本發(fā)明涉及太陽光定位追蹤領(lǐng)域，尤其涉及一種太陽光自動追蹤裝置。

背景技術(shù)：

太陽能，一種清潔能源，取之不盡用之不竭。我國地域廣闊，太陽能輻射量極其豐富。太陽能的利用主要存在以下兩方面的問題，一是太陽能的接收效率低、二是太陽能的轉(zhuǎn)換效率低。

由于地球自轉(zhuǎn)的影響，在一天中，太陽的高度角和方位角會發(fā)生變化；同時，由于地球公轉(zhuǎn)的影響，在一年中，相同的方位角上太陽高度角也會發(fā)生變化?，F(xiàn)有太陽追蹤主要有兩種方式；視日運動軌跡追蹤和光電追蹤。視日追蹤方式思想簡單，但編程復(fù)雜，追蹤精度低?，F(xiàn)在多采用光電追蹤方式，光電傳感器接收太陽光轉(zhuǎn)化為電能，光照越強，電能越大，比較傳感器接受到的光強，調(diào)節(jié)追蹤機構(gòu)的位置，當(dāng)裝置傳感器的電壓值大小相等即可完成追蹤。光電追蹤編程簡單，追蹤精度高。以常見的四象限傳感器光電追蹤機構(gòu)為例，其通過四個光電傳感器來檢測光照強度。四象限傳感器光電追蹤機構(gòu)雖然原理簡單，但采用了較多的傳感器，對傳感器的傳感精度和一致性要求高，不可避免地會帶來定位誤差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在不足，本發(fā)明提供了一種太陽光自動追蹤裝置，該裝置能實現(xiàn)對太陽的定位追蹤，并且定位誤差小，結(jié)構(gòu)簡單。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)手段實現(xiàn)上述技術(shù)目的的。

一種太陽光自動追蹤裝置，其特征在于，包括第一光電傳感器、第二光電傳感器、第三光電傳感器、鏡筒、橫軸電機、托板、縱軸電機和控制器；

所述鏡筒為圓柱形，鏡筒沿軸線設(shè)有通孔，所述第一光電傳感器、第二光電傳感器和第三光電傳感器安裝于鏡筒的頂端圓形面上，沿圓形面的圓邊均分布置；；

所述鏡筒的底端面與橫軸的中心固定連接，所述橫軸的兩端均設(shè)有一個橫軸電機，橫軸的兩端分別通過聯(lián)軸器與橫軸電機的電機軸連接，所述第二光電傳感器和第三光電傳感器中心的連線與橫軸平行，兩個橫軸電機分別固定于托板的兩端；

所述縱軸電機的電機軸通過聯(lián)軸器與縱軸的一端連接，縱軸的另一端與托板的中心連接；

所述控制器與橫軸電機縱軸電機、第一光電傳感器、第二光電傳感器和第三光電傳感器電連接。

優(yōu)選地，所述第一光電傳感器、第二光電傳感器和第三光電傳感器分別通過三個傳感器夾具安裝于鏡筒上，所述傳感器夾具頂端具有與水平面成45°角的斜面，斜面上設(shè)有凹槽，所述第一光電傳感器、第二光電傳感器和第三光電傳感器分別安裝于三個傳感器夾具的凹槽內(nèi)。

優(yōu)選地，所述傳感器夾具的內(nèi)部通孔。

優(yōu)選地，還包括3個t型板，所述t型板包括寬段部分和窄段部分，所述寬段部分上設(shè)有通孔，所述鏡筒的頂端面上設(shè)有三個沿鏡筒徑向方向的定位槽，三個定位槽沿圓周均勻分布，所述3個t型板的窄段部分分別安裝于鏡筒頂端面上的三個定位槽內(nèi)，并與鏡筒通過螺紋連接，3個t型板的寬段部分分別與三個傳感器夾具連接。

優(yōu)選地，還包括兩個縱架，兩個縱架分別位于托板的兩端，縱架頂部設(shè)有用來定位固定橫軸電機的凹槽，凹槽的底部設(shè)有通孔。

優(yōu)選地，所述橫軸通過頂部連接件和鏡筒定位盤與鏡筒連接；

所述橫軸的中心設(shè)有立方體，橫軸貫穿立方體，所述立方體頂面設(shè)有鍵槽，立方體的中心設(shè)螺紋通孔；

所述頂部連接件為t形階梯軸，頂部連接件的底軸端面上設(shè)有鍵槽和沿軸線方向的螺紋孔；

所述鏡筒定位盤包括大圓盤和小圓盤，所述大圓盤和小圓盤一體成形，所述小圓盤與鏡筒的通孔過渡配合，所述大圓盤和鏡筒的底端面通過鍵和鍵槽連接；

所述頂部連接件的頂端圓盤與鏡筒定位盤通過螺紋連接，頂部連接件的底軸與立方體通過定位鍵連接，并通過螺栓固定。

本發(fā)明的有益效果：

1)與傳統(tǒng)四象限傳感器光電追蹤機構(gòu)相比，本發(fā)明使用三個傳感器，有效減少了傳感器的數(shù)量，相應(yīng)的簡化了與傳感器相關(guān)的機械固定裝置、電壓檢測與分析電路以及單片機控制程序等；

2)四象限傳感機構(gòu)采用兩兩對比法分析相比，本發(fā)明兩次電壓比較中，以其中一個傳感器為參照，比較與另兩個傳感器之間的電壓差別，減小了傳感器間性能偏差對檢測精度的影響；

3)本發(fā)明的傳感器夾具和t型板的設(shè)置使得光電傳感器定位準確，傳感器夾具上面與水平方向成45°角，能夠更好的接收陽光；

4)本發(fā)明的鏡筒與鏡筒定位盤之間通過定位槽定位，定位準確，橫軸的設(shè)計既能夠起到傳遞動力的作用又能夠起到定位作用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述一種太陽光定位追蹤裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1的a處局部放大圖。

圖3為本發(fā)明所述傳感器夾具的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明所述t型板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明所述鏡筒的結(jié)構(gòu)示意。

圖6為本發(fā)明所述鏡筒定位盤的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本發(fā)明所述頂部連接件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為本發(fā)明所述橫軸的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9為ab、bc平面與三角形abc的位置關(guān)系示意圖。

其中：

1.第一光電傳感器；2.傳感器夾具；3.t型板；4.鏡筒；5.鏡筒定位盤；6.橫軸；601.立方體；7.第二光電傳感器；8.橫軸電機；9.縱架；10.托板；11.第三光電傳感器；12.縱軸電機；13.縱軸；14.頂部連接件。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖以及具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于此。

本發(fā)明所述的一種太陽光定位追蹤裝置，包括第一光電傳感器1、第二光電傳感器7、第三光電傳感器11、傳感器夾具2、三個t型板3、鏡筒4、鏡筒定位盤5、兩個橫軸電機8、兩個縱架9、托板10、縱軸電機12、頂部連接件14和控制器。

所述鏡筒4為圓柱形，鏡筒4沿軸線設(shè)有通孔，鏡筒4的兩個圓形端面上均設(shè)有三個沿鏡筒4徑向方向的定位槽，所述定位槽沿圓周方向均勻分布。t型板3用于定位和支撐傳感器夾具2，t型板3包括寬段部分和窄段部分，三個t型板3的窄段部分分別安裝于鏡筒4頂端圓形端面的三個定位槽內(nèi)，并通過螺栓連接。t型板3的寬段部分上設(shè)有通孔，用于穿梭導(dǎo)線，三個t型板3的寬段部分上均安裝有傳感器夾具2，傳感器夾具2頂端具有與水平面成45°角的斜面，斜面上設(shè)有凹槽，所述第一光電傳感器1、第二光電傳感器7和第三光電傳感器11分別安裝于三個傳感器夾具2的凹槽內(nèi)，所述傳感器夾具2的內(nèi)部設(shè)有用于穿梭導(dǎo)線的通孔，第一光電傳感器1、第二光電傳感器7和第三光電傳感器11的中心位于一個圓周上，該圓與鏡筒端面圓同圓心。

鏡筒定位盤5包括大圓盤和小圓盤，所述大圓盤和小圓盤一體成形，所述小圓盤與鏡筒4的通孔過渡配合，所述大圓盤上設(shè)有三條沿大圓盤徑向方向的凹槽，三條凹槽沿圓周方向均勻分布。大圓盤上還設(shè)有兩個關(guān)于圓心對稱的螺紋孔，大圓盤和鏡筒4的底端面通過因電機轉(zhuǎn)速不高，向心力不大，所選鍵與鍵槽采用過渡配合。

頂部連接件14為t形階梯軸包括底軸和頂端圓盤，頂部連接件14的底軸端面上設(shè)有鍵槽，頂部連接件14的頂端圓盤上設(shè)有兩個關(guān)于頂部連接件14的軸線對稱的螺紋通孔，兩個螺紋通孔的連線與底軸端面上的鍵槽平行，頂部連接件14的頂端圓盤與鏡筒定位盤5通過螺栓連接。

第二光電傳感器7和第三光電傳感器11中心的連線與橫軸6平行，橫軸6的中心設(shè)有立方體601，橫軸6貫穿立方體601，所述立方體601頂面設(shè)有鍵槽，立方體601的中心設(shè)螺紋通孔，頂部連接件14的底軸與立方體601通過定位鍵連接，并用螺栓從立方體601的螺紋通孔旋入定位鍵和頂部連接件14的底軸內(nèi)。

橫軸6的兩端均設(shè)有一個橫軸電機8，橫軸6的兩端分別通過聯(lián)軸器與橫軸電機8的電機軸連接，橫軸電機8設(shè)于縱架9內(nèi)。

縱軸電機12的電機軸通過聯(lián)軸器與縱軸13的一端連接，縱軸13的另一端與托板10的中心連接，托板10的兩端均設(shè)有一個縱架9，縱架9的頂端設(shè)有用來定位固定橫軸電機8的凹槽，凹槽的大小，根據(jù)所選橫軸電機的尺寸決定，遵循便于安裝，定位準確的原則。凹槽的底部設(shè)有通孔，用來散熱。

控制器與橫軸電機8、縱軸電機12、第一光電傳感器1、第二光電傳感器7和第三光電傳感器11電連接。

本發(fā)明的工作原理：

本發(fā)明控制器的采集第一光電傳感器1、第二光電傳感器7和第三光電傳感器11的電壓值，首先比較第二光電傳感器7和第三光電傳感器11的電壓值，當(dāng)?shù)诙怆妭鞲衅?的電壓值較大時，控制器發(fā)送命令，調(diào)整縱軸電機12向第二光電傳感器7的方向運轉(zhuǎn)，反之，調(diào)整縱軸電機12向第三光電傳感器11的方向運轉(zhuǎn)再比較再調(diào)整，當(dāng)?shù)诙怆妭鞲衅?第三光電傳感器11的電壓差低至允許的誤差范圍內(nèi)時，停止調(diào)整。

可以這樣理解其定位過程：定義第二光電傳感器7和第三光電傳感器11的對稱面為bc，第一光電傳感器1和第二光電傳感器7的對稱面為ab，定義第一傳感器1的中心位置為a、第二光電傳感器7的中心位置為b，第三光電傳感器11的中心位置為c。則由于太陽光光線為平行光，通過調(diào)整縱向電機12，即可使太陽光與對稱面bc或者平行或者處于bc平面內(nèi)。再通過同樣的方法，比較第一傳感器1和第二光電傳感器7的電壓，當(dāng)?shù)谝粋鞲衅?的電壓值較大時，控制器發(fā)送命令，調(diào)整橫軸電機8向第一傳感器1的方向運轉(zhuǎn)，反之，調(diào)整橫軸電機8向第二光電傳感器7的方向運轉(zhuǎn)再比較再調(diào)整。在比較第一傳感器1和第二光電傳感器7的電壓值時，該結(jié)構(gòu)滿足第二光電傳感器7和第三光電傳感器11的電壓值相等。當(dāng)?shù)谝粋鞲衅?和第二光電傳感器7的電壓值相等時候，第一傳感器1、第二光電傳感器7和第三光電傳感器11三個傳感器的電壓值也完全相等，此時太陽光的直射方向位于三角形abc中心處，完成追蹤。

圖9給出出ab、bc平面與第一傳感器1、第二光電傳感器7和第三光電傳感器11組成的三角形abc的位置關(guān)系示意圖。即此步驟通過調(diào)整橫軸電機8，使得太陽在abc平面內(nèi)的投影位于等邊三角形abc的中心處。從而使太陽光直射abc平面的方向與三個光電傳感器的表面均呈現(xiàn)45°夾角，三個光電傳感器電壓值均相等。由此可見，本發(fā)明采用三個光電傳感器實現(xiàn)了高精定位的功能，除了能夠減少傳感器、硬件電路及軟件設(shè)計從而降低產(chǎn)品成本以外，還能夠減少傳感器之間性能偏差而引起的定位誤差。

本實施例中在鏡筒4軸線上的通孔內(nèi)設(shè)有聚焦透鏡，鏡筒定位盤5的中心有光纜通過，經(jīng)過聚焦透鏡的聚焦作用，使陽光匯聚到一點，并進入傳導(dǎo)光纜，可用于光纖傳光，進而實現(xiàn)光纖照明。

本實施例可不通過不采用聚焦透鏡，將頂部連接件14頂端圓盤上表面安裝太陽能電池板，可始終獲得最強光照，大大提高了太陽能電池板的發(fā)電量。

所述實施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式，但本發(fā)明并不限于上述實施方式，在不背離本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見的改進、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。