一种太阳能热水器槽式集热器智能跟踪仪的制作方法

本发明属于太阳能集热设备技术领域，尤其涉及一种太阳能热水器槽式集热器智能跟踪仪。

背景技术：

太阳能槽式集热器是指利用槽式抛物面聚光镜将太阳光聚焦到集热管上产生高温，加热管内工质（水、导热油或者熔融盐），产生热量，然后用于发电、制冷空调、采暖、海水淡化等生产和生活领域。

太阳能槽式集热器是一种将太阳的辐射能转换为热能的设备。由于太阳能比较分散，必须设法把它集中起来，所以集热器是各种利用太阳能装置的关键部分。

太阳能作为一种清洁无污染的能源，开发前景十分广阔，然而它存在间歇性，光照方向和强度随时间不断变化的问题，这就对太阳能的收集和利用装置提出了更高的要求，目前很多太阳能集热器排列基本上是固定的不能充分利用太阳能源，集热量低。槽式太阳能集热器是利用开口5.76m的抛物面镜将阳光聚焦成为70mm的光带。如果不能有良好的跟踪装置就会导致集热装置效率的下降甚至失效。目前有些产品介绍可以实现抛物面对太阳移动的同步跟踪，但跟踪装置结构复杂、价格昂贵、抗风干扰能力差、不易安装、可靠性较低，不适合长时间在恶劣环境下工作。

技术实现要素：

本发明是针对以往跟踪结构的不足，提出了一套新型的跟踪系统。智能化，全自动化，安装方便，不易损坏，整个系统智能数据采集分析，配合简单的机械传动，减去了复杂的倾角传感器，接近开关等易损坏的精密传感器，具有免维护，故障率低等优点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，该槽式集热器智能跟踪仪包括聚光集热系统，双轴传动系统，光源感应系统，智能控制系统，远程数据传输系统。

所述双轴传动系统包括槽式集热器支架，底座和步进电机，所述的槽式集热器固定在不锈钢支架上，支架由齿轮连接第一步进电机，第一步进电机可以使槽式集热器在东西方向上-145°～145°范围内旋转，所述第一步进电机固定于不锈钢底座上，不锈钢底座连接于第二步进电机，第二步进电机可以使底座在南北方向上-47～+47°范围内旋转，两个步进电机机构分别作用于东西向、南北向的调整与控制。两个步进电机实现全方位跟踪太阳行踪。

所述光源感应系统包括四个镜筒感光器，分布集热器的四个角，所述镜筒感光器包括凸透镜，吸光筒和三个光敏原件，所述镜筒感光器采用五象限光电转换原理，顶面是凸透镜，中间是吸光筒，下面是三个排布的光敏原件，分别为居中，东侧，北侧三个方位，所述光敏原件采用光敏二极管，二极管设计于光电采集电路。

所述智能控制系统，采用stc工业级单片机作为控制核心，所述控制核心单片机接受光源感应系统提供的光源强度信号，驱动铁电存储器fm24w256，读取预存储的视日轨迹跟踪公式数据，驱动万年历始终芯片ds1302，高精度单线温度传感器ds18b20,所述的单片机连接max485通讯芯片，通讯工业级七寸mcgs人机界面触摸屏。所述的mcgs触摸屏动态显示当前设备运行状态，故障提示，采集的光照强度等数据。所述的通讯芯片可连接个人电脑，安装mcgs软件、实现一对多集中管理控制。

所述远程数据传输系统采用济南有人物联网技术有限公司的gprs无线通讯模块，所述gprs无限通讯模块可以连接手机app软件，可以联机以太网。可以实现偏远山区，人源稀少的草原、荒漠的集热器设备的通讯，实时通讯，上传运转情况，故障报警，集散控制等远程监控。

优选的，所述集热器支架设有两个精密步进电机。

优选的，所述集热器四个角设有四个镜筒感光器，所述的镜筒感光器设有三个光敏二极管，对比光照实现光线精准跟踪。

优选的，所述的智能控制系统设有工业级低功耗超强抗干扰单片机。

优选的，所述的单片机内编写有智能控制程序。

优选的，所述控制系统设有铁电存储器fm24w256。

优选的，所述控制系统设有万年历时钟芯片。

优选的，所述控制系统设有温度传感器。

优选的，所述的单片机连接远程通讯模块。可以实现远程、集中控制。

本发明的有益效果：

通过单片机采集光照强度对比信号，参考视日轨迹跟踪公式数据，根据当时季节、时间当前环境温度，智能控制步进电机驱动电路，从而控制步进电机双轴传动系统进行追日跟踪。

本发明中光敏传感器安装方便，不易损坏，整个系统智能数据采集分析，配合简单的机械传动，减去了复杂的倾角传感器，接近开关等易损坏的精密传感器，具有免维护，故障率低等优点。本发明用全电路双轴自动跟踪方式，跟踪精度高，成本却很低；

本发明采用四组光电传感器识别光照强度，根据智能数据记忆，识别阴天及夜晚，智能控制，阴天夜晚自动停止工作，既节省了电能，又减小了机械部分的磨损；

本发明根据万年历时钟，智能判断傍晚，使跟踪装置在傍晚光线变暗时自动返回到初始状态，便于次日凌晨重新对太阳进行跟踪；电路简单，智能稳定。

附图说明

下面结合附图详细说明本发明的实施例

图1为本发明的外形示意图

图2为本发明镜筒感光器结构实际图

图3为本发明镜筒感光器光敏二极管排布

图4为本发明镜筒感光器正对太阳状态

图5为本发明镜筒感光器太阳南移的状态

图6为本发明镜筒感光器太阳西移的状态

图中：1、镜筒感光器2、槽式太阳能集热器3、不锈钢支架4、第一步进电机5、南北方向啮合变速齿轮6、传动丝杠7、旋转销轴8、步进电机29、东西方向变速齿轮10、控制系统箱11、触摸屏12、支架13、透镜14、第一光敏二极管15、第二光敏二级管吸光板。

具体实施方式

如图1所示，镜筒感光器1及其其他四个镜筒感光器，接收太阳光照强度信号，对比分析传输信号给控制系统10，控制系统10根据采集的信号、视日轨迹跟踪公式及其当时季节时间控制步进电机8东西方向转动，步进电机8传动9减速齿轮控制不锈钢支架3东西方向转动，控制系统10控制步进电机4，南北方向转动，步进电机4转动带动，5啮合齿轮带动丝杠6螺旋旋转，从而调节南北方向角度。步进电机4和步进电机8在控制系10的控制下准确的跟踪太阳轨迹。

如图2、3、4、5，太阳光经过透镜13，进入镜筒中经过折射聚焦，照射到第一光敏二极管14上，第一光敏二极管14经过对光照强度采集记录，同时控制系统采集第二光敏二极管15的光照强度，如果第二光敏二极管15的光照强度对比第一光敏二极管14差异在一定范围内，说明太阳向南移动，直到第二光敏二极管15，光照强度大于第一光敏二极管14时，驱动第一步进电机4转动，同理对东西方向进行控制。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种太阳能热水器槽式集热器智能跟踪仪，属于太阳能集热设备技术领域。该槽式集热器智能跟踪仪包括聚光集热系统，双轴传动系统，光源感应系统，智能控制系统，远程数据传输系统。通过单片机采集光照强度对比信号，参考视日轨迹跟踪公式数据，根据当时季节、时间当前环境温度，智能控制步进电机驱动电路，从而控制步进电机双轴传动系统进行追日跟踪。

技术研发人员：邢作新;钱启伟;高桐;刘长城
受保护的技术使用者：山东龙光天旭太阳能有限公司
技术研发日：2017.06.16
技术公布日：2017.09.15