[发明专利]太阳自动跟踪系统及方法

权利要求书

1.一种太阳自动跟踪系统，其特征在于，所述系统包括光电检测装置、跟踪装置和控制单元；其中，

光电检测装置，用于检测当前时刻天空中是否有太阳光，并将检测结果发送至所述控制单元；

控制单元，用于根据所述光电检测装置的检测结果和太阳运行轨迹数据来控制跟踪装置；

跟踪装置，包括反光镜(27)和转向组件，所述转向组件能根据所述控制单元的指令调整所述反光镜(27)的角度，用于将太阳光反射向指定位置或指定方向。

2.根据权利要求1所述的太阳自动跟踪系统，其特征在于，所述光电检测装置包括底板(17)，在所述底板(17)上第一光电池(1)、第二光电池(2)、第三光电池(3)和第四光电池(4)沿顺时针方向排列呈田字形，在每两块光电池之间设置不透光的隔板(16)；四块所述光电池相对于所述隔板(16)两两对称；

所述第一光电池(1)连接至第一检测电路(5)，所述第二光电池(2)连接至第二检测电路(6)，所述第三光电池(3)连接至第三检测电路(7)，所述第四光电池(4)连接至第四检测电路(8)；

所述第一检测电路(5)和所述第三检测电路(7)的输出端共同连接至第一减法电路(9)，所述第一减法电路(9)的输出端连接至第一绝对值电路(11)，所述第一绝对值电路(11)的输出端连接至第一比较电路(13)；

所述第二检测电路(6)和所述第四检测电路(8)的输出端共同连接至第二减法电路(10)，所述第二减法电路(10)的输出端连接至第二绝对值电路(12)，所述第二绝对值电路(12)的输出端连接至第二比较电路(14)；

所述第一比较电路(13)和所述第二比较电路(14)的输出端共同连接至或门电路(15)。

3.根据权利要求1所述的太阳自动跟踪系统，其特征在于，所述跟踪装置包括底座(18)、安装在所述底座(18)上的第一支架(19)和第二支架(20)、设置在所述第一支架(19)和第二支架(20)之间的方位角轴(22)、设置在所述方位角轴(22)上的转向组件、以及设置在所述转向组件上的反光镜(27)。

4.根据权利要求1或3所述的太阳自动跟踪系统，其特征在于，所述转向组件包括套设在所述方位角轴(22)上的箱体(24)，所述箱体(24)内设置有第一步进电机(21)、第二步进电机(25)和齿轮(23)；其中，所述第一步进电机(21)和齿轮(23)分别套设在所述方位角轴(22)上；

所述反光镜(27)设置在高度角轴(26)的一端；所述高度角轴(26)的另一端连接至第二步进电机输出轴(28)。

5.一种基于权项1至4任一所述太阳自动跟踪系统的太阳自动跟踪方法，其特征在于，先使用光电检测方法来判断当前时刻天空中是否有太阳光，当确定当前时刻天空中有太阳光后使用视日运动轨迹跟踪方法调整反光镜(27)的角度，以将太阳光反射向指定位置或指定方向。

6.根据权利要求5所述的太阳自动跟踪方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

步骤1、根据当前地理位置计算得到每天的日出时间和日落时间，保存计算结果；

步骤2、当达到所述日出时间时启动光电检测装置和跟踪装置；

步骤3、判断当前时刻天空中是否有太阳光，是则转至步骤4；否则转至步骤5；

步骤4、计算得到太阳的高度角Hs和方位角As，使用视日运动轨迹跟踪方法根据所述高度角Hs和方位角As的数值调整反光镜(27)的角度，以将太阳光反射向指定位置或指定方向；计时达到设定时间T后，转至步骤3；

步骤5、所述跟踪装置保持当前状态，计时达到设定时间T后，转至步骤3。

7.根据权利要求6所述的太阳自动跟踪方法，其特征在于，在所述步骤4中计算太阳的高度角Hs和方位角As所依据的是时间t、当前位置纬度值φ、太阳赤纬角δ以及太阳时角ω。

8.根据权利要求6或7所述的太阳自动跟踪方法，其特征在于，在所述步骤3中，在判断当前时刻天空中是否有太阳光之前先判断是否到达所述日落时间，是则转至步骤6，否则使用光电检测装置判断当前时刻天空中是否有太阳光；

步骤6、计算第二天日出时太阳的方位角Asn，将反光镜(27)转动至对应所述方位角Asn且高度角Hs为零的位置，暂停光电检测装置和跟踪装置至第二天日出时刻。

9.根据权利要求6或7所述的太阳自动跟踪方法，其特征在于，在所述步骤4中设置修订时间Tj，每间隔所述修订时间Tj后重新计算一次太阳的高度角Hs和方位角As，根据新得到的高度角Hs和方位角As数值调整反光镜(27)的角度。