一种主动式太阳能跟踪设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种主动式太阳能跟踪设备，包括：一带受光面的太阳能设备；一太阳能设备姿态调整装置，包括：一平铺在所述的太阳能设备的受光面上的平面板，平面板上设有南北标线和东西标线；一垂直安装在平面板上的竖直板；安装在所述的太阳能设备上的一方向角调节马达和一高度角调节马达；一当前时间获取装置；一用于控制方向角调节马达和高度角调节马达转动的控制器以及与控制器连接的按键系统。本实用新型专利技术的主动式太阳能跟踪装置具有良好的精度和稳定性。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及太阳能领域，特别涉及一种主动式太阳能跟踪设备。
技术介绍
太阳能跟踪系统可以用于各种太阳能采集装置中，尤其是太阳能发电系统以及太阳能热水器中，可以有效提高太阳能收集效率，高效的太阳能跟踪系统可以随着太阳每天的东升西落以及季节的交替变化随时调整。目前常用的跟踪系统主要是采用被动跟踪方式，即采用光敏器件来感知太阳光的位置。中国专利ZL200510094900. 8公开了一种基于跟踪姿态反馈的太阳跟踪装置及跟踪方法。装置包括受光面板与控制器电连接的传感器、电机，受光面板经铰链与支撑杆、高度角调节杆连接，支撑杆的另一端与立柱连接，控制器为单片机的模/数端口分别与高度角传感器和方位角传感器电连接、数/模端口分别与高度角驱动电机控制端口和方位角驱动电机控制端口电连接；这种跟踪方法包括利用经度、纬度和日期时间计算当地当日太阳赤纬和时差，根据经度、纬度、太阳赤纬、时差和时刻实时计算太阳方位角和高度角，利用闭环控制实现实时跟踪。这种跟踪装置设计容易，其缺点在于一般的光敏器件都具有较宽的感光角度，由于阳光的散射，使这种方式对太阳光角度的偏离并不敏感；另外，光敏元件常被灰尘遮盖，使光敏元件感光能力减弱；或者当两个光敏元件被污染的程度不同时它们的输出将形成一个固有的偏差。这将导致太阳电池板无法准确跟踪太阳位置。还有一种跟踪方法是主动跟踪装置，这种跟踪装置是由控制器、万年历、全球定位系统GPS、电机、电机驱动器组成。由控制器从时钟模块中(例如万年历模块)读取当前时间，根据当前时间可以计算出太阳的空间位置，然后根据当地的经度、纬度等地理参数(可以通过全球定位系统GPS获得)，计算出跟踪信号，然后控制器向电机驱动器发出驱动信号，驱动电机，带动需要跟踪太阳的模块例如太阳电池板转动实现跟踪太阳的目的，控制器不停地从时钟模块中读取当前时间，以便实现连续的对太阳的跟踪。主动式跟踪装置避免了被动式跟踪装置出现的一系列问题，其优点在于稳定性高，理论上能够准确地跟踪太阳位置，但是实际情况是，由于地球大气层的作用，太阳光在进入大气层时会发生折射，从而改变了太阳的入射角度，这种折射效应会对主动跟踪造成极大的误差。
技术实现思路
本技术提供了一种主动式太阳能跟踪设备，克服了现有技术中被动式跟踪装置和普通主动式跟踪装置的缺点，利用主动式跟踪装置结合设备初始姿态手动调整装置， 实现对太阳能的精确和稳定的跟踪。本技术的太阳能跟踪设备可以方便与各种太阳能采集装置相结合使用，提高太阳能的利用效率。一种主动式太阳能跟踪设备，包括—带受光面的太阳能设备；可为太阳能采集装置，也可为太阳能跟踪装置，与其它太阳能采集和利用装置结合使用；一太阳能设备姿态调整装置，包括一平铺在所述的太阳能设备的受光面上的平面板，平面板上设有南北标线和东西标线；一垂直安装在平面板上的竖直板；一安装在所述的太阳能设备上的方向角调节马达和一安装在所述的太阳能设备上的高度角调节马达。由于平面板与所述的太阳能设备的受光面处于同一平面，安装在所述的太阳能设备上的方向角调节马达和高度角调节马达，可以同时调节平面板和太阳能设备的方向角和高度角。在通过调整平面板的姿态来调整所述的太阳能设备的姿态时，方向角调节马达用于调节平面板和太阳能设备的东西倾角，高度角调节马达用于调节平面板和太阳能设备的南北倾角。控制方向角调节马达调节平面板和太阳能设备的方向角，使得在太阳照射下竖直板在平面板上的投影与南北标线平行或重合；控制高度角调节马达平面板和太阳能设备的高度角，使得在太阳照射下竖直板在平面板上的投影与东西标线平行或重合；在完成方向角和高度角调节后，平面板和太阳能设备的受光面与太阳入射光线垂直。一当前时间获取装置，用于得到实时时间信息；可采用现有技术中的设备，优选采用电子万年历。一用于控制方向角调节马达和高度角调节马达转动的控制器以及与控制器连接的按键系统；控制器接收按键系统的指令，并采集当前时间获取装置的数据按设定的时间间隔，向方向角调节马达和高度角调节马达传送控制信息。按键系统由马达选择控制按键、马达前进控制按键、马达后退控制按键和调节完毕控制按键组成。通过马达选择控制按键向控制器发出指令，选择方向角调节马达或高度角调节马达；进而通过马达前进控制按键和马达后退控制按键向控制器发出指令，使方向角调节马达或高度角调节马达作相应的转动；完成预定目标的方向角或高度角调节后，通过调节完毕控制按键向控制器发出指令，使方向角调节马达或高度角调节马达停止转动， 结束整个调整过程。通过上述的按键系统向控制器发出指令，控制器控制方向角调节马达和高度角调节马达作相应的转动，实现对平面板和太阳能设备的姿态的调整，从而使得平面板和太阳能设备的受光面与太阳入射光线垂直。以上的按键系统在功能实现的条件下可以通过组合方式减少或增加按键的数量。此外，控制器采集当前时间获取装置的数据按设定的时间间隔向方向角调节马达和高度角调节马达传送控制信息。控制器读取当前时间获取装置的数据得到当前时间，根据地球以每小时自转巧度的规律，控制器以太阳能设备的初始姿态为基准，向方向角调节马达定时(例如每隔5分钟)传送控制信息，来改变方向角，使得在太阳照射下竖直板在平面板上的投影与南北标线一直保持平行或重合；在一天之内，太阳高度角的变化很小，因此控制器可以太阳能设备的初始姿态为基准，每隔10天或更长时间，根据当前时间获取装置提供的时间信息向高度角调节马达传送一次信息，改变高度角，使得在太阳照射下竖直板在平面板上的投影与东西标线一直保持平行或重合；从而实现对太阳能跟踪。控制器可以采用单片机实现。由于太阳高度角变化不大，为了节约成本，也可以省去高度角调节马达，只要每年多增加几次手动调整即可。由于大气层的折射率变化不大，通过在所述的太阳能设备第一次安装时调整所述的太阳能设备的初始姿态消除大气对太阳光折射的影响，以后可以根据季节的变化每年调4整几次即可。采用上述设备的主动式太阳能跟踪方法，包括以下步骤(1)手动调整带受光面的太阳能设备的初始姿态，使其受光面与太阳入射光线垂直先对所述的太阳能设备进行方向角调节，使得太阳能设备的受光面的南北轴向与太阳入射光线垂直；再对所述的太阳能设备进行高度角调节，使得太阳能设备的受光面的东西轴向与太阳入射光线垂直；(2)获取当前时间；(3)以所述的太阳能设备的初始姿态和当前时间为基准，根据电子万年历的时间信息定时对所述的太阳能设备的方向角和高度角进行调整，实现主动式太阳能跟踪。相对于现有技术，本技术的主动式太阳能跟踪装置具有以下有益效果(1)克服了被动式跟踪装置中感光器件易受外界因素干扰所引起的跟踪不稳定性。(2)和现有的主动式跟踪装置相比，本技术中采用的设备初始姿态调整装置， 考虑了不同时间和季节大气折射作用的影响因素，使得所述的太阳能设备的初始姿态与太阳入射光线垂直；并同时结合控制器和当前时间信获取装置，定时自动调整所述的太阳能设备的姿态，使其一直保持与太阳入射光线垂直，跟踪精度高，从而实现最大效率利用太阳育昌。(3)结构简单，造价低廉；利用本技术装置的跟踪方法简单，易于操作。附图说明为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种主动式太阳能跟踪设备，其特征在于，包括：一带受光面的太阳能设备（４）；一太阳能设备姿态调整装置（２），包括：一平铺在太阳能设备（４）的受光面上的平面板（２１），平面板（２１）上设有南北标线（２）和东西标线（２６）；一垂直安装在平面板（２１）上的竖直板（２２）；一安装在太阳能设备（４）上的用于调节平面板（２１）和太阳能设备（４）的东西倾角的方向角调节马达（２４）；和一安装在太阳能设备（４）上的用于调节平面板（２１）和太阳能设备（４）的南北倾角的高度角调节马达（２５）；一当前时间获取装置（１），用于得到实时时间信息；一用于控制方向角调节马达（２４）和高度角调节马达（２５）转动的控制器（３）以及与控制器（３）连接的按键系统（５）；控制器（３）接收按键系统（５）的指令并采集当前时间获取装置（１）的数据按设定的时间间隔，向方向角调节马达（２４）和高度角调节马达（２５）传送控制信息；所述的按键系统（５）由马达选择控制按键（５３）、马达前进控制按键（５１）、马达后退控制按键（５２）和调节完毕控制按键（５４）组成；所述的按键系统（５）在功能实现的条件下按键的数量通过组合方式减少或增加。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗菁，
申请(专利权)人：深圳市安泰科建筑技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：94