专利名称：太阳自动跟踪方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光源检测跟踪方法及装置，尤其是涉及太阳能开发应用技术领域 的一种太阳自动跟踪方法及装置。
背景技术：
随着经济的发展、社会的进步，传统不可再生的能源煤炭、石油、天然气日益匮乏， 寻找新能源成为当前人类面临的迫切课题。太阳能是一种干净的可再生的新能源，受到人 们越来越多的青睐，太阳能的开发与利用必将会越来越广泛，且必将会成为赖以生存的重 要能源之一。精确的太阳跟踪是保证太阳能利用的重要前提，太阳跟踪就是利用太阳跟踪 装置使阳光始终垂直摄入太阳能接收器的表面，以保证其能发挥最大的效率。目前国内外 在太阳能应用方面大多采用计算机控制跟踪技术，根据地球的自传、公转以及所在位置的 精度、纬度、海拔高度、时间来计算太阳的角度。这一方式过于复杂，成本高，维护困难，不能 有效的应用在小型设备上，不利于推广普及。
发明内容
本发明的目的在于提出一种太阳自动跟踪方法及装置，它通过太阳投射的影像来 测定太阳的位置，并使其朝影子的反方向转动直到影子消失为止，从而达到对太阳有效的 足艮足宗。为实现上述目的，本发明提出以下太阳自动跟踪方法在一个盘面的中央垂直设 置一根指针，利用太阳投射的影子来测定太阳的位置，即在盘面上检测出影子的位置及方 向，使盘面朝影子的反方向转动，最终使影子在盘面上消失，这时指针指向太阳，盘面正对 太阳，通过这一简单的方法实现对太阳的自动跟踪。根据以上提出的太阳自动跟踪方法，本发明提供一种太阳自动跟踪装置，类似的 装置可以从本装置中推出。它的上半部分包括一个盘面，在盘面的中央垂直设置一根指针，盘面由上下左右 四块太阳能电池板组成，左右两块太阳能电池板面积较大，上下两块太阳能电池板面积较 小且设置在盘面中间，其宽度与指针的直径相当，左右两块太阳能电池板面积相同，上下两 块太阳能电池板面积相同，以保证在太阳充分照射下，左右两块太阳能电池电压相同，上下 两块太阳能电池电压相同。它的下半部分包括两个臂手、支架、旋转接头以及底座，两个臂手垂直设置在盘面 背面，托住盘面，两个手臂都与盘面中间上下两块太阳能电池板的垂直面平行，以保证当影 子落在上下太阳能电池板上，盘面上下转动时，影子始终保持在上下两块太阳能电池板其 中之一上。两个臂手的内侧分别通过轴承与中间的支架相连，使盘面可以上下在垂直面上 180°转动。支架通过旋转接头与底座连接，使盘面可以左右在水平面上360°转动，所述的所
3有转动工作均由马达来完成。 底座内部包括左右电压检测器、上下电压检测器、跟踪控制器以及蓄电池，左右两 块太阳能电池板与左右电压检测器相连，上下两块太阳能电池板与上下电压检测器相连。
左右电压检测器与上下电压检测器均与跟踪控制器相连。上下太阳能电池板、左右太阳能电池板还与蓄电池相连，负责给蓄电池充电，保证 蓄电池有充足的电量，为整套装置工作提供电源。影子落到左右太阳能电池板其中之一上时，左右太阳能电池板产生的电压不同， 左右电压检测器将这一状态通知跟踪控制器，跟踪控制器发出指令使盘面在水平面上左右 转动，使影子落到上下太阳能电池板其中之一上，上下太阳能电池板产生的电压不同，上下 电压检测器将这一状态通知跟踪控制器，跟踪控制器发出指令使盘面在垂直面上上下转动 朝影子的反方向转动，以使影子逐渐变小直到在盘面上消失为止。当阴天时，盘面保持在最近一次对准太阳出现的位置。在日落后，跟踪控制器将盘面复位，使盘面处于与地面平行的位置，方便再次对太 阳进行跟踪工作。本发明是这样工作的首先盘面处于平行地面的初始位置，这个位置最有利于形 成影子，太阳照射盘面，指针在盘面上形成影子，当影子落在左右两块太阳能电池板其中之 一上时，左右电压检测器检测到这一状态，将结果通知跟踪控制器，跟踪控制器发出指令使 盘面左右转动，使影子落到上下太阳能电池板其中之一上，上下太阳能电池板产生的电压 不同，上下电压检测器将这一状态通知跟踪控制器，跟踪控制器发出指令使盘面上下转动 朝影子的反方向转动来调整影子的大小，使其逐渐变小直到在盘面上消失为止，这是指针 指向太阳，盘面正对太阳，从而实现对太阳的自动跟踪。当阴天时，盘面保持在最近一次对 准太阳出现的位置。在日落后，跟踪控制器将盘面复位，使盘面处于与地面平行的位置，方 便再次对太阳进行跟踪工作。本发明的有益效果是，彻底解决太阳跟踪的问题，并且原理巧妙，结构简单，完全 无人值守，易于维护，精度高，能有效的对太阳进行跟踪，可广泛应用于太阳能的开发与利 用、航天器、军事与民用设施上。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1是本发明的正面结构图。
具体实施例方式在图1所示实施例中，太阳自动跟踪装置的上半部分有盘面(2)，盘面(2)的中央 位置垂直设置指针(1)，上太阳能电池板(3)与下太阳能电池板(5)分别位于盘面(2)中 间上下两部分，并且上太阳能电池板(3)、下太阳能电池板(5)的宽度与指针(1)的直径相 当，左太阳能电池板(6)与右太阳能电池板(4)分别位于盘面(2)左右两部分；盘面(2)的 背面设有两个臂手(8)，两个臂手(8)与上下太阳能电池板(3) (5)所在的垂直面平行，以保 证当影子落在上下太阳能电池板(3) (5)上，盘面(2)上下转动时，影子始终保持在上下两 块太阳能电池板⑶(5)其中之一上；两个臂手⑶通过轴承(7)与中间的支架(9)相连，支架(9)通过旋转接头(10)与底座(15)连接；底座(15)内部设有上下电压检测器(11)、 左右电压检测器(12)、跟踪控制器(14)以及蓄电池(13)；上下太阳能电池板(3) (5)与上 下电压检测器(11)相连，左右太阳能电池板(6) (4)与左右电压检测器(12)相连，上下电 压检测器(11)以及左右电压检测器(12)分别与跟踪控制器(14)连接；上下太阳能电池板 (3) (5)、左右太阳能电池板(6) (4)还与蓄电池(13)相连，负责给蓄电池(13)充电，以保证 蓄电池(13)有充足的电量，为整套装置工作提供电源。
权利要求
一种太阳自动跟踪方法，其特征是在一个盘面的中央垂直设置一根指针，利用太阳投射的影子来测定太阳的位置，即在盘面上检测出影子的位置及方向，使盘面朝影子的反方向转动，最终使影子在盘面上消失，这时指针指向太阳，盘面正对太阳，通过这一简单的方法实现对太阳的自动跟踪。
2.一种实现权利要求1所述的太阳自动跟踪方法的装置，其特征是它的上半部分包 括一个盘面，在盘面的中央垂直设置一根指针，盘面由上下左右四块太阳能电池板组成，左 右两块太阳能电池板面积较大，上下两块太阳能电池板面积较小且设置在盘面中间，其宽 度与指针的直径相当，左右两块太阳能电池板面积相同，上下两块太阳能电池板面积相同， 以保证在太阳充分照射下，左右两块太阳能电池电压相同，上下两块太阳能电池电压相同。
3.根据权利要求2所述的太阳自动跟踪装置，其特征是它的下半部分包括两个臂手、 支架、旋转接头以及底座，两个臂手垂直设置在盘面背面，托住盘面，两个手臂都与盘面中 间上下两块太阳能电池板的垂直面平行，以保证当影子落在上下太阳能电池板上，盘面上 下转动时，影子始终保持在上下两块太阳能电池板其中之一上。
4.根据权利要求3所述的太阳自动跟踪装置，其特征是两个臂手的内侧分别通过轴 承与中间的支架相连，使盘面可以上下在垂直面上180°转动。
5.根据权利要求2所述的太阳自动跟踪装置，其特征是支架通过旋转接头与底座连 接，使盘面可以左右在水平面上360 °转动，所述的所有转动工作均由马达来完成。
6.根据权利要求2至5其中任一项所述的太阳自动跟踪装置，其特征是底座内部包 括左右电压检测器、上下电压检测器、跟踪控制器以及蓄电池，左右两块太阳能电池板与左 右电压检测器相连，上下两块太阳能电池板与上下电压检测器相连。
7.根据权利要求6所述的太阳自动跟踪装置，其特征是左右电压检测器与上下电压 检测器均与跟踪控制器相连。
8.根据权利要求6所述的太阳自动跟踪装置，其特征是上下太阳能电池板、左右太阳 能电池板还与蓄电池相连，负责给蓄电池充电，保证蓄电池有充足的电量，为整套装置工作 提供电源。
9.根据权利要求2至8其中任一项所述的太阳自动跟踪装置，其特征是影子落到左 右太阳能电池板其中之一上时，左右太阳能电池板产生的电压不同，左右电压检测器将这 一状态通知跟踪控制器，跟踪控制器发出指令使盘面在水平面上左右转动，使影子落到上 下太阳能电池板其中之一上，上下太阳能电池板产生的电压不同，上下电压检测器将这一 状态通知跟踪控制器，跟踪控制器发出指令使盘面在垂直面上上下转动朝影子的反方向转 动，以使影子逐渐变小直到在盘面上消失为止。
10.根据权利要求2至8其中任一项所述的太阳自动跟踪装置，其特征是当阴天时， 盘面保持在最近一次对准太阳出现的位置。
11.根据权利要求2至8其中任一项所述的太阳自动跟踪装置，其特征是在日落后， 跟踪控制器将盘面复位，使盘面处于与地面平行的位置，方便再次对太阳进行跟踪工作。
全文摘要
本发明涉及一种太阳自动跟踪方法及装置，采用的方法类似日晷的工作原理，在一个盘面的中央垂直设置一根指针，利用太阳投射的影子来测定太阳的位置，即在盘面上检测出影子的位置及方向，使盘面朝影子的反方向转动，最终使影子在盘面上消失，这时指针指向太阳，盘面正对太阳，通过这一简单的方法实现对太阳的自动跟踪。并基于该方法提出太阳自动跟踪装置，其在盘面的正面设置上、下、左、右四块太阳能电池板，由于投射的影子会造成左右对称或上下对称的两块电池板的电压差，检测器检测到这一状态，便会调整跟踪器的朝向，最终使影子在盘面上消失，这时对称的电池板无电压差，马达停止转动，盘面正对太阳，从而实现了太阳跟踪。该太阳跟踪装置原理简单，构造巧妙，完全无人值守，太阳跟踪精度高，可广泛应用于太阳能的开发与利用。
文档编号G05D3/12GK101930237SQ20101026061
公开日2010年12月29日 申请日期2010年8月24日 优先权日2010年8月24日
发明者张欣, 薛庆喜, 薛恩达 申请人:薛恩达;薛庆喜;张欣