双轴液压式全景太阳能自动跟踪装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种双轴液压式全景太阳能自动跟踪装置，其特征是采用液压传动、结构对称分布、通过电磁换向阀控制液压缸和液压马达的运动从而控制水平和竖直两个维度的运动，进而实现太阳的全景跟踪，其可提高太阳能发电率比固定位置太阳能电池多约20%。
【专利说明】双轴液压式全景太阳能自动跟踪装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能领域，是一种可以跟踪太阳位置不断而跟踪太阳的太阳板承载体，发明采用液压传动具有稳定性高和承载能力强等特点，可适用于大型发电厂，小型家用太阳能采集等众多场所。
【背景技术】
[0002]现在太阳能采集大多数是安置式太阳能采集板，不能转动跟踪太阳，当太阳光入射角改变的时候采集率也随之改变，采集率不高。因此，我们有必要提高太阳采集率，设计这种太阳能跟踪装置。
[0003]当前，市场太阳能跟踪装置大多采用步进电机驱动，齿轮传动，传动扭矩较小，不适用大型装置。
【发明内容】
[0004]为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种双轴液压式全景太阳能自动跟踪装置，本发明采用液压传动，液压传动具有功率密度大、负载能力强、工作平稳等优点，适用于大型太阳能追踪设备。
[0005]本发明采用了下述技术方案。一种双轴液压式全景太阳能自动跟踪装置，包括水平旋转云台、主支撑杆、轴承、支撑杆、底座、太阳能板支撑架、液压马达和竖直转动机构，其特征是水平旋转云台通过支撑杆固定在底座上，水平旋转云台上安装轴承，主支撑杆的下端固定在轴承上，主支撑杆的上端活动连接太阳能板支撑架，水平旋转云台上还安装竖直转动机构，竖直转动机构连接太阳能板支撑架，水平旋转云台下方安装液压马达，水平旋转云台通过液压马达驱动。
[0006]所述竖直转动机构由两个滑块、两根导轨、两个液压缸、两个曲柄和液压缸托台构成，液压缸托台连接水平旋转云台，两根导轨分别固定在液压缸托台的左右两边，导轨上设有滑块；曲柄的一端连接滑块，另一端连接太阳能板支撑架；液压缸托台的中间安装轴承，轴承的左右分别安装液压缸，液压缸连接滑块。
[0007]进一步，所述水平旋转云台由为一个内齿轮、一个小齿轮、两个大齿轮、连接套筒、大托台、推力轴承、小托台、联轴器构成，内齿轮设置在大托台上，小齿轮、和大齿轮通过轴固定在大托台上，液压马达通过联轴器与小齿轮连接，小齿轮通过大齿轮减速，带动内齿轮转动，内齿轮与连接套筒通过螺栓相连，连接套筒连接液压缸托台，从而带动上面机构转动，连接套筒内的小托台通过支撑杆固定在大托台上，推力轴承与小托台配合中间安装主支撑杆。当液压马达带动小齿轮转动，小齿轮传递转动给大齿轮，大齿轮带动内齿轮转动，内齿轮与液压缸托台用连接套筒连接，传递转动。
[0008]进一步优选，所述液压马达和液压缸连接电磁换向阀，电磁换向阀连接单片机，单片机连接设置在太阳能板支撑架上的传感器，单片机连接有实时时钟芯片，实时时钟芯片连接继电器再连接电磁换向阀，单片机连接有人机界面。[0009]用户可在人机界面上通过按钮设置启动时间、采集调整时间、休眠时间，然后启动装置。此时水平旋转云台和竖直转动机构在电磁换向阀的控制下回到初始状态，对着东方太阳升起的地方，此后等待启动时间。在实时时钟芯片的帮助下，电磁换向阀将按时启动，此时通过控制继电器开断从而控制电磁换向阀使水平旋转云台和竖直转动机构运动，传感器将各光敏传感点的阻值采集发送给单片机判断运转方案后，单片机通过控制电磁换向阀的通断，实现控制液压马达和液压缸的运动，从而带动水平旋转云台和竖直转动机构的运动，进而完成太阳自动跟踪。
[0010]本发明的有益效果:可根据太阳位置的不断变化跟踪太阳，对准太阳，提高太阳采集板采集效率，有实时功能，当夜晚时，装置停止自动定时检测进入休眠，白天时则继续定时检测，这样可以减小装置功耗。应用该装置可提高太阳能发电率比固定位置太阳能电池多约20%，且装置简单易于实现，具有非常大的实用价值，与市场同类产品比可提供更大承载能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本发明的整体结构示意图。
[0012]图2为本发明所述竖直转动机构上部的结构示意图。
[0013]图3为本发明所述竖直转动机构下部的结构示意图。
[0014]图4为本发明所述水平旋转云台的结构简图。
[0015]图5为本发明所述水平旋转云台的剖视图。
[0016]图中1-滑块，2-导轨，3-曲柄，4-液压缸，5-内齿轮，6_大齿轮，7_小齿轮，8_连接套筒，9-大托台，10-推力轴承，11-小托台，12-联轴器，13-液压马达，14-太阳能板支撑架，15-主支撑杆，16-轴承，17-水平旋转云台，18-支撑杆，19-底座。
【具体实施方式】
[0017]如图1、图2和图3所示，一种双轴液压式全景太阳能自动跟踪装置，包括水平旋转云台(17)、主支撑杆(15)、轴承(16)、支撑杆(18)、底座(19)、太阳能板支撑架(14)、液压马达(13)和竖直转动机构，所述竖直转动机构由两个滑块(I)、两根导轨(2)、两个液压缸
(4)、两个曲柄(3)和液压缸托台构成，其特征是水平旋转云台(17)通过支撑杆(18)固定在底座(19)上，水平旋转云台(17)上安装轴承(16)，主支撑杆(15)的下端安装在水平旋转云台(17)上，主支撑杆(15)的上端活动连接太阳能板支撑架(14)，水平旋转云台(17)下方安装液压马达(13)，水平旋转云台(17)通过液压马达(13)驱动；液压缸托台连接水平旋转云台(17)，两根导轨(2)分别固定在液压缸托台的左右两边，导轨(2)上设有滑块(I);曲柄(3)的一端连接滑块(1)，另一端连接太阳能板支撑架(14);液压缸托台的中间安装轴承
(16)，轴承(16)的左右分别安装液压缸(4)，液压缸(4)连接滑块(I)。左右液压缸(4)是一推一拉对称运动的，当右侧液压缸(4)上推时活塞杆推动右侧滑块(I)在导轨(2)上向上运动，从而滑块(I)带动曲柄(3)向上支撑摆动，由于结构对称的左侧则是向下，所以运动使得太阳能支撑架(14)向左侧转动，反之向右转动，实现太阳能板竖直维度的运动。
如图4、图5所示,所述水平旋转云台(17)由为一个内齿轮(5)、一个小齿轮(7)、两个大齿轮(6)、连接套筒(8)、大托台(9)、推力轴承(10)、小托台(11)、联轴器(12)构成，内齿轮(5)设置在大托台(9)上，小齿轮(7)、和大齿轮(6)通过轴固定在大托台(9)上，液压马达(13)通过联轴器(12)与小齿轮(7)连接，小齿轮(7)通过大齿轮(6)减速，带动内齿轮(5 )转动，内齿轮(5 )与连接套筒(8 )通过螺栓相连，连接套筒(8 )连接液压缸托台，从而带动上面机构转动，连接套筒(8)内的小托台(11)，通过支撑杆(18)固定在大托台(9)上，推力轴承(10)与小托台(11)配合中间安装主支撑杆(15)。当液压马达(13)带动小齿轮转动(7 )，小齿轮(7 )传递转动给大齿轮(6 )，大齿轮(5 )带动内齿轮(5 )转动，内齿轮(5 )与液压缸托台用连接套筒(8)连接，传递转动。
[0018]所述液压马达(13)和液压缸(4)连接电磁换向阀，电磁换向阀连接单片机，单片机连接设置在太阳能板支撑架(14)上的传感器，单片机连接有实时时钟芯片，实时时钟芯片连接继电器再连接电磁换向阀，单片机连接有人机界面。
[0019]本发明采用超低功耗单片机STC89C52做微处理器，使用实时时钟芯片PCF8563实时控制机构运动，有效提高太阳能利用率。
[0020]本发明的控制方法，包括:
I)在人机界面上设置启动时间、采集调整时间、休眠时间，至此整个装置将在实时时钟芯片的设置下高效工作。
[0021]2)水平旋转云台(17)和竖直转动机构调整至初始状态，使水平方向调整对着东面，竖直翻转至最大程度斜对东面，此后休眠等待启动时间。
[0022]3)设置的启动时间到，通过继电器控制三相四通电磁换向阀调整水平旋转云台
(17)和竖直转动机构，如果启动时间未到返回步骤2)，否则，进入步骤4)。
[0023]4)传感器跟随装置调整至满足条件:①左侧光敏传感点阻值与右侧光敏传感点R1=R2，②前面光敏传感点与后光敏传感点R3=R4，③上光敏传感点大于底面光敏传感点即R5>R6，条件达成进入步骤5)，否则继续调整至满足条件。
[0024]5)此时装置已调整至正对太阳的位置，紧固机构使太阳能电板工作蓄电，等待采集调整周期，周期一到进入步骤6)，否则，继续等待。
[0025]本发明的控制方法的工作过程如下:
用户可在人机界面上通过按钮设置启动时间、采集调整时间、休眠时间，然后启动装置。此时装置在电磁换向阀的控制下回到初始状态，对着东方太阳升起的地方，此后等待启动时间。在实时时钟芯片的帮助下，装置将按时启动，此时通过控制继电器开断从而控制电磁换向阀使水平旋转云台(17)和竖直转动机构运动，在装置上的传感器将各光敏传感点的阻值采集至单片机。使各光敏传感点满足上述步骤4)中条件①②③，此时紧固装置，进行蓄电。此后等待采集调整周期，在实时时钟芯片的帮助下，每到一个周期调整装置一次，使装置尽最大可能地提高太阳利用率。同时每次周期一到就与休眠时间进行比对，如果没到休眠周期则继续工作，如果到了休眠周期则表示完成一天的太阳能采集，便回至初始设置，进入休眠待机状态。等待第二天的启动时间，便可重新工作。
[0026]太阳能追踪系统为定时检测，在实时时钟下间隔一定时间(这个时间可在控制器设定)对太阳能电池板进行光敏传感点的比较，寻找最佳对光点。
[0027]同时，该装置内有实时功能，当夜晚时，装置停止自动定时检测进入休眠，白天时则继续定时检测，这样可以减小系统功耗。应用本发明可提高太阳能发电率比固定位置太阳能电池多约20%，且装置简单易于实现，具有极大的实用价值。
【权利要求】
1.一种双轴液压式全景太阳能自动跟踪装置，包括水平旋转云台、主支撑杆、轴承、支撑杆、底座、太阳能板支撑架、液压马达和竖直转动机构，其特征是水平旋转云台通过支撑杆固定在底座上，水平旋转云台上安装轴承，主支撑杆的下端固定在轴承上，主支撑杆的上端活动连接太阳能板支撑架，水平旋转云台上还安装竖直转动机构，竖直转动机构连接太阳能板支撑架，水平旋转云台下方安装液压马达，水平旋转云台通过液压马达驱动。
2.根据权利要求1所述的双轴液压式全景太阳能自动跟踪装置，其特征是所述竖直转动机构由两个滑块、两根导轨、两个液压缸、两个曲柄和液压缸托台构成，液压缸托台连接水平旋转云台，两根导轨分别固定在液压缸托台的左右两边，导轨上设有滑块；曲柄的一端连接滑块，另一端连接太阳能板支撑架；液压缸托台的中间安装轴承，轴承的左右分别安装液压缸，液压缸连接滑块。
3.根据权利要求1所述的双轴液压式全景太阳能自动跟踪装置，其特征是所述水平旋转云台由为一个内齿轮、一个小齿轮、两个大齿轮、连接套筒、大托台、推力轴承、小托台、联轴器构成，内齿轮设置在大托台上，小齿轮、和大齿轮通过轴固定在大托台上，液压马达通过联轴器与小齿轮连接，小齿轮通过大齿轮减速，带动内齿轮转动，内齿轮与连接套筒通过螺栓相连，连接套筒连接液压缸托台，连接套筒内的小托台通过支撑杆固定在大托台上，推力轴承与小托台配合中间安装主支撑杆。
4.根据权利要求2或3所述的双轴液压式全景太阳能自动跟踪装置，其特征是所述液压马达和液压缸连接电磁换向阀，电磁换向阀连接单片机，单片机连接设置在太阳能板支撑架上的传感器，单片机连接有实时时钟芯片，实时时钟芯片连接继电器再连接电磁换向阀，单片机连接有人机界面。
【文档编号】G05D3/20GK104020790SQ201410197443
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年5月12日 优先权日:2014年5月12日
【发明者】李小兵, 李仁浩, 刘松, 石志新, 刘佳川, 杨帆, 杨起 申请人:南昌大学