一种家用太阳光智能二维追踪集热系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能集热系统，具体为一种家用太阳光智能二维追踪集热系统。
【背景技术】
[0002]能源是保障国民经济发展和人民生活水平提高的物质基础，随着我国经济的持续高速增长，传统能源短缺和由此带来的环境污染等问题已经日益突出。因此，如何很好的利用可再生能源，例如太阳能，就成为一项紧迫的任务。
[0003]太阳光强弱和方向会随着季节更替和天气的转变而变化，并且存在密度低、空间分布不稳定、辐射时间无规律等问题，因此如何更好地收集和利用太阳能成为当今一个主要的研宄方向。
[0004]目前市场上的太阳能集热器大部分没有太阳光追踪功能，还有一小部分太阳能集热器为太阳光一维追踪，这两种产品的缺点是集热效率低，需要一整天的日照才能把水晒热，天气好的时候也只能保证晚上有热水，白天和夜间很少有热水可用，不能保证使用者24小时热水供应，舒适性差；而且，市场90%的太阳能热水器存在着难以克服的顽症，冬天水温达不到，或者只能产生少量热水。这些产品只能在夏秋季阳光充足的时候用，冬季日照弱时根本不能用，或者产生的热水太少，不好用。热水使用量比较大的时间是集中在冬天，而冬天的集热效果又不能满足使用要求。
【发明内容】
[0005]本发明为了解决现有太阳能集热器存在集热效率低造成舒适性差且冬天不能满足使用要求的问题，提供了一种家用太阳光智能二维追踪集热系统。
[0006]本发明是采用如下技术方案实现的:一种家用太阳光智能二维追踪集热系统，包括底座，底座上设置有单片机，底座上方设置有倾斜放置且盘面为下凹球面状的集热反光盘，集热反光盘上方中心设置有与其端面平行的集热卡圈，集热卡圈与集热反光盘的边缘之间均布设置有与两者固定的支架杆，集热卡圈上嵌有集热盘，集热反光盘的边缘设置有光电传感器，底座上还包括两根成角度水平设置的丝杠，每根丝杠的旁边设置有与其平行的导杆，每根丝杠的两端均设置有与其相邻的导杆固定的有轴承座，且丝杠的一端均连接有步进电机，每根丝杠上均穿有与其螺纹连接且套在与其相邻导杆上的螺母，且螺母与集热反光盘下端面之间均设置有与两者球铰接的连杆，底座与集热反光盘下端面之间设置有一根与两者球铰接的连杆，光电传感器的输出端与单片机的输入端连接，单片机的输出端与步进电机的输入端连接。
[0007]该集热系统通过单片机比较和分析光电传感器采集的太阳光信号后，控制步进电机驱动丝杠转动，进而带动螺母在丝杠上移动，连杆控制集热反光盘实现自动对太阳光的二维追踪，保证其时刻正对着太阳，集热反光盘采用球面状结构，集热盘不仅实现对太阳光的直接照射集热，也有通过集热反光盘反射的太阳光集热，克服了现有太阳能集热器存在集热效率低造成舒适性差且冬天不能满足使用要求的问题。
[0008]集热盘包括上下分布的两层集热玻璃，两层集热玻璃的边缘之间设置有与两者固定的密封圈，两层集热玻璃内为真空结构，且在其内设置有蛇形状集热管，集热效果得到进一步的提升。
[0009]光电传感器包括底盘，底盘上端面固定有十字交叉设置的挡板，且相邻挡板之间的底盘上均设置有光敏电阻，光电传感器使用四只光敏电阻作为方向的判定，每两只光敏电阻中间都有挡板相隔，两只判定东西转向，两只判定南北转向；光电传感器还有一个功能是可以自动判别天气，白天、黑夜、晴天、阴天，然后确定是否启动系统，白天且为晴天时，系统才会启动。
[0010]本发明结构设计合理可靠，实现了自动对太阳光的二维追踪及集热管的双面集热，集热效果得到了大幅的提升，而且实现了系统的精度可调，不会出现卡死现象，具有结构简单、操作方便且成本低的优点，特别适用于家庭及小型企业。
【附图说明】
[0011]图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中光电传感器的结构示意图；
图3为图1中集热盘的结构示意图；
图4为图3中侧视示意图。
[0012]图中:1_底座，2-单片机，3-集热反光盘，4-集热卡圈，5-支架杆，6-集热盘，7-光电传感器，8-丝杠，9-导杆，10-轴承座，11-步进电机，12-螺母，13-连杆，14-集热玻璃，15-密封圈，16-集热管，17-底盘，18-挡板，19-光敏电阻。
【具体实施方式】
[0013]一种家用太阳光智能二维追踪集热系统，包括底座1，底座I上设置有单片机2，底座I上方设置有倾斜放置且盘面为下凹球面状的集热反光盘3，集热反光盘3上方中心设置有与其端面平行的集热卡圈4，集热卡圈4与集热反光盘3的边缘之间均布设置有与两者固定的支架杆5，集热卡圈4上嵌有集热盘6，集热反光盘3的边缘设置有光电传感器7，底座I上还包括两根成角度水平设置的丝杠8，每根丝杠8的旁边设置有与其平行的导杆9，每根丝杠8的两端均设置有与其相邻的导杆9固定的有轴承座10，且丝杠8的一端均连接有步进电机11，每根丝杠8上均穿有与其螺纹连接且套在与其相邻导杆9上的螺母12，且螺母12与集热反光盘3下端面之间均设置有与两者球铰接的连杆13，底座I与集热反光盘3下端面之间设置有一根与两者球铰接的连杆13，光电传感器7的输出端与单片机2的输入端连接，单片机2的输出端与步进电机11的输入端连接。
[0014]集热盘6包括上下分布的两层集热玻璃14，两层集热玻璃14的边缘之间设置有与两者固定的密封圈15，两层集热玻璃14内为真空结构，且在其内设置有蛇形状集热管16 ;光电传感器7包括底盘17，底盘17上端面固定有十字交叉设置的挡板18，且相邻挡板18之间的底盘17上均设置有光敏电阻19。
[0015]具体实施过程中，如果太阳向南转动了一定角度，这时南边的2个光敏电阻19接受的太阳光比北边的2个光敏电阻19接收的太阳光强度高，那么光电传感器7将接收到的太阳光信息反馈到单片机2，单片机2控制2个步进电机11同时正向旋转一定的角度，通过丝杠8带动螺母12在导杆9上向后移动，这样螺母12就可以通过连杆13带动集热反光盘3向南倾斜一定角度，使集热反光盘3上的集热盘6正对着太阳；反之，如果太阳向北转动了一定角度，2个步进电机11同时反向转动，集热反光盘3向北倾斜一定角度，使集热反光盘3上的集热盘6正对着太阳。
[0016]如果太阳向西转动了一定角度，这时西边的2个光敏电阻接受的太阳光比东边的2个光敏电阻接收的太阳光强度高，那么光电传感器7将接收到的太阳光信息反馈到单片机2，单片机2控制西边的步进电机11反向转动一定的角度，同时东边的步进电机11正向旋转一定的角度，通过丝杠8带动螺母12在导杆9上向后移动，这样螺母12就可以通过连杆13带动集热反光盘3向西倾斜一定角度，使集热反光盘3上的集热盘6正对着太阳；反之，如果太阳向东转动了一定角度，西边的步进电机11正向转动一定的角度，同时东边步进电机11反向旋转一定的角度，集热反光盘3向东倾斜一定角度，使集热反光盘3上的集热盘6正对着太阳。
【主权项】
1.一种家用太阳光智能二维追踪集热系统，其特征在于:包括底座(I)，底座(I)上设置有单片机(2)，底座(I)上方设置有倾斜放置且盘面为下凹球面状的集热反光盘(3)，集热反光盘(3)上方中心设置有与其端面平行的集热卡圈(4)，集热卡圈(4)与集热反光盘(3)的边缘之间均布设置有与两者固定的支架杆(5)，集热卡圈(4)上嵌有集热盘(6)，集热反光盘(3)的边缘设置有光电传感器(7)，底座(I)上还包括两根成角度水平设置的丝杠(8)，每根丝杠(8)的旁边设置有与其平行的导杆(9)，每根丝杠(8)的两端均设置有与其相邻的导杆(9)固定的有轴承座(10)，且丝杠(8)的一端均连接有步进电机(11)，每根丝杠(8)上均穿有与其螺纹连接且套在与其相邻导杆(9)上的螺母(12)，且螺母(12)与集热反光盘(3)下端面之间均设置有与两者球铰接的连杆(13)，底座(I)与集热反光盘(3)下端面之间设置有一根与两者球铰接的连杆(13)，光电传感器(7)的输出端与单片机(2)的输入端连接，单片机(2)的输出端与步进电机(11)的输入端连接。2.根据权利要求1所述的一种家用太阳光智能二维追踪集热系统，其特征在于:集热盘(6)包括上下分布的两层集热玻璃(14)，两层集热玻璃(14)的边缘之间设置有与两者固定的密封圈(15)，两层集热玻璃(14)内为真空结构，且在其内设置有蛇形状集热管(16)。3.根据权利要求1或2所述的一种家用太阳光智能二维追踪集热系统，其特征在于:光电传感器(7)包括底盘(17)，底盘(17)上端面固定有十字交叉设置的挡板(18)，且相邻挡板(18)之间的底盘(17)上均设置有光敏电阻(19)。
【专利摘要】本发明具体为一种家用太阳光智能二维追踪集热系统，解决了现有太阳能集热器存在集热效率低造成舒适性差且冬天不能满足使用要求的问题。底座上设置有单片机，底座上方设置有集热反光盘，集热反光盘上方中心设置有集热卡圈，集热卡圈与集热反光盘的边缘之间均布设置有支架杆，集热卡圈上嵌有集热盘，集热反光盘的边缘设置有光电传感器，底座上还包括丝杠，每根丝杠的旁边设置有导杆，每根丝杠的两端均设置有轴承座，且丝杠的一端均连接有步进电机，每根丝杠上均穿有螺母，且螺母与集热反光盘下端面之间均设置有连杆，底座与集热反光盘下端面之间设置有连杆。本发明实现了自动对太阳光的二维追踪及集热管的双面集热，集热效果得到了大幅的提升。
【IPC分类】G05D3/12
【公开号】CN104950914
【申请号】CN201510263074
【发明人】刘燕萍, 赵波慧, 刘邱祖, 李林峰, 王毅然, 陈玉楠, 武健康, 王凯旋
【申请人】太原理工大学
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年5月22日