[发明专利]一种采光球型太阳位置传感器及自动跟踪方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能收集装置领域，具体涉及一种采光球型太阳位置传感器，能使接受太阳光的面板始终保持与太阳光线相垂直。

背景技术

太阳能已成为广泛使用的洁净能源，利用太阳能的产品品种越来越多，但许多产品仍采用固定朝向一个方向来采集太阳光，由于太阳光的入射角有时较大，造成太阳能利用率低下。要在相同面积的采集面板上提高太阳光的采集利用率，就必须自动跟踪太阳光，使太阳光始终直射面板。由于太阳光在一年四季以及每天的高度和入射角常发生变化，目前的自动跟踪太阳光系统一般采用蜗轮蜗杆机构或推杆机构的动作来实现同步跟踪，其缺陷是：对太阳光的采集只能在一定的角度范围，不能一年四季和全天候地自动跟踪，而且系统成本高，结构复杂，同时，系统必须不间断地检测，电机必须不间断地调整，带来能量的大量损耗。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种结构简单、可全角度采集太阳光的采光球型太阳位置传感器。

本发明的另一目的是提供该太阳位置传感器的自动跟踪方法，可低能耗、高精度地自动跟踪太阳位置。

本发明采光球型太阳位置传感器采用的技术方案是：包括一个不透明的球形基体，球形基体底部连接连杆，连杆底端固定连接底座，若干个光敏电阻分别均布于球形基体的两个大圆的圆周上，所述两大圆分别为经过球形基体中心点的相互垂直的XY、YZ平面与球形基体相交形成，在Y轴正方向上的两大圆相交于球形基体的顶点，顶点与连杆位置相对，顶点处设置一个光敏电阻。

本发明采光球型太阳位置传感器自动跟踪方法采用的技术方案是：将底座固定于太阳光面板一侧，使太阳光面板在直流电机带动下绕水平旋转轴在水平方向旋转360度，使太阳光面板在直流电机带动下绕垂直旋转轴在垂直方向旋转90度；将各个光敏电阻依次连接信号采集模块、单片机控制模块、PWM调速模块和两个直流电机；各个光敏电阻将接受到的太阳光强信号送给信号采集模块，信号采集模块将信号加工处理后送给单片机控制模块，单片机控制模块通过对信号分析处理后确定太阳的位置，发出控制信号给PWM调速模块，PWM调速模块根据信号命令分别控制两个直流电机的动作从而实现太阳光面板方位的调整。

本发明由于球形基体上不同位置的光敏电阻对应阳光的入射角不同，所以光敏电阻接收到的太阳辐射量的大小就不同，通过比较就得知太阳所在的方位，然后调整两个电机使太阳光面板与太阳光线垂直，可同时自动跟踪太阳光的方位角和高度角，自动跟踪的精度高且时间短，可降低实时跟踪的能耗，结构简单，可降低生产制造成本。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明采光球型太阳位置传感器的立体结构示意图；

图2为本发明采光球型太阳位置传感器的使用结构图；

图3为本发明采光球型太阳位置传感器的自动跟踪控制原理图；

图中：1.球形基体；2.大圆；3.光敏电阻；4.大圆；5.连杆；6.底座；7.太阳光面板；8.垂直旋转轴；9.水平旋转轴；10.信号采集模块；11.单片机控制模块；12.PWM调速模块；13.直流电机；14.直流电机。

具体实施方式

如图1、2和3所示太阳位置传感器具体一个不透明的球形基体1，球形基体1的中心点为A，经过中心点A的相互垂直的XY平面和YZ平面与球形基体1相交，分别形成两个大圆4和2，在Y轴正方向上，大圆4和2相交于球形基体1的顶点B，在大圆2的圆周上均布7-15个高精度光敏电阻3，顶点B与连杆5位置相对，与顶点B相对应的球形基体1底部不安装光敏电阻3。顶部B的光敏电阻3为两个大圆2和4所共用，共有13-29个高精度光敏电阻3，在球形基体1底部连接一根中空细长的连杆5，连杆5的底端固定连接传感器底座6。

如图2所示，图1的太阳位置传感器在使用时，其通过底座6固定于接受太阳的太阳光面板7的一侧，使太阳光面板7所在平面与经过球形基体1的顶点B的切平面平行。太阳光面板7的中间分别固定连接水平旋转轴9和绕垂直旋转轴8，水平旋转轴9和绕垂直旋转轴8相互垂直交错布置。水平旋转轴9的一端与直流电机14的输出轴相连接，垂直旋转轴8的一端与另一个直流电机13的输出轴相连接。水平旋转轴9与球形基体1上的XY平面相垂直，太阳光面板7在直流电机13的带动下绕水平旋转轴9在水平方向内旋转360度，使位于XY平面的大圆4上的所有光敏电阻3跟踪太阳的方位角。垂直旋转轴8与球形基体1上的YZ平面垂直，使太阳光面板7在直流电机14的带动下绕垂直旋转轴8在垂直方向内旋转90度，使位于YZ平面上的大圆2上的所有光敏电阻3跟踪太阳的高度角。