置有貫穿的連接孔(13)，U形支架(6)通過底部一端的第二轉軸(10)與連接孔(13)轉動連接，在兩塊支撐板(12)的另一端之間設置有第二步進電機(14)，絲桿(16)的一端通過聯軸器與第二步進電機(14)的主軸連接，在絲桿(16)上設置有與絲桿(16)螺紋配合的滑塊(15)，所述的滑塊(15)與U形支架(6)底部另一端的滑塊安裝孔(9)固定連接;所述的第一步進電機(7)和第二步進電機(14)分別通過控制線與單片機連接。7.根據權利要求6所述的太陽能自動跟蹤系統，其特征在于:所述的單片機通過無線通訊與移動終端連接。
【文檔編號】G05D3/20GK105892502SQ201610484660
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月29日
【發明人】唐向紅, 耿曉強, 丁冉冉, 劉國凱, 元寧, 易向華
【申請人】貴州大學