专利名称：太阳能热水器集热器自动跟踪阳光的方法
技术领域：
本发明涉及一种采用光传感器将差分电信号放大采样后控制电机通过齿轮传动使太阳能热水器集热器实现自动跟踪阳光的安装方法。
太阳能热水器是利用太阳光辐射能转换成热能，使水加热升温保温的装置。选择太阳能热水器主要关注两个问题，一是热效率；二是安装技术。目前普遍采用的安装技术是将集热器与保温贮水箱一体固定角度安装于楼顶。这种安装不易随时调节集热器受光角度，太阳能利用不充分。现在由于绒面柔性金属材料热水器集热器分体安装技术已经成熟，如已申请中国专利的00111028.4号和00214876.5号，对集热器可单独进行安装，这就为集热器受光角度控制提供了技术基础。众所周知，由于太阳能热水器集热器固定角度安装，使太阳光不能时时垂直入射到集热器上而造成实际受光面积减少，使部分太阳能因光的反射散失，太阳能利用率降低，难以最大限度地吸收阳光，在太阳光充足地区浪费许多绿色能源。
本发明的目的在于克服现有太阳能热水器集热器固定位置和方向安装接受太阳光线时间短，吸收率低，从而导致热效应差的缺点，设计一种利用光传感器将差分电信号放大采样后控制电机带动齿轮传动机构实现使太阳能热水器集热器之受光面能始终保持在与太阳光射线垂直的方向，而使吸收光的效率达到最佳，集热效果最好。
为了实现上述发明目的，本发明光传感器由二只光电管对称安装在中间制有光隔板的透明盒体内构成；将光传感器安装在集热器的受光面中间方位，并保证其在太阳光处于正射方位时两只光电管的输出电信号相同，而太阳光处于偏射方位时，两只光点管的输出电信号形成差分电信号为控制集热器受光面的转向提供电信号源；先将传感器产生的差分电信号经差分放大电路放大处理后形成脉冲电信号，再经驱动电路控制执行电机工作，执行电机与驱动轮轴装置和热水器集热器形成联动系统，实现由传感器为源信号的集热器受光面自动跟踪与太阳光射线正对的效果。
本发明由于采用电子控制集热器受光面的自动跟踪阳光的直射，与现有技术相比，具有设计新颖，原理可靠，集热效率高，安装使用方便等突出优点。
本发明的实施是利用光传感器即采用双侧光电对管，中间安装挡光隔板后分装于透明盒体内构成的能产生差分电信号的单元；阳光入射时，两侧光电管受光强度不同，形成光电流输出不同。将光电对管及挡光板用透明塑料外壳封装安装在集热器正面，由于集热器受光面南向安装，当上午太阳光从偏东方向照射时，左侧光电管受光强度大，右侧光电管由于挡光隔板遮挡，受光强度弱，使两侧光电管输出光电流强度不同，产生差分电信号，将差分信号输入电压比较器产生控制脉冲，驱动工作电机正转，带动齿轮传动使集热器整体转向，当集热器平面转至与太阳光垂直时，双侧光电对管受光强度相同，工作电机停转。下午太阳光从偏西方向入射，右侧光电管受光强度强，而左侧光电管由于挡光隔板遮挡，受光强度弱，产生差分电信号，经过放大采样输出，驱动工作电机逆转，带动齿轮传动使集热器转向，直转至集热器平面与太阳光垂直时停止，实现自动跟踪技术的完成。
该项新技术方法在太阳光热水器集热器上应用后，可使热水器集热器受光平面始终与入射太阳光保持垂直或接近垂直，增加实际受光面积，最大程度吸收太阳能，有效利用绿色能源，使太阳能热水器热效率增加约10％以上。
权利要求
1.一种采用光传感器将差分电信号放大采样后控制电机传动使太阳能热水器集热器自动跟踪阳光的方法，其特征在于光传感器由二只光电管对称安装在中间制有光隔板的透明盒体内构成；将光传感器安装在集热器的受光面中间方位，当太阳光处于偏射方位时，两只光电管的输出电信号形成差分电信号，为控制集热器受光面的转向提供电信号源，先将传感器产生的差分电信号经差分放大电路放大处理后形成脉冲电信号，再经驱动电路控制执行电机工作，执行电机与驱动轮轴装置和热水器集热器形成联动系统。
全文摘要
本发明涉及一种采用光传感器产生差分电信号控制电机经齿轮传动使太阳能热水器集热器自动跟踪太阳光的方法,其光传感器由二只光电管对称安装在中间制有光隔板的透明盒体内构成;阳光偏射时,输出差分电信号,经电路放大处理后形成脉冲电信号再经驱动电路控制电机,执行电机与驱动轮轴和集热器形成联动,实现集热器之受光面始终与阳光保持垂直,提高集热效率,具有设计新颖,原理可靠,热效率高等优点,是太阳能热水器理想的换代产品。
文档编号F24J2/38GK1335471SQ0012184
公开日2002年2月13日 申请日期2000年7月26日 优先权日2000年7月26日
发明者马萍, 迟宗涛, 陆大荣 申请人:青岛大学