一种太阳跟踪装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种太阳跟踪装置，包括基板、遮光板、光敏传感器、模数转换模块、主控制器、舵机和支撑架，所述舵机包括高度角舵机和方位角舵机；遮光板有2块，垂直相交并垂直于基板板面设于基板的外表面上，用来遮挡日光，在基板上形成投影，光敏传感器有4组，分别位于所述遮光板两侧；光敏传感器通过模数转换模块与主控制器连接，高度角舵机和方位角舵机分别与主控制器连接。本实用新型专利技术能更准确、更智能、更高效地对太阳进行实时跟踪。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳跟踪装置
本技术涉及太阳能发电
，具体说是一种太阳跟踪装置。
技术介绍
太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的可再生新能源，越来越受到人类的青睐，其在人类生产生活中的地位越来越重要。人类利用太阳能的途径之一就是聚焦太阳光进行发电。聚焦式太阳能光伏发电的工作原理就是将汇聚的太阳光转换成电能。由于地球自转及公转的影响，从地面上看，太阳的位置并不是一成不变的。为了可以使太阳能电池板时刻正对太阳，更加有效的利用太阳能，人们引入了太阳跟踪技术。当前，太阳跟踪的方式依据其核心控制逻辑可分为视日轨迹跟踪法和传感器跟踪法。视日轨迹跟踪法原理是利用天文算法提前推算出太阳在各个时间点的高度角、方位角及其运行轨迹，在阴雨等日照强度低的天气中，该跟踪方法会依然工作，这会导致驱动执行机构时刻消耗能量，致使太阳能电池所发电量被本机消耗，整体发电效率不高。传统的传感器跟踪法原理为利用光敏传感器采集光信号，然后根据采集到的信号来确定太阳位置。在实际应用中，由于光敏传感器直接暴露在日光下，会出现传感器输出信号饱和，再加上传感器本身有离散误差，会致使后端处理器控制逻辑不准确，跟踪效果不理想。
技术实现思路
本技术的目的是针对上述现有技术中的不足，提供一种能更准确、更智能、更高效地对太阳进行实时跟踪的太阳跟踪装置。本技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种太阳跟踪装置，包括基板、遮光板、光敏传感器、模数转换模块、主控制器、舵机、支撑架和电源模块，所述舵机包括高度角舵机和方位角舵机；所述电源模块提供该太阳跟踪装置所需电能。所述支撑架包括底座和转板，所述转板通过两端的转轴水平架设于所述底座上，所述高度角舵机安装于所述转板的一端，驱动所述转板绕转轴进行转动；所述方位角舵机设于所述底座中心处，驱动所述底座进行转动；所述基板设于所述转板上，所述遮光板有2块，垂直相交并垂直于所述基板板面设于基板的外表面上，所述光敏传感器有4组，分别位于所述遮光板两侧；所述模数转换模块和所述主控制器设于所述基板的另一表面上，所述光敏传感器通过所述模数转换模块与所述主控制器连接，所述高度角舵机和方位角舵机分别与所述主控制器连接。本技术进一步的设计方案中，每组所述光敏传感器沿着所述遮光板呈L形线条状排列。本技术进一步的设计方案中，还包括状态指示器和电源指示灯，所述状态指示器与所述主控制器连接，所述电源指示灯与所述电源模块连接。本技术进一步的设计方案中，上述基板为圆形，所述遮光板为半圆形，所述基板与所述遮光板的直径相等。本技术进一步的设计方案中，还包括通讯模块，所述通讯模块与所述主控制器连接，通过所述通讯模块与外部上位机或太阳能板连接。本技术具有以下突出的有益效果：本技术利用太阳影子信息反推太阳位置，既解决了传统视日轨迹跟踪方法的主要缺点：跟踪不准确，阴雨天气驱动执行机构依然动作等问题；又避免了传统传感器跟踪方式光敏传感器直接暴露在日光下，出现传感器输出信号饱和，以及传感器本身有离散误差，致使后端处理器控制逻辑不准确，跟踪效果不佳的缺陷。附图说明图1是本实施例中的太阳跟踪装置的结构示意图；图2为本实施例中基板上部结构示意图；图3为本实施例中基板底部结构示意图；图4为本实施例中的太阳跟踪装置部件连接示意图；图5为本实施例太阳跟踪装置主控制器内置控制程序框图。图中，1-基板，2-遮光板，3-光敏传感器，4-模数转换模块，5-主控制器，6-支撑架，7-高度角舵机，8-方位角舵机，9-底座，10-转板，11-状态指示器，12-电源指示灯，13-通讯模块，14-电源模块，15-舵机接口插座。具体实施方式下面结合附图及实施例对本技术作进一步说明:参见图1-图4，本技术中的一种太阳跟踪装置，包括基板1、遮光板2、光敏传感器3、模数转换模块4、主控制器5、舵机、支撑架6、通讯模块13、状态指示器11、电源指示灯12和电源模块14，舵机包括高度角舵机7和方位角舵机8；光敏传感器3采用GL5549型号的传感器；主控制器5可以采用STM32F103芯片；通讯模块13的型号为MCP2551；舵机采用FUTABAS3003。支撑架6包括底座9和转板10，转板10通过两端的转轴水平架设于底座9上，高度角舵机7安装于转板10的一端，驱动转板10绕转轴进行转动；方位角舵机8设于底座9中心处，驱动底座9进行转动；底座9由方位角舵机8提供动力并绕舵机的轴线作圆周运动，同时底座9带动跟踪装置作同样的运动，使跟踪装置完成对太阳方位角的跟踪。转板10由高度角舵机7提供动力并绕高度角舵机7的轴向作圆周运动，带动跟踪装置完成对太阳高度角的跟踪。实际运行时，可以先进行高度角的跟踪，再进行方位角的跟踪，尽量避免两个跟踪方式同时进行，这样可以避免两个轴同时运动的复杂性，可降低系统对电源要求，同时控制起来比较灵活，跟踪可靠。基板1为圆形PCB板，遮光板2为半圆形，基板1与遮光板2的直径相等，基板1设于转板10上，遮光板2有2块，垂直相交并垂直于基板1板面设于基板1的外表面上，遮光板2是用来遮挡日光，在基板1上形成投影，为光敏传感器3阵列产生遮光板2在基板1上的投影；光敏传感器3有4组，分别位于遮光板2两侧；每组光敏传感器3沿着遮光板2呈L形线条状排列，模数转换模块4和主控制器5设于基板1的另一表面上，光敏传感器3通过模数转换模块4与主控制器5连接，高度角舵机7和方位角舵机8通过舵机接口插座15分别与主控制器5连接，通过接收主控制器5的PWM信号来分别调整跟踪装置的方位和高度。状态指示器11与主控制器5连接；状态指示器11分为灯光指示和声音指示，可对外表示太阳跟踪装置下述三种工作状态：正在寻日、跟踪完成、已成功向其它系统发送数据信息。电源指示灯12与电源模块14连接，指示电源的状态。通讯模块13与主控制器5连接，通过通讯模块13使主控制器5与外部上位机或太阳能发电板连接。太阳跟踪装置只负责测量太阳角度，然后将数据送到CAN总线上，太阳能发电板从CAN总线上提取出角度值，转到这个角度就可以。这样可以大大降低使用成本。图5为本实施例太阳跟踪装置主控制器内置控制程序框图。当跟踪装置正对太阳时，遮光板2与照射过来的阳光平行，遮光板2不会在基板1上产生投影，此时整个跟踪装置处于同样的日光照射下，基板1上的光敏传感器3阵列输出信号均衡，主控制器5通过板载模数转换模块4采集光敏传感器3阵列信号，经过对数据进行分析，判断结果为跟踪装置正对太阳，位置无需调整。当跟踪装置未正对太阳时，遮光板2与照射过来的阳光会呈一定夹角，由于遮光板2的遮挡作用，会在太阳相反的方向，在基板1上形成投影，这片投影会覆盖位于基板1上的光敏传感器3阵列，此时，不断采集光敏传感器3信号的主控制器5会感受到光敏传感器3阵列输出信号的变化，根据内置算法，主控制器5会分析出有哪些光敏传感器3处于阴影之中，哪些光敏传感器3处于日光照射中，进而反推出太阳位置，然后主控制器5控制状态指示器11输出灯光信号表示跟踪装置正在寻日，主控制器5通过调整内部的2路PWM输出信号值，控制舵机来带动跟踪装置对方位和高度进行调整。如此循环采集信号、分析数值、调整位置，直至各方向光敏传感器3阵列输出信号值趋于平衡，表示跟踪装置已正对太阳，无本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳跟踪装置，其特征在于，包括基板（1）、遮光板（2）、光敏传感器（3）、模数转换模块（4）、主控制器（5）、舵机、支撑架（6）和电源模块（14），所述舵机包括高度角舵机（7）和方位角舵机（8）；所述电源模块（14）提供该太阳跟踪装置所需电能；所述支撑架（6）包括底座（9）和转板（10），所述转板（10）通过两端的转轴水平架设于所述底座（9）上，所述高度角舵机（7）安装于所述转板（10）的一端，驱动所述转板（10）绕转轴进行转动；所述方位角舵机（8）设于所述底座（9）中心处，驱动所述底座（9）进行转动；所述基板（1）设于所述转板（10）上，所述遮光板（2）有2块，垂直相交并垂直于所述基板（1）板面设于基板（1）的外表面上，所述光敏传感器（3）有4组，分别位于所述遮光板（2）两侧；所述模数转换模块（4）和所述主控制器（5）设于所述基板（1）的另一表面上，所述光敏传感器（3）通过所述模数转换模块（4）与所述主控制器（5）连接，所述高度角舵机（7）和方位角舵机（8）分别与所述主控制器（5）连接。

【技术特征摘要】
1.一种太阳跟踪装置，其特征在于，包括基板（1）、遮光板（2）、光敏传感器（3）、模数转换模块（4）、主控制器（5）、舵机、支撑架（6）和电源模块（14），所述舵机包括高度角舵机（7）和方位角舵机（8）；所述电源模块（14）提供该太阳跟踪装置所需电能；所述支撑架（6）包括底座（9）和转板（10），所述转板（10）通过两端的转轴水平架设于所述底座（9）上，所述高度角舵机（7）安装于所述转板（10）的一端，驱动所述转板（10）绕转轴进行转动；所述方位角舵机（8）设于所述底座（9）中心处，驱动所述底座（9）进行转动；所述基板（1）设于所述转板（10）上，所述遮光板（2）有2块，垂直相交并垂直于所述基板（1）板面设于基板（1）的外表面上，所述光敏传感器（3）有4组，分别位于所述遮光板（2）两侧；所述模数转换模块（4）和所述主控制器（5）设于所述基板（1）的另一表面上...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘清惓，韩旭，宿恺峰，牛雅迪，冯琪，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32