一种太阳能双轴跟踪系统的制作方法

本发明属于能源利用技术领域，具体涉及一种太阳能双轴跟踪系统。

背景技术：

目前，公知的太阳自动跟踪系统装置一般来说有两种形式，一种是固定式、安装在支撑杆上，如路灯上固定倾斜45度的太阳能电池板，这种形式可以避免障碍物遮挡太阳能电池板接收到的太阳光，但是太阳光的利用率比较低，不能充分吸收，有大部分的浪费。

另外一种是单双轴式、安装在地面这种形式，这种形式适应于大面积的开阔地，没有障碍物遮挡的情况，对于城市中路灯这种情况不太适合，虽然太阳的利用率高，但是受环境条件的约束，且装置固定于地面上安全系数不高。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于设计提供一种太阳能双轴跟踪系统。

所述的一种太阳能双轴跟踪系统，包括支撑杆、太阳能电池板、控制系统，其特征在于所述支撑杆的顶部设置有外齿式回转支撑轴承，所述回转支撑轴承的内圈与底座连接，底座的一侧与通过两个铰接件a与太阳能电池板连接，回转支撑轴承的外圈与方位角跟踪机构相连，所述底座的另一侧与太阳能电池板之间设置有高度角跟踪机构，所述控制系统分别与方位角跟踪机构和高度角跟踪机构电连接。

所述的一种太阳能双轴跟踪系统，其特征在于所述方位角跟踪机构包括方位角电机、与方位角电机的输出轴相连的小齿轮，所述小齿轮与外齿式回转支撑轴承相啮合。

所述的一种太阳能双轴跟踪系统，其特征在于所述高度角跟踪机构包括高度角丝杆电机、丝杠、电机座，所述电机座固定在底座的另一侧，丝杆的顶端通过铰接件b与太阳能电池板相连，所述铰接件a和铰接件b之间形成等边三角形。

所述的一种太阳能双轴跟踪系统，其特征在于所述控制系统包括单片机控制器、分别与单片机控制器连接的光电转换模块、电源模块、方位角驱动单元、高度角驱动单元，与光电转换模块连接的光电传感器，所述方位角驱动单元用于驱动方位角电机，高度角驱动单元用于驱动高度角丝杆电机。

所述的一种太阳能双轴跟踪系统，其特征在于所述方位角电机为步进电机。

所述的一种太阳能双轴跟踪系统，其特征在于所述高度角丝杆电机为步进电机。

所述的一种太阳能双轴跟踪系统,其特征在于所述回转支撑轴承的内圈与底座焊接设置。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1）在实现双轴结构的同时，能够把装置安装于支撑杆上，可以避免一些障碍物妨碍电池板太阳光的吸收，也能使得装置的安全性更高；

2）双轴跟踪包括高度角跟踪和方位角跟踪，高度角跟踪采用丝杆电机执行机构，方位角电机采用齿轮啮合方式传动，这两种传动方式使得系统总体结构更加紧凑、稳定；

3）电机均采用步进电机方式，使得系统的跟踪精度更高；

4）焊接设置的底座，可承受较大的倾覆力矩。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为图1的侧视图，

图3为本发明控制系统的结构框图；

图4为本发明电路图；

图中，1-支撑杆，2-太阳能电池板，3-回转支撑轴承，4-底座，5-铰接件a,6-方位角电机，7-小齿轮，8-高度角丝杆电机，9-丝杆，10-电机座，11-铰接件b，12-单片机控制器，13-光电转换模块，14-电源模块，15-方位角驱动单元，16-高度角驱动单元，17-光电传感器。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明作进一步详细说明，并给出具体实施例。

如图1-3所示，本发明一种太阳能双轴跟踪系统，该太阳能双轴跟踪系统，可安装在支撑杆1上，且能自动跟踪太阳，实现太阳能的高利用率，安全性能号，不受环境的影响。包括支撑杆1、太阳能电池板2、控制系统，支撑杆1的顶部设置有外齿式回转支撑轴承3，回转支撑轴承3的内圈与底座4焊接设置，采用该连接方式，可承受较大的倾覆力矩，底座4的一侧与通过两个铰接件a5与太阳能电池板2连接，回转支撑轴承3的外圈与方位角跟踪机构相连，底座4的另一侧与太阳能电池板2之间设置有高度角跟踪机构，控制系统分别与方位角跟踪机构和高度角跟踪机构电连接。

其中，方位角跟踪机构包括方位角电机6、与方位角电机6的输出轴相连的小齿轮7，小齿轮7与外齿式回转支撑轴承3相啮合；高度角跟踪机构包括高度角丝杆电机8、丝杠9、电机座10，电机座10固定在底座4的另一侧，丝杆9的顶端通过铰接件b11与太阳能电池板2相连，铰接件a5和铰接件b11之间形成等边三角形，该等边三角形的设置，以便实现对太阳能电池板的稳定支撑，确保后续转动的顺畅，方位角电机6及高度角丝杆电机8均为步进电机。

本发明太阳能跟踪分为方位角和高度角跟踪的双轴式跟踪方式，每种跟踪方式都有一台动力驱动电机，方位角跟踪由方位角电机6实现执行，具体为控制系统驱动方位角电机6，方位角电机6转动，带动电机轴上的小齿轮7转动，通过啮合，进而带动回转支撑轴3的外圈齿转动，回转支撑轴承3外圈与底座4相连，带动太阳能电池板2的方位角的调节，高度角跟踪由丝杆9和高度角丝杆电机8共同实现执行，高度角丝杆电机8转动时，带动丝杆9的移动，太阳能电池板2绕着底座的支撑点转动，实现太阳能高度角的跟踪。

如图3-4所示，控制系统包括单片机控制器12、分别与单片机控制器12连接的光电转换模块13、电源模块14、方位角驱动单元15、高度角驱动单元16，与光电转换模块13连接的光电传感器17，方位角驱动单元15用于驱动方位角电机6，高度角驱动单元16用于驱动高度角丝杆电机8。单片机控制器12为本系统的控制核心，当太阳光照射在太阳电池板2上时，设置在太阳能电池板2上的光电传感器17就会检测出光照强度，然后通过光电转换模块13把模拟信号转换为单片机控制器12可识别数字信号，单片机控制器12对接收到的信号进行处理和分析后发出相应的指令，最后通过高度角驱动单元16和方位角驱动单元15分别对应驱动方位角和高度角步进电动机作出相应的太阳能接收效率跟踪调整。在总电路图中，单发稳态器由ne555和光敏三极管构成，当有光照光敏三极管导通时，电容充电；当无光照光敏三级管断开，电容放电单稳态触发器产生脉冲信号给单片机驱动电机。而光电传感器检测光照强度，根据光照变化判断太阳的运动趋势，两两一组分别检测高度角和方位角，送出模拟信号给adc转换成数字信号，再送给单片机分析处理后通过l298n芯片驱动步进电机调整角度，综上所述，该系统实现了太阳方位的准确跟踪。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种太阳能双轴跟踪系统，包括支撑杆、太阳能电池板、控制系统，支撑杆的顶部设置有外齿式回转支撑轴承，回转支撑轴承的内圈与底座连接，底座的一侧与通过两个铰接件a与太阳能电池板连接，回转支撑轴承的外圈与方位角跟踪机构相连，底座的另一侧与太阳能电池板之间设置有高度角跟踪机构，控制系统分别与方位角跟踪机构和高度角跟踪机构电连接。本发明可实现对太阳能的高效利用，安全性能好，不受环境的影响。

技术研发人员：万智辉;徐英帅;刘顺
受保护的技术使用者：东华理工大学
技术研发日：2017.12.19
技术公布日：2018.04.06