能随日自调整角度的智能太阳能板控制装置及其使用方法
【专利摘要】本发明公开了能随日自调整角度的智能太阳能板控制装置，包括有太阳能板，太阳能板连接有蓄电池以及能使太阳能板转动的传动装置，太阳能板的上部设置有一垂直于太阳能板的投影柱以及数个光感应器，光感应器以投影柱为中心等弧度环绕设置在投影柱周边，且光感应器与投影柱之间设有间隙，光感应器连接有用于接收各光感应器感光信号的接收器，接收器连接有中控装置，中控装置通过对比接收器传递的信号控制传动装置使太阳能板转动。本发明具有能跟随太阳转动、实时监测太阳位置，然后对太阳能板的方向进行矫正的能随日自调整角度、不需要通过预设计时器和经纬度信息就可以高效灵活地跟踪太阳直射角度的优点。
【专利说明】能随日自调整角度的智能太阳能板控制装置及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能电池板的【技术领域】，尤其涉及能随日自调整角度的智能太阳能板控制装置及其使用方法。
【背景技术】
[0002]环境日益恶化迫使世界各国加快研制可替代能源方案，太阳能是自然界取之不尽、用之不竭的天然能源，而且环保、无污染。目前有很多利用太阳能转化为电能的装置，但每天太阳光的照射时间超过12小时，而且总是在不断地转动当中，如何才能将这一时间段的太阳能充分利用？目前利用光辐射直接转变为电能的发电设备可参见中国专利文献于2008.10.01公开的专利号为200720003914.9的“全自动跟踪太阳能接收器”。该装置提供一种可克服太阳能板不能跟随太阳方向转动的缺点，结构简单、使用方便、制造容易的全自动跟踪太阳能接收器。其由一电池依序串接的三极管、万年历计时器和蜗杆蜗轮变速电机组成，连接杆连接太阳能板及蜗杆蜗轮变速电机；该电池还依序串接有另一三极管、万年历计时器、蜗杆蜗轮变速电机，一曲轴连接蜗杆蜗轮变速电机及一牵引移动板，一活动架固定连接连接杆及牵引移动板，所述的牵引移动板与固定于外箱底面的底板连接有双轴承。还要参阅中国专利文献于2008.04.30公开的专利号为200720003903.0的“太阳能实时接收装置”。该装置提供一种可克服太阳能板不能跟随太阳方向转动的缺点，结构简单、使用方便、制造容易的太阳能实时接收装置。其包括太阳能板、蜗杆蜗轮传动机构及电池，蜗杆蜗轮传动机构带动太阳能板转动，电池与蜗杆蜗轮传动机构间设有万年历计时器及三极管。工作时，太阳能板首先置于向东边30°?45°的位置，三极管通过万年历计时器每30分钟启动一次蜗杆蜗轮传动机构，在蜗杆蜗轮传动机构的作用下，太阳能板跟随太阳移动方向由东向西转动5°，每30分钟转动5°，直至太阳落山，共转动90°，完成一天的太阳能收集工作，并于凌晨4点，太阳能板自行复位至起始角度(东边30°?45° )。
[0003]然而，所公开的这些太阳能接收器实际上并不是实时监测太阳的角度，然后矫正位置的，它们是根据内置的万年历计时器进行有一定间隔规律地进行转动。每个地区的太阳斜度在各个时段、各个季节都各不相同，上述的这种太阳能接收器根本无法应对每一地区的具体情况。这导致上述类型的太阳能接收器在实际应用中效果不理想。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是针对上述技术现状，而提供一种能跟随太阳转动、实时监测太阳位置，然后对太阳能板的方向进行矫正的能随日自调整角度、不需要通过预设计时器和经纬度信息就可以高效灵活地跟踪太阳直射角度的智能太阳能板装置及其使用方法。
[0005]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:
能随日自调整角度的智能太阳能板控制装置，包括有太阳能板，太阳能板连接有蓄电池以及传动装置，其中:太阳能板控制装置还包括有投影板、固定在投影板上并与投影板垂直设置的投影柱以及数个设置在投影板上的光感应器，光感应器以投影柱为中心等弧度环绕设置在投影柱周边，且光感应器与投影柱之间设有间隙，光感应器连接有用于接收各光感应器感光信号的接收器，接收器连接有中控装置，中控装置通过对比接收器传递的信号控制传动装置使太阳能板以及投影板转动。
[0006]优选方案为:
上述的传动装置包括有至少三个气压缸，每个气压缸的活塞杆a均与太阳能板的下部连接，投影板即太阳能板。
[0007]上述的传动装置包括有三个气压缸，且三个气压缸呈三角形布设。
[0008]上述的传动装置包括有四个气压缸，且四个气压缸呈四边形布设。
[0009]上述的太阳能板上设置有数圈以投影柱为中心的、用于放置光感应器的感应槽，各个感应槽与投影柱的距离各不相同。
[0010]上述的光感应器的数量为八个，且相邻的光感应器之间贴合配合，该八个光感应器共同组成了一个以投影柱为中心的环形光感应器组。
[0011]上述的蓄电池分别与气压缸、接收器以及中控装置连接，且蓄电池为气压缸、接收器以及中控装置提供电能。
[0012]上述的中控装置为单片机。
[0013]能随日自调整角度的智能太阳能板控制装置的使用方法，包括以下步骤:
一、将投影柱安装在太阳能板的集光面，预设启动阀值角度，根据启动阀值角度选择相应的感应槽，并将光感应器布设于该感应槽中；
二、投影柱与太阳光之间的夹角达到启动阀值角度时，投影柱的投影投射到对应的光感应器上，使该光感应器上感应到的阳光少于其他各个光感应器；
三、每个光感应器将感应到的光感信号发送到接收器，接收器将光感信号发送到中控装置，中控装置通过计算某个光感应器前后光感信号强度的变化以及对比每个光感应器之间的光感信号强度比例得出太阳光直射的方向；
四、中控装置控制三个气压缸对太阳能板的倾斜方向进行调节，使投影柱转向太阳光直射的方向，投影随之缩短，随着投影柱的投影退出相应的光感应器，中控装置接收到相应的光感应器的光感信号强度与其他光感应器的光感信号强度趋于相同，这时，中控装置继续控制调节太阳能板向太阳光直射的方向转动预设的启动阀值角度，使投影柱与太阳光直射方向平行；
五、投影柱与太阳光平行后，中控装置停止控制气压缸，等待下一次投影柱与太阳光之间的夹角达到启动阀值角度。
[0014]上述的感应槽有三圈，对应的启动阀值角度分别为5°至8°、8°至10°以及10。至 12°。
[0015]与现有技术相比，本发明的能随日自调整角度的智能太阳能板控制装置，包括有太阳能板，太阳能板连接有蓄电池以及能使太阳能板转动的传动装置，其中，太阳能板的上部设置有一垂直于太阳能板的投影柱以及数个光感应器，光感应器以投影柱为中心等弧度环绕设置在投影柱周边，且光感应器与投影柱之间设有间隙，光感应器连接有用于接收各光感应器感光信号的接收器，接收器连接有中控装置，中控装置通过对比接收器传递的信号控制传动装置使太阳能板转动。本发明的太阳能板上部的中心位置固定投影柱，在投影柱的周围设置一圈光感应器，一旦投影柱的影子投射到光感应器上，中控装置就能检测出来，同时控制传动装置运作，使太阳能板转动，转向正对着太阳的方向。太阳能板转动时，投影柱的影子会渐渐变短，当影子退出光感应器的位置时，传动装置并不会停止，而是在中控装置的控制下，继续转动，再转预设的角度后才会停止，而这个预设的角度是根据光感应器距离投影柱之间的距离设定的，光感应器距离投影柱越远，转动的角度就越大，光感应器距离投影柱越近，转动的角度就越小，通过转动这个预设的角度，可以使投影柱与太阳光平行，最大程度地接收太阳能。当投影柱与太阳光平行后，整个装置进入等待期，直到下一次投影柱的影子投射到光感应器上。因此，本装置的智能太阳能板装置并不是一直在运作，大部分时间处于休眠状态，只有太阳光与太阳能板的角度达到一定的大小，本装置才会启动。一般而言，启动频率越高，太阳光与太阳能板的角度调整的越频繁，太阳能接收的就越多，但是消耗的能量也会越多，反之，太阳能接收的少，但是消耗的能量也少，这之间要达到一个平衡，而每个地区各不一样，因此，本发明设计了感应槽这个结构，感应槽设置在太阳能板上部，以投影柱为中心的一圈圈地向外布设，一般而言，布设三圈感应槽就能满足大部分地区的不同需求，因为每一圈的感应槽离投影柱得距离不同，投影柱的影子延伸到每一圈的感应槽的时间各不相同，只要根据需要，把光感应器布设在相应的感应槽中，就能控制本装置的启动频率了。本发明的中控装置不仅对比某一个光感应器前后两个时间内的光感信号强度的变化，也会横向地对比数个光感应器同一时间内光感信号强度的差别，从而准确地计算出是否需要转动太阳能板以及转动多大的角度。例如，当天气突然转阴时，中控装置虽然测得光感应器前后两个时间内的光感信号强度的变化很大，但是横向对比发现，所有光感应器光感信号强度都变化很大而且变化后的强度都近似，中控装置就不会控制传动装置运作，当天气正常，阳光充足，投影柱的影子延伸到某一个光感应器上时，中控装置测得该光感应器前后两个时间内的光感信号强度的变小，横向对比发现，其他光感应器光感信号强度变化不大而且其他光感应器光感信号强度都大于该光感应器，中控装置就会发出指令，控制传动装置运作，转动太阳能板。通过这种设置，使本发明的太阳能板装置智能度大大提升，可以分辨是否应该转动太阳能板，避免了无谓地浪费能量。
[0016]本发明具有能跟随太阳转动、实时监测太阳位置，然后对太阳能板的方向进行矫正的能随日自调整角度、不需要通过预设计时器和经纬度信息就可以高效灵活地跟踪太阳直射角度的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明太阳能板从上往下看时的结构示意图；
图2是图1的A部结构放大图；
图3是第一实施例的结构示意图；
图4是图3的B部结构放大图；
图5是第三实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
[0019]图1至图5所示为本发明的结构示意图。[0020]其中的附图标记为:太阳能板1、传动装置2、气压缸21、活塞杆21a、投影柱3、光感应器4、接收器5、中控装置6、感应槽7、蓄电池8、投影板9。
[0021]第一实施例:如图1至图4所示，
本发明的能随日自调整角度的智能太阳能板控制装置，包括有太阳能板1，太阳能板I连接有蓄电池8以及传动装置2，其中:太阳能板控制装置还包括有投影板9、固定在投影板9上并与投影板9垂直设置的投影柱3以及数个设置在投影板9上的光感应器4，光感应器4以投影柱3为中心等弧度环绕设置在投影柱3周边，且光感应器4与投影柱3之间设有间隙，光感应器4连接有用于接收各光感应器4感光信号的接收器5，接收器5连接有中控装置6，中控装置6通过对比接收器5传递的信号控制传动装置2使太阳能板I以及投影板9转动。
[0022]实施例中，传动装置2包括有至少三个气压缸21，每个气压缸21的活塞杆21a均与太阳能板I的下部连接，投影板9即太阳能板I。
[0023]实施例中，传动装置2包括有三个气压缸21，且三个气压缸21呈三角形布设。
[0024]实施例中，太阳能板I上设置有数圈以投影柱3为中心的、用于放置光感应器4的感应槽7，各个感应槽7与投影柱3的距离各不相同。
[0025]实施例中，光感应器4的数量为八个，且相邻的光感应器4之间贴合配合，该八个光感应器4共同组成了一个以投影柱3为中心的环形光感应器组。
[0026]实施例中，蓄电池8分别与气压缸21、接收器5以及中控装置6连接，且蓄电池8为气压缸21、接收器5以及中控装置6提供电能。
[0027]实施例中，中控装置6为单片机。
[0028]能随日自调整角度的智能太阳能板控制装置的使用方法，包括以下步骤:
一、将投影柱3安装在太阳能板I的集光面，预设启动阀值角度，根据启动阀值角度选择相应的感应槽7，并将光感应器4布设于该感应槽7中；
二、投影柱3与太阳光之间的夹角达到启动阀值角度时，投影柱3的投影投射到对应的光感应器4上，使该光感应器4上感应到的阳光少于其他各个光感应器4 ；
三、每个光感应器4将感应到的光感信号发送到接收器5，接收器5将光感信号发送到中控装置6，中控装置6通过计算某个光感应器4前后光感信号强度的变化以及对比每个光感应器4之间的光感信号强度比例得出太阳光直射的方向；
四、中控装置6控制三个气压缸21对太阳能板I的倾斜方向进行调节，使投影柱3转向太阳光直射的方向，投影随之缩短，随着投影柱3的投影退出相应的光感应器4，中控装置6接收到相应的光感应器4的光感信号强度与其他光感应器4的光感信号强度趋于相同,这时，中控装置6继续控制调节太阳能板I向太阳光直射的方向转动预设的启动阀值角度，使投影柱3与太阳光直射方向平行；
五、投影柱3与太阳光平行后，中控装置6停止控制气压缸21，等待下一次投影柱3与太阳光之间的夹角达到启动阀值角度。
[0029]实施例中，感应槽7有三圈，对应的启动阀值角度分别为5°至8°、8°至10°以及 10° 至 12°。
[0030]在本实施例中，三个气压缸21呈等边三角形排列，通过活塞杆21a伸缩达到控制太阳能板I全方位转动的功能。太阳能板I可以是圆形的太阳能板也可以是方形的太阳能板，值得一说的是，本发明的接收器5、中控装置6可以连接多个太阳能板1，在形成规模的太阳能板群中，可以只设置一个接收器5、中控装置6，接收器5接收其中一个太阳能板的光感应器4传来的光感信号，然后中控装置6对所有的太阳能板进行统一调节。光感应器4的数量为八个，且相邻的光感应器4之间贴合配合，该八个光感应器4共同组成了一个以投影柱3为中心的环形光感应器组。光感应器4的数量可以随需求增加或减少，更多的光感应器4可以使中控装置6对旋转角度有更好的把控。
[0031 ] 本发明的中控装置6不仅对比某一个光感应器4前后两个时间内的光感信号强度的变化，也会横向地对比数个光感应器4同一时间内光感信号强度的差别，从而准确地计算出是否需要转动太阳能板I以及转动多大的角度。例如，当天气突然转阴时，中控装置6虽然测得光感应器4前后两个时间内的光感信号强度的变化很大，但是横向对比发现，所有光感应器4光感信号强度都变化很大而且变化后的强度都近似，中控装置6就不会控制传动装置运作，当天气正常，阳光充足，投影柱3的影子延伸到某一个光感应器4上时，中控装置6测得该光感应器4前后两个时间内的光感信号强度的变小，横向对比发现，其他光感应器4光感信号强度变化不大而且其他光感应器4光感信号强度都大于该光感应器4,中控装置6就会发出指令，控制传动装置运作，转动太阳能板I。通过这种设置，使本发明的太阳能板I装置智能度大大提升，可以分辨是否应该转动太阳能板1，避免了无谓地浪费能量。
[0032]感应槽7有三圈，对应的启动阀值角度分别为5°至8°、8°至10°以及10°至12°。感应槽7的圈数可以根据需要进行设置，其与太阳能板I的距离直接决定了太阳能板I角度调整的频率，是太阳每移动5°就移动一次太阳能板I的角度，还是太阳每移动10°就移动一次太阳能板I的角度可以根据当地的实际情况进行调节。
[0033]蓄电池8分别与气压缸21、接收器5以及中控装置6连接，且蓄电池8为气压缸21、接收器5以及中控装置6提供电能。气压缸21、接收器5以及中控装置6能量来源于太阳能板1，可以不占用其他的电源。
[0034]第二实施例:
实施例中，传动装置2包括有四个气压缸21，且四个气压缸21呈四边形布设。
[0035]未述部分同第一实施例。
[0036]第三实施例:
投影板9和太阳能板I分开设置，如图5所示，图中二者都连接有各自的传动装置2，在实际应用中，二者可以合用一个传动装置2，通过齿轮或者传动轴可以方便地实现投影板9和太阳能板I联动，在此不再具体解释。
[0037]未述部分同第一实施例。
[0038]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。
【权利要求】
1.能随日自调整角度的智能太阳能板控制装置，包括有太阳能板(1)，所述的太阳能板(I)连接有蓄电池(8)以及传动装置(2)，其特征是:所述的太阳能板控制装置还包括有投影板(9)、固定在投影板(9)上并与投影板(9)垂直设置的投影柱(3)以及数个设置在投影板(9)上的光感应器(4)，所述的光感应器(4)以投影柱(3)为中心等弧度环绕设置在投影柱(3)周边，且所述的光感应器(4)与投影柱(3)之间设有间隙，所述的光感应器(4)连接有用于接收各光感应器(4)感光信号的接收器(5)，所述的接收器(5)连接有中控装置(6)，所述的中控装置(6)通过对比接收器(5)传递的信号控制传动装置(2)使太阳能板(I)以及投影板(9)转动。
2.根据权利要求1所述的能随日自调整角度的智能太阳能板控制装置，其特征是:所述的传动装置(2)包括有至少三个气压缸(21)，每个所述的气压缸(21)的活塞杆(21a)均与太阳能板(I)的下部连接，所述的投影板(9)即太阳能板(I)。
3.根据权利要求2所述的能随日自调整角度的智能太阳能板控制装置，其特征是:所述的传动装置(2)包括有三个气压缸(21)，且三个所述的气压缸(21)呈三角形布设。
4.根据权利要求2所述的能随日自调整角度的智能太阳能板控制装置，其特征是:所述的传动装置(2)包括有四个气压缸(21)，且四个所述的气压缸(21)呈四边形布设。
5.根据权利要求3所述的能随日自调整角度的智能太阳能板控制装置，其特征是:所述的太阳能板(I)上设置有数圈以投影柱(3)为中心的、用于放置光感应器(4)的感应槽(7)，各个所述的感应 槽(7)与投影柱(3)的距离各不相同。
6.根据权利要求1所述的能随日自调整角度的智能太阳能板控制装置，其特征是:所述的光感应器(4)的数量为八个，且相邻的光感应器(4)之间贴合配合，该八个所述的光感应器⑷共同组成了一个以投影柱⑶为中心的环形光感应器组。
7.根据权利要求1所述的能随日自调整角度的智能太阳能板控制装置，其特征是:所述的中控装置(6)为单片机。
8.—种如权利要求5所述的能随日自调整角度的智能太阳能板控制装置的使用方法，其特征是:包括以下步骤: 一、将投影柱(3)安装在太阳能板(I)的集光面，预设启动阀值角度，根据启动阀值角度选择相应的感应槽(7)，并将光感应器(4)布设于该感应槽(7)中； 二、所述的投影柱⑶与太阳光之间的夹角达到启动阀值角度时，所述的投影柱⑶的投影投射到对应的光感应器(4)上，使该光感应器(4)上感应到的阳光少于其他各个光感应器⑷； 三、每个光感应器(4)将感应到的光感信号发送到接收器(5)，所述的接收器(5)将光感信号发送到中控装置(6)，所述的中控装置(6)通过计算某个光感应器(4)前后光感信号强度的变化以及对比每个光感应器(4)之间的光感信号强度比例得出太阳光直射的方向； 四、所述的中控装置(6)控制三个所述的气压缸(21)对太阳能板⑴的倾斜方向进行调节，使投影柱(3)转向太阳光直射的方向，投影随之缩短，随着投影柱(3)的投影退出相应的光感应器(4)，所述的中控装置(6)接收到相应的光感应器(4)的光感信号强度与其他光感应器(4)的光感信号强度趋于相同，这时，中控装置(6)继续控制调节太阳能板(I)向太阳光直射的方向转动预设的启动阀值角度，使投影柱(3)与太阳光直射方向平行； 五、投影柱(3)与太阳光平行后，中控装置(6)停止控制气压缸(21)，等待下一次投影柱(3)与太阳光之间的夹角达到启动阀值角度。
9.根据权利要求8所述的能随日自调整角度的智能太阳能板控制装置的使用方法，其特征是:所述的感应槽(7)有三圈，对应的启动阀值角度分别为5°至8°、8°至10°以及10。 至 12°。
【文档编号】H02S10/00GK104020780SQ201410265170
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月16日 优先权日:2014年6月16日
【发明者】燕学博, 燕飞, 燕佳慧 申请人:南京交通职业技术学院