[发明专利]一种用于太阳能电池板的太阳光追踪装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于太阳能电池板的太阳光追踪装置，主要应用于太阳能电池板。

背景技术

太阳能作为一种无污染可再生的绿色能源，相较于煤炭、石油有着得天独厚的优势，也因此倍受青睐。20世纪70年代以来，太阳能科技突飞猛进，太阳能的应用领域也不断拓展，我国相对比较成熟的太阳能技术包括太阳能光伏技术和太阳能热水系统。近年来，太阳能空调、太阳能路灯等清洁能源器件逐渐步入人们的生活，在工作性能方面初具优势，生产规模也日益扩大。在此基础上，为了能提高太阳能的利用效率，各种太阳光追踪系统接踵而至，但由于系统复杂不宜推广或设备简单等各方面的原因，到目前为止都没有一项成熟的易于推广的系统。

为了实现完全实时追踪，很多双轴追踪系统都采用了借助单片机处理追踪信号，并结合当地的太阳方位角进行角度调整的追踪方案，如辽宁科技学院的侯长来教授的《太阳能跟踪装置与技术》一书中就用到了这种思路，这种方法虽然极大提高了太阳能利用效率，但是使系统过于复杂，不易推广；还有一些学者采用机械追踪方式，较为典型的如专利号为CN203630629U的“一种智能的太阳能自动跟踪装置”，就是通过设计特殊方位上的光敏电阻及光敏二极管，测得太阳方位并作出旋转，这种方法较为简单，但需要借助较多光电元件，且对元器件位置要求较高，因此虽然这些追踪方式都能实现高效追踪，但考虑到生产工艺、成本等方面的原因，对于推广应用还存在许多不足。

发明内容

为了克服传统固定式太阳能电池板低效率及CPU控制的多角度实时跟踪装置难以推广的不足，本发明提供一种简易的、自动追踪的太阳光线方向变化的实时追踪装置，该装置通过利用一根细长的柱状全吸管吸收太阳光，对太阳光入射角度的进行监测，利用连个步进电机分别带动齿轮传动和蜗轮蜗杆传动，控制太阳能电池板的朝向，使太阳能电池板在工作时能根据太阳光入射角度的变化实时地做出反应，使其受光面始终近似垂直于入射光，提高光能利用率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在太阳能电池板的受光面上安装一个感应盒，感应方位、俯仰方向上太阳光的存在及角度的变化，利用一根细长的全吸管有选择地吸收太阳光，使只有近似垂直于太阳能电池板的光才能到达全吸管底部的光电传感器，根据光电传感器输出电流的大小控制步进电机的工作方式，利用步进电机通过蜗轮蜗杆和齿轮传动，控制太阳能电池板的转动。当太阳光直射入感应盒内的全吸管时，全吸管底部的传感器输出的电流较大，步进电机不工作；当太阳光角度发生变化(太阳光不能垂直入射到太阳能电池板上)，全吸管内的光线变弱，传感器输出电流变小，此时步进电机开始工作，分别通过齿轮传动和蜗轮蜗杆传动，带动太阳能电池板转动，以达到太阳光重新直射电池板的效果。当太阳光很弱(如阴雨天气，或傍晚太阳落下去之后，)感应盒几乎感应不到太阳光，旋转支撑系统自动归零，使太阳能电池板受光面转至正东方向，随后停止工作。太阳光追踪装置将会保持停止工作状态，直至有较强的太阳光照射，太阳光追踪装置才会重新启动。

一种用于太阳能电池板的太阳光追踪装置，包括太阳能电池板、感应盒、旋转支撑装置、驱动装置；所述旋转支撑装置包括支撑杆、旋转底座、支撑板、环形支架、中心轴、U型支架；所述驱动装置包括步进电机I、步进电机II；所述感应盒安装在太阳能电池板的受光面上，用以感应太阳能电池板是否接受太阳直射；所述太阳能电池板由所述支撑杆固定在所述支撑板上，所述支撑板安装在所述旋转底座上，所述旋转底座通过中心轴安装在所述环形支架上，所述环形支架通过连杆安装在所述U型支架上，所述U型支架固定在墙壁上；所述感应盒分别与步进电机I和步进电机II连接，所述步进电机I与所述旋转底座通过蜗轮蜗杆传动连接；所述步进电机II与所述环形支架通过齿轮传动连接。

上述方案中，所述连杆一端与环形支架固定连接，所述连杆另一端与所述U型支架通过轴承转动连接。

上述方案中，所述中心轴的两端与环形支架通过螺纹连接。

上述方案中，所述步进电机II的输出轴上设有小齿轮，所述小齿轮啮合大齿轮，大齿轮通过键同轴固定在连杆上。

上述方案中，所述步进电机I的输出轴与蜗杆过盈配合，所述蜗杆与涡轮啮合，所述涡轮同轴安装在所述中心轴上。

上述方案中，所述感应盒包括全吸管、光电传感器和衬底；所述全吸管的高度H为5cm，半径R为0.2～1cm，入射到光电传感器(13)的太阳光方位角的最大改变值θ与全吸管的高度H和半径R之间的关系为：θ＝2arctan(R/H)。