专利名称：太阳角度追踪装置及太阳能装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子技术。
背景技术：
能源和生态的双重危机迫使各国政府通过法规和政策强力推动可再生能源的快 速发展，太阳能是清洁能源，太阳能发电必将逐渐成为未来电力的主要来源，但是太阳能的 分散性，方向性和不稳定性，使得人们获取太阳能的转换效率不够理想。现有技术中，有计 算机编程模拟太阳运行轨迹跟踪方式和简单的时钟跟踪方式，它们分别存在的缺陷是系统 复杂，成本高，存在累积误差，受天气、季节、和地理位置影响。其中，计算机编程模拟跟踪方 式需要考虑地理位置的差异，需要辅以准确的经纬度坐标，时钟追踪方式的准确性更低。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种能够自动的准确跟踪太阳方位的技 术。本实用新型解决所述技术问题采用的技术方案是，太阳角度追踪装置，包括外壳、 高度角信号采集电路、方位角信号采集电路和休眠/返回电路，其特征在于，还包括高度角信号比较电路，与高度角信号采集电路连接，用于将高度角模拟信号变换 为方波信号并输出到高度角电机驱动电路，高度角信号比较电路包括施密特触发器；方位角信号比较电路，与方位角信号采集电路连接，用于将方位角模拟信号变换 为方波信号，方位角信号比较电路包括施密特触发器；方位角信号采集电路、方位角信号比较电路和休眠/返回电路顺次连接。休眠/返回电路包括由光敏元件和放大电路构成的第一光敏放大电路和选择输 出电路；选择输出电路的控制端接第一光敏放大电路，两个选择输入端分别接方位角信号 比较电路的输出点和低电平，选择输出电路的输出端接方位角电机驱动电路。所述第一光 敏放大电路包括施密特触发器。所述外壳的上部为梯形台结构，下部为矩形体结构，梯形台的两个相对侧面及顶
面设置有窗口。或者，所述外壳上部纵剖面为左右对称的弧形，沿弧线设置有窗口。本实用新型还提供带有上述太阳角度追踪装置的太阳能装置，例如利用太阳能的 发电或者热利用装置。本实用新型的有益效果是，克服了目前现有技术存在的诸多缺点，搜寻范围宽，跟 踪精度高，且不受天气、季节、和地理位置影响，制造成本低，安装使用更方便。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步的说明。
图1是本实用新型的电路结构框图。箭头以后为相应的电机驱动电路。[0015]图2是实施例的电路图。图中，A点为第一连接点，B点为第二连接点，C点为第三 连接点，D点为第四连接点。图3是实施例的外壳结构示意图，其中a为左视图，b为右视图，c为前视图，d为 后视图，e为俯视图。图4为实施例的采集方位角的4个光敏电阻的纵向排列示意图。图5为实施例的7个光敏电阻的水平排列示意图。其中，G3为休眠/返回电路的 光敏电阻，G4、G5为高度角信号采集电路的光敏电阻。
具体实施方式
参见图1-5。本说明书相关名词定义基准法线本实用新型系用于太阳能装置追踪太阳轨迹，保持太阳能装置的受光 面垂直于太阳光线，故本说明书所称的基准法线是垂直于太阳能装置的受光面的直线。电平本实用新型所称的高电平是指高于Ov的电源电平，低电平是指低于Ov的电源电 平，实施例中，高电平为+12V，低电平为-12V。本实用新型包括外壳、高度角信号采集电路、方位角信号采集电路和休眠/返回 电路，还包括高度角信号比较电路，与高度角信号采集电路连接，用于将高度角模拟信号变换 为方波信号并输出到高度角电机驱动电路，高度角信号比较电路包括施密特触发器；方位角信号比较电路，与方位角信号采集电路连接，用于将方位角模拟信号变换 为方波信号，方位角信号比较电路包括施密特触发器；方位角信号采集电路、方位角信号比较电路和休眠/返回电路顺次连接。方位角信号采集电路包括第一光敏电阻G1A、第二光敏电阻G1B、第三光敏电阻 G2A、第四光敏电阻G2B ；方位角信号比较电路包括第一运放UlA和MOS管Vl ；其中，光敏电阻GlA和光敏 电阻GlB并联于A、B点之间，第三光敏电阻G2A和第四光敏电阻G2B并联于地电平和B点 之间，B点接第一运放UlA的正向端，第一运放UlA的反向端接第一参考电平，第一运放UlA 的输出端为C点，B点通过第五电阻R5接C点，C点通过第四电阻R4接A点，第一运放UlA 的正电源端接高电平，负电源端接地电平；所述A点为高电平点。高度角信号采集电路包括串联于A、D两点之间的第六光敏电阻G4和第七光敏电 阻G5，二者的连接点作为输出点，接高度角信号比较电路；高度角信号比较电路包括带有 施密特触发器的施密特光耦、正向电平放大器和反向电平放大器，正向电平放大器和反向 电平放大器分别与两个施密特光耦的输出端连接，并分别连接到高度角电机驱动电路，所 述A点为高电平点，所述D点为低电平点。高度角信号比较电路包括第二运放U2A，第二运放U2A的正电源端接高电平，负电 源端接低电平，正向输入端接第二参考电平，负向输入端接第十二电阻R12;负向输入端通 过第十三电阻R13接输出端；正向电平放大器包括MOS管V2 ；反向电平放大器包括MOS管 V3。
5[0032]休眠/返回电路包括由光敏元件和放大电路构成的第一光敏放大电路和选择输 出电路；选择输出电路的控制端接第一光敏放大电路，两个选择输入端分别接方位角信号 比较电路的输出点和低电平，选择输出电路的输出端接方位角电机驱动电路。所述第一光 敏放大电路包括施密特触发器。选择输出电路采用继电器K1，K1-1为继电器的常开/常闭 电路。本实用新型的第一、第二参考电平可由可调电阻提供。所述高度角信号采集电路包括第六光敏电阻G4、第七光敏电阻G5，二者的受光面 夹角的角平分线为基准法线；方位角信号采集电路包括第一光敏电阻G1A、第二光敏电阻G1B、第三光敏电阻 G2A、第四光敏电阻G2B，其中，第二光敏电阻光敏电阻G1B、第四第一光敏电阻G2B的受光面 夹角的角平分线为基准法线；第一光敏电阻G1A、第三光敏电阻G2A的受光面夹角的角平分线为基准法线；第一光敏电阻G1A、第三光敏电阻G2A设置于感光阱内，第二光敏电阻G1B、第四光 敏电阻G2B设置于感光阱外；所述外壳的上部设置有透光窗口，感光阱为外壳内窗口以下的部分。所述外壳的上部为梯形台结构，下部为矩形体结构，梯形台的两个相对侧面及顶
面设置有窗口。本实用新型用于采集方位角信息的光敏电阻分为两组，每组两个，同一组的两个 光敏电阻分设于感光阱内外。具体的说，第一光敏电阻G1A、第三光敏电阻G2A设置于感光 阱内，第二光敏电阻G1B、第四光敏电阻G2B设置于感光阱外；这样设置的原因是，感光阱外 的光敏电阻具有较宽的感光区域，有利于在初始状态下在较宽范围内寻找太阳的方向，感 光阱内的光敏电阻的感光区域较为有限，有利于提高精确度，特别是考虑到天空的光线散 射问题时。外壳也可采用上部纵剖面为左右对称的弧形，沿弧线设置有窗口。本实用新型的工作过程为方位角信号采集电路用于采集东西方向的太阳运动轨迹信息，高度角信号采集电 路用于采集上下方向的太阳运动轨迹信息。在一个周期内，太阳始终自东向西运动，高度分 为日升到正午和正午到日落两个阶段分别变化，休眠/返回电路判断为晚上时，驱动方位 角电机反向运转至初始状态等待日升。
权利要求1.太阳角度追踪装置，包括外壳、高度角信号采集电路、方位角信号采集电路和休眠/ 返回电路，其特征在于，还包括高度角信号比较电路，与高度角信号采集电路连接，用于将高度角模拟信号变换为方 波信号并输出到高度角电机驱动电路，高度角信号比较电路包括施密特触发器；方位角信号比较电路，与方位角信号采集电路连接，用于将方位角模拟信号变换为方 波信号，方位角信号比较电路包括施密特触发器；方位角信号采集电路、方位角信号比较电路和休眠/返回电路顺次连接。
2.如权利要求1所述的太阳角度追踪装置，其特征在于，休眠/返回电路包括由光敏元 件和放大电路构成的第一光敏放大电路和选择输出电路；选择输出电路的控制端接第一光 敏放大电路，两个选择输入端分别接方位角信号比较电路的输出点和低电平，选择输出电 路的输出端接方位角电机驱动电路。
3.如权利要求2所述的太阳角度追踪装置，其特征在于，所述第一光敏放大电路包括 施密特触发器。
4.如权利要求1所述的太阳角度追踪装置，其特征在于，方位角信号采集电路包括第 一光敏电阻(GlA)、第二光敏电阻(GlB)、第三光敏电阻(G2A)、第四光敏电阻(G2B)；方位角 信号比较电路包括第一运放(UlA)；其中，第一光敏电阻(GlA)和第二光敏电阻(GlB)并联 于第一连接点、第二连接点之间，第三光敏电阻(G2A)和第四光敏电阻(G2B)并联于地电平 和第二连接点之间，第二连接点接第一运放(UlA)的正向端，第一运放(UlA)的反向端接第 一参考电平，第一运放(UlA)的输出端接第三连接点，第二连接点通过第五电阻(R5)接第 三连接点，第三连接点通过第四电阻(R4)接第一连接点，第一运放(UlA)的正电源端接高 电平，负电源端接地电平；所述第一连接点为高电平点。
5.如权利要求1所述的太阳角度追踪装置，其特征在于，高度角信号采集电路包括串 联于第一连接点、第四连接点两点之间的第六光敏电阻(G4)和第七光敏电阻(G5)，二者的 连接点作为输出点，接高度角信号比较电路；高度角信号比较电路包括带有施密特触发器 的施密特光耦(U3、U4)、正向电平放大器和反向电平放大器，正向电平放大器和反向电平放 大器与施密特光耦的输出端连接，并分别连接到高度角电机驱动电路，所述第一连接点为 高电平点，所述第四连接点为低电平点。
6.如权利要求5所述的太阳角度追踪装置，其特征在于，所述高度角信号采集电路包 括第二运放(U2A)，第二运放(U2A)的正电源端接高电平，负电源端接低电平，正向输入端 接第二参考电平，负向输入端接第十二电阻(R12)；负向输入端通过第十三电阻(R13)接输 出端；正向电平放大器包括第二 MOS管(V2)；反向电平放大器包括第三MOS管(V3)。
7.如权利要求1所述的太阳角度追踪装置，其特征在于，所述高度角信号采集电路包 括第六光敏电阻(G4)、第七光敏电阻(G5)，二者的受光面夹角的角平分线为基准法线；方位角信号采集电路包括第一光敏电阻(GlA)、第二光敏电阻(GlB)、第三光敏电阻 (G2A)、第四光敏电阻(G2B)，其中，第二光敏电阻(GlB)、第四光敏电阻(G2B)的受光面夹角的角平分线为基准法线；第一光敏电阻(GlA)、第四光敏电阻(G2A)的受光面夹角的角平分线为基准法线；第一光敏电阻(GlA)、第三光敏电阻(G2A)设置于感光阱内，第二光敏电阻(GlB)、第四 光敏电阻(G2B)设置于感光阱外；所述外壳的上部设置有透光窗口，感光阱为外壳内窗口以下的部分。
8.如权利要求7所述的太阳角度追踪装置，其特征在于，所述外壳的上部为梯形台结 构，下部为矩形体结构，梯形台的两个相对侧面及顶面设置有窗口。
9.如权利要求7所述的太阳角度追踪装置，其特征在于，所述外壳上部纵剖面为左右 对称的弧形，沿弧线设置有窗口。
10.带有权利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9所述的太阳角度追踪装置的太阳能装置。
专利摘要太阳角度追踪装置及太阳能装置，涉及电子技术。本实用新型包括外壳、高度角信号采集电路、方位角信号采集电路和休眠/返回电路，其特征在于，还包括高度角信号比较电路，与高度角信号采集电路连接，用于将高度角模拟信号变换为方波信号并输出到高度角电机驱动电路，高度角信号比较电路包括施密特触发器；方位角信号比较电路，与方位角信号采集电路连接，用于将方位角模拟信号变换为方波信号，方位角信号比较电路包括施密特触发器；方位角信号采集电路、方位角信号比较电路和休眠/返回电路顺次连接。本实用新型的有益效果是，克服了目前现有技术存在的诸多缺点，搜寻范围宽，跟踪精度高，且不受天气、季节、和地理位置影响，制造成本低，安装使用更方便。
文档编号G05D3/10GK201788415SQ20102011070
公开日2011年4月6日 申请日期2010年2月9日 优先权日2010年2月9日
发明者郭忠文 申请人:郭忠文