一种太阳能电池板光线高度角自动跟随系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种太阳能电池板光线高度角自动跟随系统，包括：底座，其呈水平布置；太阳能电池板，其底端中心点铰接在底座上表面上；伸缩装置，其一端交接在一固定点上，另一端铰接在太阳能电池板的顶端中心处，所述伸缩装置能够改变长度以使所述太阳能电池板绕底端铰接点旋转从而改变太阳能电池板的高度角；光线高度角检测装置，其设置于所述底座上表面处，用于检测太阳光线的高度角；驱动电路，其控制伸缩装置工作，带动所述太阳能电池板绕底端铰接点旋转，使太阳能电池板法线与水平面的夹角与太阳光线与水平面的夹角相等。本发明能够自动修正太阳能电池板的高度角，使阳光始终垂直于太阳能电池板，以最大限度的接收太阳光。
【专利说明】
一种太阳能电池板光线高度角自动跟随系统
技术领域
[0001] 本发明涉及太阳能发电技术领域，特别涉及一种太阳能电池板光线高度角自动跟 随系统。
【背景技术】
[0002] 当今社会，化石能源这种传统能源逐渐枯竭，人类越来越关注全球环境的现状及 其趋势。目前世界环境、资源退化有两个主因：贫困和高速的人口增长率（主要是在亚非 拉）；资源的低效使用，高消费量、高废物生成量以及工业污染。因此我们急需寻找一些新能 源来实现经济的可持续发展。太阳能作为一种新兴的绿色能源正得到迅速的发展和应用。 由于辐射到地面的光受到气候、炜度、经度等自然条件的影响，存在着间歇性、光照方向和 强度随时间不断变化的问题，对太阳能的收集和利用提出了更高的要求。香港大学建筑系 研究了太阳光角度与太阳能接收率的关系，理论分析表明：太阳的跟踪与非跟踪，能量的接 收率相差37.7 %，精确地跟踪太阳可使接收器的热效率大大提尚，进而提尚了太阳能发电 系统的太阳能利用率，拓宽了太阳能的利用领域。
[0003] 目前世界上通用的太阳能跟踪器都需要根据安放点的经炜度等信息计算一年中 的每一天的不同时刻太阳所在的角度，将一年中每个时刻的太阳位置存储到PLC、单片机或 电脑软件中，也就是靠计算太阳位置以实现跟踪。采用的是电脑数据理论，需要地球经炜度 地区的的数据和设定，一旦安装，就不便移动或装拆，每次移动完就必须重新设定数据和调 整各个参数;原理、电路、技术、设备都很复杂，非专业人士不能够随便操作。
【发明内容】
[0004] 本发明设计开发了一种太阳能电池板光线高度角自动跟随系统，能够自动修正太 阳能电池板的高度角，以最大限度的接收太阳光。
[0005] 本发明提供的技术方案为：
[0006] -种太阳能电池板光线高度角自动跟随系统，包括：
[0007] 底座，其呈水平布置；
[0008] 太阳能电池板，其底端中心点铰接在底座上表面上；
[0009]伸缩装置，其一端交接在一固定点上，另一端铰接在太阳能电池板的顶端中心处， 所述伸缩装置能够改变长度以使所述太阳能电池板绕底端铰接点旋转从而改变太阳能电 池板的高度角；
[0010] 光线高度角检测装置，其设置于所述底座上表面处，用于检测太阳光线的高度角， 所述光线高度角检测装置包括：
[0011] 投影杆，其呈细长圆柱杆状，所述投影杆垂直固定于所述旋转底座上表面上；
[0012] 第一至第n光线传感器，其呈直线依次排列，第一至第n光线传感器所在直线经过 投影杆底面圆心，并且与太阳能电池板的法线在底座上表面的投影平行；
[0013] 其中，太阳光照射投影杆产生的阴影覆盖到第一至第n光线传感器上时，所述第一 至第n光线传感器能够输出信号；
[0014]驱动电路，其通过第一至第n光线传感器输出的信号控制伸缩装置工作，带动所述 太阳能电池板绕底端铰接点旋转，使太阳能电池板法线与水平面的夹角与太阳光线与水平 面的夹角相等。
[0015]优选的是，所述光线高度角检测装置设置有两套，分别位于所述太阳能电池板的 前后两侧，以防止太阳能电池板的阴影覆盖到所述光线高度角检测装置。
[0016]优选的是，所述第一至第n光线传感器为光控开关。
[0017]优选的是，所述伸缩装置处于完全收缩状态时所述太阳能电池板处于水平位置。 [0018]优选的是，所述伸缩装置包括串联的第一至第n气缸。
[0019]优选的是，所述第一至第n气缸的行程相等。
[0020]优选的是，第i个光线传感器距投影杆的距离^为
[0022]其中，h为投影杆的高度，U为伸缩装置底端与太阳能电池板底端的距离，L2为太阳 能电池板的上下两端的距离，L3为伸缩装置初始长度，d为一个气缸的行程，0为伸缩装置底 端与太阳能电池板底端连线与水平面的夹角。
[0023] 本发明的有益效果是：本发明提供了 一种太阳能电池板光线高度角自动跟随系 统，能够自动修正太阳能电池板的高度角，从而最大限度的接收太阳光。同时本发明采用了 纯机械和电路式的结构，实现了太阳能电池板方向的修正，没有使用可编程式控制器，不会 发生程序跑飞等现象，大大增强了系统的可靠性。
【附图说明】
[0024] 图1为本发明所述的太阳能电池板光线高度角自动跟随系统总体结构示意图。
[0025] 图2为本发明所述的光线高度角检测装置结构示意图。
[0026] 图3为本发明所述的光线高度角检测装置尺寸示意图。
[0027] 图4为本发明所述的太阳能电池板和伸缩装置尺寸及位置关系示意图。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文 字能够据以实施。
[0029] 如图1所示，本发明提供了一种太阳能电池板光线高度角自动跟随系统，用于调节 太阳能电池板的高度角，使其最大限度的接收太阳光。所述太阳能电池板光线高度角自动 跟随系统包括底座110、太阳能电池板120、伸缩装置130、光线高度角检测装置140、以及驱 动电路。
[0030] 底座110呈水平设置，所述太阳能电池板120安装在底座110的上方，并且太阳能电 池板120底端中心处铰接在底座110上，使太阳能电池板120能够绕着铰接点转动，从而改变 太阳能电池板120的高度角。
[0031] 伸缩装置130的一端铰接在太阳能电池板120的顶端中心处，另一端铰接在底座 110内部一固定点处。所述伸缩装置130能够改变长度以使所述太阳能电池板120绕底端铰 接点旋转从而改变太阳能电池板120的高度角。
[0032] 光线高度角检测装置140设置于所述底座110上表面处，用于检测太阳光线的高度 角。
[0033] 如图2所示，所述光线高度角检测装置140包括投影杆141和第一至第n共n个光线 传感器142。其中，投影杆141呈细长圆柱杆状，其垂直固定于所述旋转底座110上表面上。所 述第一至第n光线传感器呈直线依次排列，并且第一至第n光线传感器所在直线经过投影杆 141底面圆心，并且与太阳能电池板120的法线在底座110上表面的投影平行。
[0034]即在太阳能发电装置上设置有一套光线方向跟随系统，与本发明提供的光线高度 角自动跟随系统相配合使用。首先使用光线方向跟随系统，调整底座110的方向角，使太阳 能电池板120的方向角与光线的方向角相等。此时，光线照射在投影杆141上产生的阴影能 覆盖到第一至第n光线传感器中的一个或多个。当阴影覆盖到第一至第n光线传感器上时， 所述第一至第n光线传感器能够输出信号。因此，根据被覆盖的光线传感器142的数量，就能 够初步估算出阴影的长度，在已知投影杆141高度的情况下就可算出光线的高度角。
[0035] 所述驱动电路通过第一至第n光线传感器输出的信号控制伸缩装置伸出特定的长 度，带动所述太阳能电池板绕底端铰接点旋转，使太阳能电池板法线与水平面的夹角与太 阳光线与水平面的夹角相等，此时太阳光垂直照射在太阳能电池板120上，使太阳能电池板 120能够最大限度的接收太阳光。
[0036] 在另一实施例中，所述光线高度角检测装置140设置有两套，分别位于所述太阳能 电池板120的前后两侧，以防止太阳能电池板120的阴影覆盖到所述光线高度角检测装置 140〇
[0037] 在另一实施例中，所述伸缩装置130包括串联的第一至第n气缸。所述第一至第n光 线传感器142为光控开关。其中每个光控开关控制一个两位五通气动电磁阀，即控制一个气 缸。当一个光线传感器142被阴影遮挡时一个气缸伸出。
[0038] 在另一实施例中，所述伸缩装置130处于完全收缩状态时所述太阳能电池板120处 于水平位置。当太阳光垂直照射在地面上是，投影杆141不会产生阴影，此时第一至第n光线 传感器均没有被遮挡，第一至第n气缸均处于收缩状态，此时太阳能电池板120保持水平位 置，正好使太阳光垂直照射在太阳能电池板120上。
[0039] 如图3图4所示，作为一种优选的，所述第一至第n气缸的行程相等，第一光线传感 器至第n光线传感器距离投影杆141的距离依次从近到远。当太阳光照射到投影杆141上，产 生的投影覆盖到第i个光线传感器上时，此时太阳光线与水平面的夹角a为
[0041]其中，h为投影杆的高度，Sl为第i个光线传感器距投影杆的距离。
[0042]同时，有i个气缸伸出，此时伸缩装置130将太阳能电池板120支起使太阳能电池板 120与水平面的夹角树茜足
[0044]其中，U为伸缩装置底端与太阳能电池板底端的距离，L2为太阳能电池板的上下两 端的距离，L3为伸缩装置初始长度，d为一个气缸的行程，0为伸缩装置底端与太阳能电池板 底端连线与水平面的夹角。
[0045]当用太阳光与太阳能电池板垂直时，太阳能电池板能最大限度的吸收太阳光是， 此时需满足
[0049] 因此，在选择系统所需的零部件时，可选择型号相同的气缸，使每一个气缸的行程 均为d，而在布置第一至第n光线传感器时，只需要安装上述计算的 81值，来布置，即可使太 阳能电池板始终处于最大限度接收太阳光线的位置，大大提供了太阳能发电装置的发电 量。
[0050] 尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列 运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地 实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限 于特定的细节和这里示出与描述的图例。
【主权项】
1. 一种太阳能电池板光线高度角自动跟随系统，其特征在于，包括： 底座，其呈水平布置； 太阳能电池板，其底端中心点铰接在底座上表面上； 伸缩装置，其一端交接在一固定点上，另一端铰接在太阳能电池板的顶端中心处，所述 伸缩装置能够改变长度以使所述太阳能电池板绕底端铰接点旋转从而改变太阳能电池板 的高度角； 光线高度角检测装置，其设置于所述底座上表面处，用于检测太阳光线的高度角，所述 光线高度角检测装置包括： 投影杆，其呈细长圆柱杆状，所述投影杆垂直固定于所述旋转底座上表面上； 第一至第n光线传感器，其呈直线依次排列，第一至第n光线传感器所在直线经过投影 杆底面圆心，并且与太阳能电池板的法线在底座上表面的投影平行； 其中，太阳光照射投影杆产生的阴影覆盖到第一至第n光线传感器上时，所述第一至第 n光线传感器能够输出信号； 驱动电路，其通过第一至第n光线传感器输出的信号控制伸缩装置工作，带动所述太阳 能电池板绕底端铰接点旋转，使太阳能电池板法线与水平面的夹角与太阳光线与水平面的 夹角相等。2. 根据权利要求1所述的太阳能电池板光线高度角自动跟随系统，其特征在于，所述光 线高度角检测装置设置有两套，分别位于所述太阳能电池板的前后两侧，以防止太阳能电 池板的阴影覆盖到所述光线高度角检测装置。3. 根据权利要求1或2所述的太阳能电池板光线高度角自动跟随系统，其特征在于，所 述第一至第n光线传感器为光控开关。4. 根据权利要求3所述的太阳能电池板光线高度角自动跟随系统，其特征在于，所述伸 缩装置处于完全收缩状态时所述太阳能电池板处于水平位置。5. 根据权利要求4所述的太阳能电池板光线高度角自动跟随系统，其特征在于，所述伸 缩装置包括串联的第一至第n气缸。6. 根据权利要求5所述的太阳能电池板光线高度角自动跟随系统，其特征在于，所述第 一至第n气缸的行程相等。7. 根据权利要求6所述的太阳能电池板光线高度角自动跟随系统，其特征在于，第i个 光线传感器距投影杆的距离^为其中，h为投影杆的高度，U为伸缩装置底端与太阳能电池板底端的距离，L2为太阳能电 池板的上下两端的距离，L3为伸缩装置初始长度，d为一个气缸的行程，0为伸缩装置底端与 太阳能电池板底端连线与水平面的夹角。
【文档编号】G05D3/12GK106054937SQ201610481849
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月24日
【发明人】程政文
【申请人】程政文