一種用于太陽能電池板的太陽光追蹤裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于太陽能電池板的太陽光追蹤裝置，主要應(yīng)用于太陽能電池板。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能作為一種無污染可再生的綠色能源，相較于煤炭、石油有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，也因此倍受青睞。20世紀(jì)70年代以來，太陽能科技突飛猛進(jìn)，太陽能的應(yīng)用領(lǐng)域也不斷拓展，我國(guó)相對(duì)比較成熟的太陽能技術(shù)包括太陽能光伏技術(shù)和太陽能熱水系統(tǒng)。近年來，太陽能空調(diào)、太陽能路燈等清潔能源器件逐漸步入人們的生活，在工作性能方面初具優(yōu)勢(shì)，生產(chǎn)規(guī)模也日益擴(kuò)大。在此基礎(chǔ)上，為了能提高太陽能的利用效率，各種太陽光追蹤系統(tǒng)接踵而至，但由于系統(tǒng)復(fù)雜不宜推廣或設(shè)備簡(jiǎn)單等各方面的原因，到目前為止都沒有一項(xiàng)成熟的易于推廣的系統(tǒng)。
[0003]為了實(shí)現(xiàn)完全實(shí)時(shí)追蹤，很多雙軸追蹤系統(tǒng)都采用了借助單片機(jī)處理追蹤信號(hào)，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐奶柗轿唤沁M(jìn)行角度調(diào)整的追蹤方案，如遼寧科技學(xué)院的侯長(zhǎng)來教授的《太陽能跟蹤裝置與技術(shù)》一書中就用到了這種思路，這種方法雖然極大提高了太陽能利用效率，但是使系統(tǒng)過于復(fù)雜，不易推廣；還有一些學(xué)者采用機(jī)械追蹤方式，較為典型的如專利號(hào)為CN203630629U的“一種智能的太陽能自動(dòng)跟蹤裝置”，就是通過設(shè)計(jì)特殊方位上的光敏電阻及光敏二極管，測(cè)得太陽方位并作出旋轉(zhuǎn)，這種方法較為簡(jiǎn)單，但需要借助較多光電元件，且對(duì)元器件位置要求較高，因此雖然這些追蹤方式都能實(shí)現(xiàn)高效追蹤，但考慮到生產(chǎn)工藝、成本等方面的原因，對(duì)于推廣應(yīng)用還存在許多不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服傳統(tǒng)固定式太陽能電池板低效率及CPU控制的多角度實(shí)時(shí)跟蹤裝置難以推廣的不足，本發(fā)明提供一種簡(jiǎn)易的、自動(dòng)追蹤的太陽光線方向變化的實(shí)時(shí)追蹤裝置，該裝置通過利用一根細(xì)長(zhǎng)的柱狀全吸管吸收太陽光，對(duì)太陽光入射角度的進(jìn)行監(jiān)測(cè)，利用連個(gè)步進(jìn)電機(jī)分別帶動(dòng)齒輪傳動(dòng)和蝸輪蝸桿傳動(dòng)，控制太陽能電池板的朝向，使太陽能電池板在工作時(shí)能根據(jù)太陽光入射角度的變化實(shí)時(shí)地做出反應(yīng)，使其受光面始終近似垂直于入射光，提高光能利用率。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:在太陽能電池板的受光面上安裝一個(gè)感應(yīng)盒，感應(yīng)方位、俯仰方向上太陽光的存在及角度的變化，利用一根細(xì)長(zhǎng)的全吸管有選擇地吸收太陽光，使只有近似垂直于太陽能電池板的光才能到達(dá)全吸管底部的光電傳感器，根據(jù)光電傳感器輸出電流的大小控制步進(jìn)電機(jī)的工作方式，利用步進(jìn)電機(jī)通過蝸輪蝸桿和齒輪傳動(dòng)，控制太陽能電池板的轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)太陽光直射入感應(yīng)盒內(nèi)的全吸管時(shí)，全吸管底部的傳感器輸出的電流較大，步進(jìn)電機(jī)不工作；當(dāng)太陽光角度發(fā)生變化(太陽光不能垂直入射到太陽能電池板上)，全吸管內(nèi)的光線變?nèi)?，傳感器輸出電流變小，此時(shí)步進(jìn)電機(jī)開始工作，分別通過齒輪傳動(dòng)和蝸輪蝸桿傳動(dòng)，帶動(dòng)太陽能電池板轉(zhuǎn)動(dòng)，以達(dá)到太陽光重新直射電池板的效果。當(dāng)太陽光很弱(如陰雨天氣，或傍晚太陽落下去之后，)感應(yīng)盒幾乎感應(yīng)不到太陽光，旋轉(zhuǎn)支撐系統(tǒng)自動(dòng)歸零，使太陽能電池板受光面轉(zhuǎn)至正東方向，隨后停止工作。太陽光追蹤裝置將會(huì)保持停止工作狀態(tài)，直至有較強(qiáng)的太陽光照射，太陽光追蹤裝置才會(huì)重新啟動(dòng)。
[0006]一種用于太陽能電池板的太陽光追蹤裝置，包括太陽能電池板、感應(yīng)盒、旋轉(zhuǎn)支撐裝置、驅(qū)動(dòng)裝置；所述旋轉(zhuǎn)支撐裝置包括支撐桿、旋轉(zhuǎn)底座、支撐板、環(huán)形支架、中心軸、U型支架；所述驅(qū)動(dòng)裝置包括步進(jìn)電機(jī)1、步進(jìn)電機(jī)II;所述感應(yīng)盒安裝在太陽能電池板的受光面上，用以感應(yīng)太陽能電池板是否接受太陽直射；所述太陽能電池板由所述支撐桿固定在所述支撐板上，所述支撐板安裝在所述旋轉(zhuǎn)底座上，所述旋轉(zhuǎn)底座通過中心軸安裝在所述環(huán)形支架上，所述環(huán)形支架通過連桿安裝在所述U型支架上，所述U型支架固定在墻壁上；所述感應(yīng)盒分別與步進(jìn)電機(jī)I和步進(jìn)電機(jī)II連接，所述步進(jìn)電機(jī)I與所述旋轉(zhuǎn)底座通過蝸輪蝸桿傳動(dòng)連接；所述步進(jìn)電機(jī)II與所述環(huán)形支架通過齒輪傳動(dòng)連接。
[0007]上述方案中，所述連桿一端與環(huán)形支架固定連接，所述連桿另一端與所述U型支架通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
[0008]上述方案中，所述中心軸的兩端與環(huán)形支架通過螺紋連接。
[0009]上述方案中，所述步進(jìn)電機(jī)II的輸出軸上設(shè)有小齒輪，所述小齒輪嚙合大齒輪，大齒輪通過鍵同軸固定在連桿上。
[0010]上述方案中，所述步進(jìn)電機(jī)I的輸出軸與蝸桿過盈配合，所述蝸桿與渦輪嚙合，所述渦輪同軸安裝在所述中心軸上。
[0011]上述方案中，所述感應(yīng)盒包括全吸管、光電傳感器和襯底；所述全吸管的高度H為5cm，半徑R為0.2?lcm，入射到光電傳感器(13)的太陽光方位角的最大改變值Θ與全吸管的高度H和半徑R之間的關(guān)系為:Θ = 2arctan(R/H)。
[0012]本發(fā)明的有益效果是，通過利用感應(yīng)盒對(duì)太陽光線的監(jiān)測(cè)，使兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)分別通過蝸輪蝸桿和齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)太陽能電池板自動(dòng)逐日，相對(duì)于人工調(diào)整的半固定式設(shè)備效率顯著提高，且比單片機(jī)控制雙軸實(shí)時(shí)跟蹤的復(fù)雜跟蹤系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)單，是一種效率與成本的優(yōu)化選擇。
【附圖說明】
[0013]圖1是太陽光追蹤裝置的整體結(jié)構(gòu)圖；
[0014]圖2是驅(qū)動(dòng)部分剖面圖；
[0015]圖3是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0016]圖4是全吸管尺寸與角度關(guān)系圖。
[0017]圖中:1.太陽能電池板2.感應(yīng)盒3.支撐桿4.旋轉(zhuǎn)底座5.支撐板6.環(huán)形支架7.中心軸8.步進(jìn)電機(jī)I 9.U型支架10.墻壁11.太陽光12.全吸管13.光電傳感器14.襯底15.大齒輪16.小齒輪17.步進(jìn)電機(jī)II 18.渦輪19.蝸桿20.連桿。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。
[0019]圖1中，在太陽能電池板I的受光面上安裝感應(yīng)盒2，用以感應(yīng)太陽能電池板是否接受太陽直射。太陽能電池板I由四根支撐桿3固定在支撐板5上，支撐板5安裝在同軸旋轉(zhuǎn)座4上，環(huán)形支架6通過連桿20與U型支架9相關(guān)聯(lián)，連桿20與環(huán)形支架6固定連接，與U型支架9轉(zhuǎn)動(dòng)連接，U型支架9傾斜安裝在墻壁10上，滿足連桿20與地球極軸平行，使環(huán)形支架6繞連桿20轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)底座4圍繞中心軸7在環(huán)形支架6內(nèi)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)接收到工作信號(hào)時(shí)，步進(jìn)電機(jī)18通過蝸輪蝸桿19傳動(dòng)，帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)底座4運(yùn)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)II 17通過齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)環(huán)形支架6轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)撐板5和支撐桿3運(yùn)動(dòng)，使太陽能電池板I在工作時(shí)其受光面始終轉(zhuǎn)向太陽光直射方向。
[0020]在圖2中，步進(jìn)電機(jī)1117的輸出軸上設(shè)有小齒輪16，小齒輪16嚙合大齒輪15，大齒輪15的中心通過鍵同軸固定連桿20，