专利名称：势能可控驱动的太阳光跟踪装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用势能驱动的太阳光跟踪装置。
为有效利用太阳能，常要求对阳光进行跟踪。步进电机驱动的太阳光跟踪装置，精度高但造价昂贵且需配备减速机构和功率电源；有一种发条驱动的太阳光跟踪装置，它无需用电但跟踪误差较大。
本实用新型的目的是提供一种太阳光跟踪装置，它利用势能工作并且跟踪误差小。
本实用新型的目的是这样实现的，采用一个由弹性元件或重物组成的势能蓄能机构、一个控制电路包括控制信号及其输入环节、负载和约束负载运动的机构和一个作为控制电路执行机构对势能驱动的负载或其传动部件提供间隙性消失的阻力的电动释阻机构组成一个势能可控驱动的太阳光跟踪装置、特别是势能可控驱动的聚焦式太阳能集热和利用装置的采光板跟踪阳光照射角的装置。
根据控制理论，本实用新型是一个自动控制系统。附
图1是系统框图。其中用阿拉伯数字表示的输入输出端及各框图的含意为1手动势能输入端。
2手动控制信号输入端。
3风力信号输入端。
4阳光照射角信号输入端。
5受光部件或采光板或负载的状态。
6势能蓄能和驱动机构。
7“位置／光”放大环节。
8“光／电”放大环节。
9控制电路，包含控制信号估计器。
10执行环节，即电动释阻机构。
由图可见系统输入为阳光照射角，并可输入风力传感器提供的风力报警信号及其它控制信号，输出为受光部件或采光板或负载的状态，带负反馈环节。本实用新型也可用于太阳高度角的跟踪以及非东西向和非南北向布置的槽状聚焦反光板等负载的太阳高度角和照射角的综合跟踪。
图1中，手动控制信号输入端用于在阴天启动控制信号估计器或关机，也可使装置处于某一特殊状态。装置工作期间，输入输出比较后经“位置／光”和“光／电”两环节放大再送到控制电路，一旦装置照射角超差，控制电路会令执行机构对输出状态进行调整以实现跟踪；控制信号估计器是根据地球表面线性有差阳光跟踪系统两次相邻动作的时间间隔接近为一常数，采用一个具有相同时间常数的信号发生器来估计照射角的误差，有时它也称作程序控制器，采用控制信号估计器可使装置透过浓云跟踪阳光，但使用时要防止其累计误差并需校对第一个信号发出的时刻。最好将光电元件与估计器结合使用，但控制电路优先响应光电元件的信号。制造时估计器和控制电路可一起制作，框图中也不另外画出。
附图2给出本实用新型的一个实施例，这是一个势能可控驱动装置的工作原理图。由图可见当对齿条11作用一个足够大的向左的力时，齿条11将因受弧形轨道移动副12约束作逆时针方向转动并通过皮常13带动发条盘14使其顺时针转动。同时，因磨擦使与发条盘14端面接触的拨杆15逆时针转动并带动常阻片16顺时针转动而与齿条11脱离，齿条11运动不受影响，负载因此置位。发条盘14也因此获得势能并蓄之以供驱动负载。以后，线圈17每一次得电，都可通过衔铁18使常阻片16向左跳过一齿，这使齿条11在发条势能驱动下开始作顺时针转动但因暂阻片19阻挡，齿条11右移不到一个齿距；线圈17失电时，暂阻片19退回。齿条11继续转动行满一个齿距后重又被常阻片16阻挡而静止。这过程可重复从而使齿条11带动负载按控制要求动作。这里，线圈17和衔铁18组成一个电磁铁并驱动常阻片16使之与齿条相齿合或脱离从而阻止或允许齿条11的运动。电磁铁和常阻片16、暂阻片19构成对势能驱动的负载或传动部件的运动提供间隙性消失的阻力以实现间隙性驱动进行跟踪阳光的作用的电动释阻机构。通过将齿条11改为小齿轮可减小装置体积并改变负载运动形式使适应各种要求和用途。齿条和小齿轮可通称为动齿片。
势能可控驱动的太阳光跟踪装置结构简单、重量轻、造价低、输出力矩大、跟踪精度高、耗电少并且无需使用功率电源。它为人类广泛而有效地使用高品位的太阳能提供了一种简单而可靠的装置。
附图3、4描述了本实用新型的一个实施例。这是一个带自动防风钩销的势能可控驱动跟踪的抛物反射聚焦式太阳能集热装置。图3为正视，图4为侧视。图中采光板20的移动由弧形轨道移动副21约束以便始终可将阳光汇聚于集热元件25。移动副21固定部分为两根弧形平行轨道22，可用手动高度角跟踪或调节机构调整其倾角以进行太阳高度角跟踪。手动高度角跟踪机构由弧形轨道移动副23(也可用转动副)和手动齿传动部件24构成。通过用以调整集热装置方位的平面副26与基座相连。装置的蓄能机构由重物27和变力臂滑轮组28组成，对其输入势能并同时使采光板20置位后，每当阳光照到装在采光板13右后方的光电元件29上，即相对照射角超差都可使控制部分作出响应，电动释阻机构30(以一段衔铁表示)动作，使采光板由势能蓄能机构通过皮带31带动作顺时针转动跟踪太阳光。这种跟踪装置驱动力可达20公斤，精度误差小于0.2度，两节1号电池可工作半年，造价也很低。采用变力臂滑轮组可缩短重物作功行程。附图5、6为一种自动防风钩销的工作原理图。图中，包括弹簧、插销挡块和插销的钩销固定部分32可将沿箭头方向运动进入其中的钩销活动部分33锁定。附图3、4中的把手34可作为钩销活动部件。每当采光板20运行至终点包括响应风力传感器的报警信号而运行至终点(防风位置)都可通过钩销加强固定。这种集热装置可提供400℃的高温热源。(已另案申请专利)将上述集热装置的采光板换作光电池包括聚焦式光电池板就构成了势能可控跟踪的光电池电源，其性能价格比和效率很高。对于小型光电池板和有些装置还可用发条可控驱动制成便携式产品；将上述集热装置的集热元件换作光纤传光装置的光输入端就构成势能可控跟踪的光纤传光装置，通过它可长距离传送自然光。此外，还可将上述集热装置的采光板改为晒物托架、门窗或窗布等庶光物来制造势能可控驱动跟踪的晒物装置和光控门窗，它们在生活和生产上有许多用处。
权利要求1.利用势能间隙性地驱动太阳能收集和利用装置的受光部件跟踪太阳光、特别是驱动聚焦式太阳能集热和利用装置的采光板跟踪阳光照射角的装置，该装置由一个由弹性元件或重物组成的势能蓄能和驱动机构、控制电路包括控制信号及其输入环节、负载和约束负载运动的机构等组成，其特征在于含有一个作为装置控制电路执行机构对势能驱动的负载或传动部件的运动提供间隙性消失的阻力的电动释阻机构。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征是含有一个按其安装位置可输出反映受光部件或采光板或负载与阳光之间相对照射角超差信号的光电元件或含有一个控制信号估计器，并由这个光电元件或控制信号估计器向控制电路提供控制信号。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于含有一个由动齿片和一个由电磁铁驱动使之与动齿片相齿合或脱离从而阻止或允许动齿片运动的常阻片。
4.根据权利要求1或2或3所述的装置，其特征是含有一个太阳高度角跟踪或调节机构、特别是含有由转动副或弧形轨道移动副和手动齿传动部件构成的太阳高度角跟踪或调节机构；在受光部件或采光板或负载及其连接件上装有可与固定的配合件相接触并自动锁定的钩销，并含有一个向控制电路提供风力报警信号的传感器。
5.根据权利要求1或2或3所述的装置，其特征在于其负载为光电池板包括聚焦式光电池或晒物托架或门窗或庶光物。
专利摘要本实用新型提供一种用电动释阻机构对势能驱动的负载或传动部件提供间隙性消失的阻力来实现用势能驱动的太阳光跟踪装置。它具有输出力矩大、跟踪精度高、无需使用功率电源、可透过浓云跟踪阳光、重量轻、结构简单和造价低等优点。可用于制造各种高性能太阳能利用装置。为广泛而有效地利用太阳能开辟了广阔的前景。
文档编号F24J2/38GK2067809SQ8922165
公开日1990年12月19日 申请日期1989年12月27日 优先权日1989年12月27日
发明者施国梁 申请人:施国梁