专利名称：一种太阳位置跟踪控制装置的制作方法
技术领域：
本发明属于太阳能利用设备技术领域，尤其涉及一种太阳位置跟踪控 制装置。
背景技术：
传统能源的日益枯竭，使人们更加青睐用之不竭的太阳能，如何开发 利用这一绿色能源，成为当今世界性的课题。太阳能的利用首先必须将太 阳能的聚集控制装置对准太阳，以便实现对太阳光线的聚集。目前，太阳位置的跟踪控制装置多采用弹簧、齿轮等机械结构或根据 太阳相对于地球的转动角速度由步进电机来实现对太阳能的聚集控制装置 的调整，以实现对准太阳，使太阳光线与聚集面呈垂直状态，最大限度的 实现对太阳能的聚集。但这些控制装置，尤其是调整方位的弹簧机构或步 进电机可以使用于对太阳光线的要求不高的诸如太阳能灶等领域，但对采 光装置和太阳光线垂直度要求极高的利用如阳光光纤导入系统来讲，显然 由于其精确度不高而使其效能会大大降低。尽管在国外已经出现了利用GPS导航系统进行对太阳能聚集控制装置的位置进行控制，其精度大大提 高；但由于其技术复杂、成本极高(一套控制装置在数千元之上万元人民 币间)难于普及推广使用。发明内容本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、制造成本低并且控制 精度极高的太阳位置跟踪控制装置。为解决上述问题，本发明采用的技术方案为 一种太阳位置跟踪控制装置，包括具有一定厚度的底板，在所述底板上设置有具有一定高度的双层十字 形挡光板，在所述挡光板形成的四个角上分别设置有一个第一、第二、第三和第四光敏控制器件，在所述的双层十字形挡光板间的水平方向和垂直 方向设置只有两个第五和第六光敏控制器件，构成的传感机构所述的第一、第二、第三、第四、第五和第六光敏控制器件分别经过 线路与数据微处理器连接构成的传感信号处理机构，和所述的微处理器分别通过第一和第二驱动电路与控制太阳能聚集装置 的水平向和垂直向的控制电机连接构成的控制机构。其附加技术特征为所述的底板厚度为5—20毫米；所述的双层十字形挡光板的双层挡光板间距为0.5—10毫米； 所述的双层十字形挡光板的高度为所述的双层挡光板间距的10_100倍；所述的双层十字形挡光板的端部密封；所述的挡光板形成的四个角的底板上分别设置有圆孔，所述的第一、第二、第三和第四光敏控制器件分别固定于上述圆孔中；所述的底板上分别设置的圆孔边分别与所述双层十字形挡光板相切； 所述的双层十字形挡光板间的底板上水平方向和垂直方向分别设置有圆孔，所述的第五和第六光敏控制器件分别固定于该圆孔中；所述的构成传感机构结构的底板和挡光板采用黑色材料制成。 本发明所提供的一种太阳位置跟踪控制装置与现有技术相比具有以下优点由于构成该太阳位置跟踪控制装置的传感机构由具有一定厚度的底 板、设置于底板上的双层十字形挡光板以及在挡光板形成的四个角上分别 设置有一个第一、第二、第三和第四光敏控制器件和在双层十字形挡光板间的水平方向和垂直方向设置只有两个第五和第六光敏控制器件构成，因 此具有结构简单和构成成本低的优点；由于构成该太阳位置跟踪控制装置的传感机构的灵敏度或精确度由双 十字挡光板间距和档光板高度密切相关，当挡光板的高度越高、间距越小 其灵敏度活越高，反之越小。而在该传感机构中，挡板的高度是其双层挡板间的间距的10——100倍，因此，其灵敏度和精确度能够达到光纤导入 应用的要求。
图l:为太阳位置跟踪控制装置的方块图； 图2:为太阳位置跟踪控制装置传感机构的结构示意图； 图3:为太阳位置跟踪控制装置传感机构的平面结构示意图； 图4:为太阳位置跟踪控制装置传感机构底板的背面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明所提供的太阳位置跟踪控制装置的结构和工作 原理作进一步的详细说明。图1、 2、 3和图4所示，为本发明所提供的太阳位置跟踪控制装置的 方块图以及构成太阳位置跟踪控制装置的传感机构结构示意图。构成该太 阳位置跟踪控制装置包括:厚度在5—20毫米的具有一定机械强度的底板1 ， 在该底板上设置有一定高度的由八块挡光板构成的双层十字形挡光板2、 3、 4和5 (其中，双层挡光板间距为0.5—10毫米，双层十字形挡光板的高度 为双层挡光板间距的10—100倍)，底板上在挡光板形成的四个角处分别设 置有四个圆孔6、 7、 8和9，在该四个圆孔中分别固定有第一、第二、第三 和第四光敏控制器件10、 11、 12和13分别固定于上述圆孔中。在构成双 层十字形挡光板的挡光板2和5及3和4间也即水平方向和垂直方向分别 设置有两个圆孔14、 15，在该两个圆孔中分别固定有第六和第七光敏控制 器件16、 17;上述构成起传感机构。其中，第一、第二、第三、第四光敏 控制器件和第五和第六光敏控制器件分别经过模/数转换处理机构18线路 与数据微处理器19，并构成的传感信号处理机构；上述信号通过微处理器 分别通过第一和第二驱动电路20、 21与控制太阳能聚集装置的水平向和垂 直向的转动控制电机22、 23连接构成的控制机构。上述太阳位置跟踪控制装置的工作原理为当系统工作时，首先通过采集底板中或所固定的六个光敏元件所对应 的六个区域光线的光强度，以电压的形式输入到A/D转化模块，再输入给单片机处理。系统采用双轴控制，方位控制和仰角控制。首先进行方位控制，根据 实时采集到的第一、第二、第三、第四光敏控制器件所在对应的一、二、 三、四区光强信息，经微处理器比较运算分析，得出传感器和太阳的相对 位置信息，通过微处理器的输出端口输出控制信息，由光电隔离电路输入 到电机驱动电路，来决定方位控制双向电机的旋转方向；方位控制双向电 机开始旋转时，微处理器便开始对第五光敏控制器件对应的五区的光强信 息进行不间断的循环采样分析，并将每次光强值存放到某一存储器单元， 以便和下次采样结果进行比较，采样分析一次约占用0.1秒。由于方位控制 电机的旋转，驱动机械装置使采光设备和传感器朝向太阳方向运动，五区 的光强会不断的增强，处理器一旦发现五区的光强开始减小时，表示采光 设备和传感器，开始背向太阳运动，处理器会立即发出电机停止转动指令， 方位控制结束，继而开始仰角控制。同理，处理器根据实时采集到的一、 二、三、四区光强信息，经微处理器比较运算分析，得出传感器和太阳的 相对仰角位置信息，通过微处理器的输出端口输出控制信息，控制仰角控 制电机运行，同时开始对第六光敏控制器件对应的六区的光强信息进行循 环采样分析， 一旦发现六区的光强减弱，处理器会立即发出电机停止转动 指令，仰角控制结束，完成一次调整。由于机械误差和方位控制与仰角控制之间的相互影响等因素， 一次双 轴调整可能精度达不到要求，可通过程序设置连续进行2—3次调整，来结束一次完整的双轴跟踪控制。在上述的太阳位置跟踪控制装置中——为了减少由于光线的反射而对光敏控制器件的太阳直射的光强度 参数产生影响，构成传感机构结构的底板和挡光板采用黑色材料制成，或 在其表面涂黑即可；同样为了克服上述问题，将双层十字形挡光板形成的 四个的端部24采用密封条25密封。——为了提高太阳位置跟踪控制装置的控制精度，对构成双层十字形 挡光板的双层挡光板间距进行设定， 一般设定在0.5—10毫米之间；同时构成双层十字形挡光板的高度设定在双层挡光板间距的10—100倍之间。——为了简化构成太阳位置跟踪控制装置的传感机构的结构，直接将 第一、第二、第三、第四、第五和第六光敏控制器件固定于底板上即可。
权利要求
1、一种太阳位置跟踪控制装置，其特征在于包括具有一定厚度的底板，在所述底板上设置有具有一定高度的双层十字形挡光板，在所述挡光板形成的四个角上分别设置有一个第一、第二、第三和第四光敏控制器件，在所述的双层十字形挡光板间的水平方向和垂直方向设置只有两个第五和第六光敏控制器件，构成的传感机构所述的第一、第二、第三、第四、第五和第六光敏控制器件分别经过线路与数据微处理器连接构成的传感信号处理机构，和所述的微处理器分别通过第一和第二驱动电路与控制太阳能聚集装置的水平向和垂直向的控制电机连接构成的控制机构。
2、 如权利要求l所述的一种太阳位置跟踪控制装置，其特征在于所 述的底板厚度为5_20毫米。
3、 如权利要求1所述的一种太阳位置跟踪控制装置，其特征在于所述的双层十字形挡光板的双层挡光板间距为0.5—10毫米。
4、 如权利要求1所述的一种太阳位置跟踪控制装置，其特征在于所述的双层十字形挡光板的高度为所述的双层挡光板间距的io—ioo倍。
5、 如权利要求l所述的一种太阳位置跟踪控制装置，其特征在于所 述的双层十字形挡光板的端部密封。
6、 如权利要求l所述的一种太阳位置跟踪控制装置，其特征在于所 述的挡光板形成的四个角的底板上分别设置有圆孔，所述的第一、第二、 第三和第四光敏控制器件分别固定于上述圆孔中。
7、 如权利要求6所述的一种太阳位置跟踪控制装置，其特征在于所 述的底板上分别设置的圆孔边分别与所述双层十字形挡光板相切。
8、 如权利要求1所述的一种太阳位置跟踪控制装置，其特征在于所 述的双层十字形挡光板间的的底板水平方向和垂直方向分别设置有圆孔， 所述的第五和第六光敏控制器件分别固定于该圆孔中。
9、 如权利要求l所述的一种太阳位置跟踪控制装置，其特征在于所 述的构成传感机构结构的底板和挡光板采用黑色材料制成。
全文摘要
本发明属于太阳能利用设备技术领域，具体地讲涉及一种太阳位置跟踪控制装置。其技术方案包括具有一定厚度的底板，设置于底板上的双层十字形挡光板和分别设置六光敏控制器件构成的传感机构、光敏控制器件经过线路与数据微处理器连接构成的传感信号处理机构和第一和第二驱动电路与控制太阳能聚集装置的水平向和垂直向的控制电机连接构成的控制机构构成。构成该太阳位置跟踪控制装置的传感机构由底板、双层十字形挡光板六光敏控制器件构成，因此具有结构简单和构成成本低的优点；另外该太阳位置跟踪控制装置还具有传感机构的灵敏度或精确度高的优点。
文档编号F24J2/38GK101251305SQ200810054749
公开日2008年8月27日 申请日期2008年4月5日 优先权日2008年4月5日
发明者赵卫东 申请人:赵卫东