专利名称：太阳能追日面板的倾角自动补偿装置的制作方法
技术领域：
本实用新型提供一种太阳能追日面板的倾角自动补偿装置，特别是针对多个相邻 配置的追日型太阳能面板，并涉及自动控制所述太阳能面板摆动至面板整体接受太阳光照 射的倾角的驱动单元、光传感器及控制单元。
背景技术：
传统可自动跟随太阳光照射角度摆动的追日型太阳能面板见中国台湾省公告第 M3175M号专利案中所公开的，主要是将太阳能面板装设于一可摆动的承架顶部，且承架近 侧装设有一驱动单元，经由一控制单元依据季节及时间判断太阳光照射角度，以驱动太阳 能面板随承架摆动，促使太阳能面板的受光端面能取得太阳光的最佳照射角度。此外，上述传统的追日型太阳能面板，一般除了采用单一组太阳能面板独自进行 发电外，在中国台湾省公告第M379172号专利案中，也公开了一种可采用多个组相邻配置 的太阳能电池同时发电的技术，主要是经由一连动杆枢接各太阳能电池，以同步驱动所述 太阳能电池朝追日方向摆动。在上述配置多个太阳能面板同时进行发电的情况下，实际上都是将多个太阳能面 板串接成单一串联电路，且组成该太阳能面板的多个太阳能电池之间也是以串联方式连接 成单一电路；因此，当所述太阳能面板的受光端面整体都受到太阳光照射时，所述太阳能电 池可各自发电而使该串联电路导通，以对外输出电力。然而，当多个太阳能面板同步朝追日方向摆动，且各太阳能面板摆动翘起的端部 恰好遮蔽太阳光照射相邻太阳能面板摆动荡落的端部时，会在该太阳能面板荡落端部的受 光端面上形成一阴影区，而使该阴影区所属的太阳能电池停止发电，造成该串联电路呈断 路状态，导致所述太阳能面板暂时停止发电，必须等到多个太阳能面板摆动至其受光端面 整体受到太阳光照射时，才能重新激活并进行发电。针对所述太阳能面板摆动形成的阴影区而导致暂时停止发电的问题，上述先前 技术中均未提及可供有效防止该阴影区产生的方法，因此亟需加以改善。
发明内容本实用新型的目的在于克服上述现有技术中，所述太阳能面板遮蔽太阳光照射相 邻的太阳能面板，导致所述太阳能面板呈断路状态而暂时停止发电的问题。为能实现上述目的，本实用新型太阳能追日面板的倾角自动补偿装置，包含相邻配置的多个可朝追日方向摆动的太阳能面板，所述面板各自具有一轴杆，各 轴杆之间经由一连杆相连动；一驱动单元，设在该面板的轴杆一端，能驱动该轴杆转动，进而驱动所述面板朝追 日方向同步摆动；二个以上具有相对位置关系的光传感器，分离设置在所述太阳能面板的一受光端 面上，并分置于该轴杆双侧，接受太阳光照射而产生配对的电信号；及[0012]一控制单元，设在该驱动单元近侧，且电连接至所述光传感器与该驱动单元之间， 能够比较所述配对的电信号，，且所述光传感器依据接受太阳光照射强度的差异，而使所述 配对的电信号之间形成一低电信号及一高电信号的电位差，该控制单元在所述电信号之间 存在电位差时，控制该驱动单元驱动该产生低电信号的光传感器所在的受光端面的端部随 所述面板摆动上升，且该产生高电信号的光传感器所在的受光端面的端部随所述面板摆动 下降，而驱动所述太阳能面板同步摆动至所述电信号的电位相等时停止，以补偿所述太阳 能面板倾角，使该受光端面整体接受太阳光照射。经由所述光传感器持续感测并产生配对的电信号，同时持续比较所述电信号，以 判断所述太阳能面板同步补偿摆动的时机，致使所述太阳能面板能够实时补偿摆动至该受 光端面整体接受太阳光照射的倾角，以实时消除所述太阳能面板遮蔽太阳光而在相邻太阳 能面板的受光端面上形成的阴影区，并防止所述太阳能面板暂时停止发电，进而提升所述 太阳能面板的发电效率。所述受光端面包含面板上的受光表面，或与该受光表面相邻平行的一可随该面板 摆动的特定位置上。所述太阳能面板呈水平状相邻配置或斜倾角度相邻配置。所述控制单元可将白昼区分成一日照度高的预设时间范围及多个日照度低的预 设时间范围，在所述日照度低的预设时间范围内，比较所述光传感器的电信号；或者，在所 述日照度高的预设时间范围内，比较所述光传感器的电信号。所述二个以上光传感器分别位于所述太阳能面板所属一摆动轴心一端的二邻侧， 所述轴心为该轴杆轴心，且该轴杆顶面设有一座体，所述二个以上光传感器分别位于该座 体外壁等高的相对端；或者，所述二个以上光传感器分别位于所述受光端面上的双端侧的相对端；或者，所述二个以上光传感器分别位于所述受光端面上的双端侧的一端角处，以提升所 述太阳能面板实施实时补偿摆动的灵敏度。所述日照度高的预设时间范围为中午及接近中午的前、后时间区段，所述日照度 低的预设时间范围包含上午及下午的时间区段。所述电位差为一低电信号及一高电信号之间的差异，该产生低电信号的光传感器 所在的受光端面的端部随所述太阳能面板摆动上升，且该产生高电信号的光传感器所在的 受光端面的端部随所述太阳能面板摆动下降。与现有技术相比，本实用新型所述的太阳能追日面板的倾角自动补偿装置，可以 实时消除所述太阳能面板遮蔽太阳光而在相邻太阳能面板的受光端面上形成的阴影区，并 防止所述太阳能面板暂时停止发电，进而提升所述太阳能面板的发电效率。然而，为能明确且充分公开本实用新型，并予列举较佳实施的图例，随后详细说明 其实施方式。
图1是本实用新型的一配置示意图；图2是图1的侧视图；图3是图1的一使用状态图；[0027]图4是图3的次一状态图；图5是图2的A-A截面图；图6是图5的一使用状态图；图7是图6的次一状态图；图8是图1的另一使用状态图；图9是图8的次一状态图；图10是本实用新型的另一配置示意图；图11是本实用新型的又一配置示意图。附图标记说明11-第一面板；112、122、132-轴杆；115、125、135_摆杆；12-第二 面板；120-受光端面；121-轴心；123、124-端部；126、127-端角；13-第三面板；2-驱动单 元；21-连杆；3-座体；30-凸出部；31-第一光传感器；32-第二光传感器；33、33a、33b_第 三光传感器；34、;Ma、;Mb-第四光传感器；4-控制单元；5-光线；61-明亮区；62-阴影区； 71、72_水平面；8-承架；81、82_支架。
具体实施方式
见图1所示，公开出本实用新型较佳实施例的配置示意图，并配合图2说明本实用 新型太阳能追日面板的倾角自动补偿装置，包含多个相邻配置的太阳能面板、一驱动单元 2、二个以上具有相对位置关系的光传感器31、32、33、34及一控制单元4 ；所述太阳能面板 包括可沿地球东、西方位摆动至追日的定位角度的一第一面板11、一第二面板12及一第三 面板13，且第一面板11位于该第二面板12的东侧，该第三面板13位于该第二面板12的西 侧；其中，所述第一、第二、第三面板11、12、13中央各自具有一沿地球南、北轴向枢置的轴 杆112、122、132，且所述轴杆112、122、132各自配置一朝下方延伸的摆杆115、125、135 (配 合图2及图3所示)，所述摆杆115、125、135底端一同枢置一连杆21，而使各轴杆112、122、 132之间经由所述摆杆115、125、135及连杆21相连动；此外，所述第一、第二、第三面板11、 12、13可呈水平状相邻配置(如图10所示)或斜倾角度相邻配置。该驱动单元2设置在该第二面板12的轴杆122 —端(如图1及图2所示)，内部 包含有一马达、一可接受马达驱动的蜗杆(worm)及一与蜗杆相啮合的涡轮，且轴杆122 — 端结合在该涡轮的轴心上，该驱动单元2经由马达驱动蜗杆，以驱动涡轮及第二面板12的 轴杆122转动，驱使第二面板12的摆杆115摆动，并通过连杆21及摆杆125、135驱动所述 第一、第二、第三面板11、12、13朝追日方向同步摆动(如图3及图8所示)，该追日方向为 地球的东、西方位。所述光传感器包括一第一光传感器31、一第二光传感器32、一第三光传感器33及 一第四光传感器34，分离设置在所述第二面板12的一可接受阳光照射的受光端面120上 (如图1及图2所示)，各自接受太阳光照射而产生配对的电信号，且所述第一、第二、第三、 第四光传感器31、32、33、34依据接受太阳光照射强度的差异，而分别产生低电信号及高电 信号；该受光端面120包含第二面板12顶部的受光表面，或与该受光表面相邻平行的一可 随该第二面板12摆动的特定位置上，该特定位置实际上包含第二面板12的轴杆122双侧 外壁，所述第一及第二光传感器31、32分别位于所述第二面板12的受光端面120所属一摆 动轴心121 —端的二邻侧，该第一光传感器31可位于轴心121东侧，且第二光传感器32可位于轴心121西侧；实际上，该受光端面120的轴心121为轴杆122的轴心(如图5所 示)，且轴杆122顶面设有一光传感器座体3，因此第一光传感器31位于座体3东面外壁， 该第二光传感器32位于座体3西面外壁等高于第一光传感器31的位置，且第二光传感器 32位于第一光传感器31的相对端，而使第一与第二光传感器31、32之间形成的水平面71 相邻平行在该第二面板12顶部，且第一与第二光传感器31、32能够经由轴杆122随第二面 板12进行追日摆动及补偿摆动(如图6及图7所示)。所述第三及第四光传感器33、34分别位于所述受光端面120上的双端侧(如图1 及图2所示)，且该第三光传感器33位于受光端面120的东端侧，该第四光传感器34位于 受光端面120的西端侧，而使第四光传感器34位于第三光传感器33的相对端；在本实施 上，所述第三及第四光传感器33、34可分置于轴杆122双侧的第二面板12顶面，该第三光 传感器33位于第二面板12的受光端面120东端侧端部123，该第四光传感器34位于该受 光端面120西端侧端部124 ；或者，所述第三及第四光传感器33a、3^亦可分别位于受光端 面120上的双端侧的一端角1沈、127处，据以提升所述太阳能面板实施实时补偿摆动的灵 敏度。该控制单元4设在该驱动单元2近侧(如图1及图2所示)，且电连接在所述第 一、第二、第三、第四光传感器31、32、33、33a、34、3^与驱动单元2之间，能够比较所述配对 的电信号，在所述电信号之间存在电位差时，使驱动单元2驱动所述第一、第二、第三面板 11、12、13同步摆动至所述电信号的电位相等时停止，以补偿所述太阳能面板倾角，使该受 光端面120整体接受太阳光照射。同时，该控制单元4可将白昼区分成一日照度高的预设 时间范围及多个日照度低的预设时间范围，且控制单元4在所述日照度低的预设时间范围 内，比较所述光传感器的电信号；或者，该控制单元4在所述日照度高的预设时间范围内， 比较所述光传感器的电信号；该日照度高的预设时间范围是指单一日时间范围内太阳照射 强度较高的时间，在本实施上可为中午及接近中午的前、后时间区段，所述日照度低的预设 时间范围是指单一日时间范围内太阳照射强度较低的时间，在本实施上包含上午及下午的 时间区段；所述中午为装设太阳能面板的地表位置的格林威治标准时间(GreenwichMean Time, GMT)中午12点钟；所述接近中午的前、后时间区段，系依使用者定义，实施上可为上 午10:00 下午15:00之间；所述日照度低的预设时间范围，为该接近中午的前、后时间区 段以外的日照时间，实施上依季节的差异而有不同，例如位于北回归线附近地表，在夏季期 间可为上午5:00 10:00以及下午15:00 19:00，使用者可依实际装设位置自行设定，在 此仅作举例说明，但本实用新型并不因此而受限。通过上述构件组成，可供据以实施本实用新型，分述使用状态如下1.使用控制单元4持续判断目前时间是、否在该日照度高的预设时间范围内；当 判断目前时间在该日照度低的预设时间范围内时，举如清晨05:00至上午10:00期间，太阳 位于所述第一、第二、第三面板11、12、13的东方天空；此时，该控制单元4依据一控制追日 的预设角度使驱动单元2驱动所述第一、第二、第三面板11、12、13朝太阳方向摆动(如图3 所示)，而使各面板11、12、13顶面各自与水平面之间呈一可供追日的预设角度α 1，该控制 追日的预设角度系依据季节及时间判断的太阳运行角度订定；期间，若第一面板11遮掩太 阳光线5照射第二面板12，容易造成第二面板12的部分受光端面120形成一阴影区62。2.使控制单元4在该日照度低的预设时间范围内，持续比较第一及第二光传感器31、32的电信号；在所述清晨05:00至上午10:00期间，该轴杆122西面能够接受太阳光线 5照射，而形成一明亮区61 (配合图3及图6所示)，致使第二光传感器32于明亮区61内 接受太阳光线5照射，而产生一高电信号；由在该第一与第二光传感器31、32之间具有一沿 面距离hi (如图5所示)，该沿面距离hi实际上可包含轴杆122的直径，以及第一、第二光 传感器31、32所依附的座体3的表面宽度，且该沿面距离hi所形成的凸出部30容易遮蔽 太阳光线5照射轴杆122的东面或西面；此时，若凸出部30遮蔽太阳光线5照射轴杆122 东面，而形成一阴影区62，致使位于阴影区62内的第一光传感器31未能接受太阳光线5照 射，而产生一低电信号，致使控制单元4比较出第一及第二光传感器31、32的所述电信号不 相等，而存在电位差。3.经由控制单元4控制驱动单元2驱动所述产生低电信号的第一光传感器31所 在的受光端面120的东端侧端部123随所述第二面板12摆动上升(配合图4及图7所示)， 并驱动该产生高电信号的第二光传感器32所在的受光端面120的西端侧端部124随所述 第二面板12摆动下降，致使第二面板12朝追日方向摆动，并连动所述第一、第三面板11、13 同步朝追日方向摆动；当第二面板12朝追日方向摆动至其轴杆122东面及西面均能接受太 阳光线5照射时，该轴杆122东、西面均形成一明亮区61，致使第一及第二光传感器31、32 同时接受太阳光线5照射，而产生相等的电信号；此时，该控制单元4比较出第一及第二光 传感器31、32的所述电信号相等，而控制驱动单元2停止驱动轴杆122，致使所述第一、第 二、第三面板11、12、13停止摆动，致使各面板11、12、13顶面各自与水平面之间呈一可供追 日的实际角度α2，该角度α 与α 2相减的角度值，即为可供各面板11、12、13追日的倾 角补偿值；如此，以实时消除所述受光端面120上的阴影区62，让受光端面120整体接受太 阳光照射，并提升所述太阳能面板实施实时补偿摆动的灵敏度。4.当控制单元4判断目前时间在该日照度高的预设时间范围内时，举如上午 10:00至中午12:00期间，太阳逐渐朝西方运行至所述第一、第二、第三面板11、12、13的上 方或趋近上方的东边天空中；此时，该控制单元4依据该控制追日的预设角度使驱动单元2 驱动所述第一、第二、第三面板11、12、13朝太阳方向摆动(如图8所示)，而使各面板11、 12、13顶面各自与水平面之间呈一可供追日的预设角度α 3 ；期间，若第一面板11遮掩太阳 光线5照射第二面板12，容易造成第二面板12的部分受光端面120形成一阴影区62。5.使控制单元4在该日照度高的预设时间范围内持续比较第三及第四光传感器 33、33a、34、3^的电信号；在所述上午10:00至中午12:00期间，该受光端面120西端侧端 部IM及其端角127能够接受太阳光线5照射，而形成一明亮区61 (如图8所示)，致使第 四光传感器34、3如于明亮区61内接受太阳光线5照射，而产生一高电信号；此时，若第一 面板11遮掩太阳光线5，而在第二面板12的受光端面120东端侧端部123及其端角1 形 成一阴影区62，致使位于阴影区62内的第三光传感器33、33a未能接受太阳光线5照射，而 产生一低电信号，致使控制单元4比较出第三及第四光传感器33、33a、34、34a的所述电信 号不相等，而存在电位差。6.经由控制单元4控制驱动单元2驱动所述产生低电信号的第三光传感器33、 33a所在的受光端面120的东端侧端部123随所述第二面板12摆动上升(如图9所示)， 并驱动该产生高电信号的第四光传感器34、3如所在的受光端面120的西端侧端部124随 所述第二面板12摆动下降，致使第二面板12朝追日方向摆动，并连动所述第一、第三面板11、13同步朝追日方向摆动；当第二面板12朝追日方向摆动至其受光端面120的东及西端 侧端部123、IM均接受太阳光线5照射时，该受光端面120的东及西端侧端部123、IM均 形成一明亮区61，致使第三及第四光传感器33、33a、34、34a同时接受太阳光线5照射，而 产生相等的电信号；此时，该使控制单元4比较出第三及第四光传感器33、33a、34、3^的所 述电信号相等，而控制驱动单元2停止驱动轴杆122，致使所述第一、第二、第三面板11、12、 13停止摆动，致使各面板11、12、13顶面各自与水平面之间呈一可供追日的实际角度α 4， 以实时消除所述受光端面120上的阴影区62，让受光端面120整体接受太阳光照射。据此，所述光传感器31、32、33、33a、;34、3^可在所述第一、第二、第三面板11、12、 13朝追日方向摆动期间，分别以相异的角度接受太阳光照射，并产生配对的电信号，供给该 控制单元4持续比较所述电信号，以判断该驱动单元2驱动所述太阳能面板同步补偿摆动 的时机，致使所述太阳能面板能够实时补偿摆动至该受光端面120整体接受太阳光照射的 倾角，藉以实时消除所述太阳能面板遮蔽太阳光而于相邻太阳能面板的受光端面120上形 成的阴影区62，并防止所述太阳能面板暂时停止发电，进而提升所述太阳能面板的发电效 率。此外，在另一具体的实施上，上述特定位置亦可包含自第二面板12双端侧各别向 外平行延伸的支架81、82 (如图11所示)，该第二面板12实质上可接受一承架8框持，以定 位于该轴杆122顶面，所述支架81、82可分别自承架8双端侧向第一和第三面板11、13平 行延伸，该第三光传感器3 可位于承架8的东侧支架81顶部，且第四光传感器34b可位 于承架8的西侧支架82顶部，而使第三与第四光传感器33b、34b之间形成的水平面72相 邻平行在该第二面板12顶部，且第三与第四光传感器33b、34b能够经由承架8及轴杆122 随第二面板12进行追日摆动及补偿摆动，其余构件组成及实施方式系等同于上述实施例。除此之外，本实用新型亦可在该日照度低的预设时间范围内，使控制单元4比较 第三及第四光传感器33、33a、3;3b、34、34a、34b的电信号，在所述电信号之间存在电位差 时，驱动所述第一、第二、第三面板11、12、13同步摆动至所述电信号的电位相等时停止；同 时，在该日照度高的预设时间范围内，使控制单元4比较第一及第二光传感器31、32的电信 号，在所述电信号之间存在电位差时，驱动所述第一、第二、第三面板11、12、13同步摆动至 所述电信号的电位相等时停止，其余实施方式等同于上述实施例。以上说明对本实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员 理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但 都将落入本实用新型的保护范围的内。
权利要求1.一种太阳能追日面板的倾角自动补偿装置，其特征在于，包含相邻配置的多个朝追日方向摆动的太阳能面板，所述面板各自具有一轴杆，各轴杆之 间经由一连杆相连动；一驱动单元，设在该面板的轴杆一端，能驱动该轴杆转动，进而驱动所述面板朝追日方 向同步摆动；二个以上具有相对位置关系的光传感器，分离设置在所述面板的一受光端面上，并分 置于该轴杆双侧，接受太阳光照射而产生配对的电信号；及一控制单元，设在该驱动单元近侧，且电连接在所述光传感器与该驱动单元之间，能 够比较所述配对的电信号，且所述光传感器依据接受太阳光照射强度的差异，而使所述配 对的电信号之间形成一低电信号及一高电信号的电位差，该控制单元在所述电信号之间存 在电位差时，控制该驱动单元驱动该产生低电信号的光传感器所在的受光端面的端部随所 述面板摆动上升，且该产生高电信号的光传感器所在的受光端面的端部随所述面板摆动下 降，而驱动所述面板同步摆动至所述电信号的电位相等时停止，以补偿所述面板倾角，令该 受光端面整体接受太阳光照射。
2.如权利要求1所述太阳能追日面板的倾角自动补偿装置，其特征在于所述受光端 面包含面板上的受光表面，或与该受光表面相邻平行的一能随该面板摆动的特定位置上。
3.如权利要求1所述太阳能追日面板的倾角自动补偿装置，其特征在于所述太阳能 面板呈水平状相邻配置或斜倾角度相邻配置。
4.如权利要求1所述太阳能追日面板的倾角自动补偿装置，其特征在于所述控制单 元将白昼区分成一日照度高的预设时间范围及多个日照度低的预设时间范围，在所述日照 度低的预设时间范围内，比较所述光传感器的电信号。
5.如权利要求1所述太阳能追日面板的倾角自动补偿装置，其特征在于所述控制单 元将白昼区分成一日照度高的预设时间范围及多个日照度低的预设时间范围，在所述日照 度高的预设时间范围内，比较所述光传感器的电信号。
6.如权利要求1、4或5所述太阳能追日面板的倾角自动补偿装置，其特征在于所述 二个以上光传感器分别位于所述面板所属一摆动轴心一端的二邻侧，所述轴心为该轴杆轴 心，且该轴杆顶面设有一座体，所述二个以上光传感器分别位于该座体外壁等高的相对 端。
7.如权利要求1、4或5所述太阳能追日面板的倾角自动补偿装置，其特征在于所述 二个以上光传感器分别位于所述受光端面上的双端侧的相对端。
8.如权利要求1、4或5所述太阳能追日面板的倾角自动补偿装置，其特征在于所述 二个以上光传感器分别位于所述受光端面上的双端侧的一端角处。
9.如权利要求4或5所述太阳能追日面板的倾角自动补偿装置，其特征在于所述日 照度高的预设时间范围为中午及接近中午的前、后时间区段，所述日照度低的预设时间范 围包含上午及下午的时间区段。
专利摘要本实用新型提供了一种太阳能追日面板的倾角自动补偿装置，包含相邻配置的多个可朝追日方向摆动的太阳能面板，且所述太阳能面板的一受光端面上分离设置二个以上具有相对位置关系的光传感器，接受太阳光照射而产生电信号，一控制单元比较所述电信号，在存在电位差时，驱动所述太阳能面板同步摆动至所述电信号的电位相等时停止，据以补偿所述太阳能面板倾角，使受光端面整体均能接收太阳光的热幅射能。
文档编号H02N6/00GK201854211SQ201020267420
公开日2011年6月1日 申请日期2010年7月20日 优先权日2010年7月20日
发明者林赐海, 林赐鸿 申请人:威升开发股份有限公司