一种适用于阴晴变化的追日控制方法与流程

本发明涉及太阳能收集技术领域，尤其是涉及一种适用于阴晴变化的追日控制方法。

背景技术：

太阳能是由太阳内部氢原子发生氢氦聚变释放出巨大核能而产生的，来自太阳的辐射能量；自地球上生命诞生以来，就主要以太阳提供的热辐射能生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为制作食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。在化石燃料日趋减少的情况下，太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，并不断得到发展；太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式，太阳能发电是一种新兴的可再生能源；随着太阳能的利用，其中太阳能追日装置也日益发展，现有的太阳追踪的方法当遇到天气阴沉或者是云层将太阳遮挡交替时，不能精确的进行追踪。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种适用于阴晴变化的追日控制方法。

本发明的技术方案是这样实现的：一种适用于阴晴变化的追日控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

s1：在控制终端建立以经纬度数值为变量的像数坐标系xoy；

s2：将控制终端与实时更新的数据库建立电信号连接；正常情况下，控制终端的时间单元识别是否是白昼，若是白昼且为晴天时，控制终端启动太阳追踪装置中的光电追踪子程序，将太阳追踪装置中的光电追踪单元始终指向太阳的方向，并且将的光电追踪单元自行运行的轨迹，转化为太阳运行轨迹的参考变量，保存到控制终端的数据库中；若是白昼且为阴天或是多云时，启动太阳追踪装置中的视日轨迹子程序，视日轨迹子程序控制太阳追踪装置随着控制终端预输入的太阳运行轨迹运行；若是黑夜，控制终端控制太阳追踪装置停止运行；

s3：当在白天视日轨迹子程序需要升级、维护和维修时，控制终端启动太阳追踪装置中的光电追踪子程序，将太阳追踪装置中的光电追踪单元始终指向太阳的方向，并且将的光电追踪单元自行运行的轨迹，转化为太阳运行轨迹的参考变量，保存到控制终端的数据库中；

s4：当实时移动到一定角度以后，太阳追踪装置上的限位开关会利用机械运动部件的碰撞使其触头动作来实现接通或分断太阳追踪装置控制线路，实现控制行程的目的。

进一步的，所述步骤s2包括：

s21：在数据库中输入当日太阳运行轨迹的经纬度数值传递给控制终端；

s22：通过调整角度传感器控制太阳追踪装置纵向和水平移动，实现将太阳追踪装置的输入点与控制终端上的坐标为参照点进行调试和校准；通过调整角度传感器控制太阳追踪装置纵向和水平移动可以更加精确的控制太阳追踪装置对当日的阳光进行追踪；

s23：通过调试和校准的数值转化为补偿值，输入控制控制的像数坐标系xoy中；

s24：补偿值输入完成的太阳追踪装置根据控制终端的像数坐标系xoy上，预先输入的太阳预运行轨迹移动。

进一步的，所述步骤s3包括：

s31：通过控制终端，控制视日轨迹子程序暂停或关闭；启动光电追踪子程序；

s32：通过调整角度传感器控制太阳追踪装置纵向和水平移动控制太阳追踪装置输入点与太阳本时刻的位置相适配，然后通过追踪装置上的光电传感器对太阳光进行实施追踪，提高追踪精度。

通过采用上述的追日方法，带来的有益效果为：通过采用这样的追日控制方法，首先，控制终端会自动识别此时是否是白昼，若为白昼且为晴天时，工作人员可以通过控制终端控制光电追踪子程序进行太阳追踪工作，实现精确的追踪太阳，高效的吸收太阳能；当白昼切回黑夜，此时控制终端控制太阳追踪装置停止运行，整个追日系统进入休眠状态，

当遇到若为白昼且为阴雨天或者是多云的天气时，工作人员可以在事先在控制终端的数据库中输入当时太阳运行轨迹的经纬度值，然后通过控制终端将追日程序切换成视日轨迹子程序，视日轨迹子程序可根据控制终端的数据库中的太阳运行轨迹的经纬度值精确的进行太阳追踪，有效的解决了现有的太阳追踪的方法当遇到天气阴沉或者是云层将太阳遮挡交替时，不能精确的进行追踪的问题；

当遇到当在白天视日轨迹子程序需要升级、维护和维修时；或者光电追踪子程序需要升级、维护和维修时，可以进行相互切换，不会影响太阳能的吸收利用效率；

另外，当实时移动到一定角度以后，太阳追踪装置上的限位开关会利用机械运动部件的碰撞使其触头动作来实现接通或分断太阳追踪装置控制线路，实现控制行程的目的，有效的对太阳追踪装置进行保护。

优选为：所述太阳追踪装置包括机架、控制终端、光电探测器、角度控制单元、行程保护单元；所述光电探测器、角度控制单元和行程保护单元均安装在机架上，且所述光电探测器、角度控制单元和行程保护单元均与控制终端电连接。

优选为：所述控制终端包括输入显示单元、控制程序、时间单元；所述输出显示单元、时间单元和驱动单元均与控制程序电连接；所述控制程序包括光电追踪子程序、视日轨迹子程序以及集成电路子程序。

优选为：所述光电探测器包括安装支架、反射镜片以及光敏传感器；所述反射镜片通过所述安装支架安装在机架上；所述光敏传感器安装在反射镜片的边缘，且输入面与反射镜片的上表面平行。

优选为：所述安装支架包括安装座和位于安装座下端面用于调节安装座角度的调节杆；所述安装座上端面开设有用于安装反射镜片的安装槽，所述安装座下端面设置有铰接座；所述调节杆的一端上端与铰接座相互铰接；所述调节杆的下端通过滑动座滑动设置在机架上。

优选为：所述角度控制单元包括高度传感模块和水平传感模块；所述高度传感模块包括高度传感器、用于调整安装座角度的第一推杆以及受控制终端控制的第一伺服电机；所述高度传感器固定安装在安装座的一侧面且与控制终端电连接；所述第一伺服电机通过支撑架固定安装在调节杆上；且第一伺服电机的电机轴输出端与所述第一推杆的一端固定连接；所述第一推杆远离第一伺服电机的一端横向穿过铰接座且与铰接座固定连接；所述水平传感模块包括与控制终端电连接的水平传感器和第二伺服电机、水平推杆以及连接部件；所述水平传感器固定安装在安装座的下端面；所述第二伺服电机固定安装在机架上，所述第二伺服电机的输出端通过所述连接部件与水平推杆相连接；所述水平推杆输出端与滑动座固定连接。

优选为：所述连接部件包括联轴器、传动螺杆、设置在传动螺杆两侧的机架上的限位支架、转动螺母以及推动块；联轴器的输入端与第二伺服电机的输出轴固定连接，另一端与传动螺杆的一端相连接；所述传动螺母套设在传动螺杆上且与传动螺杆螺纹连接；所述限位支架通过安装板安装在机架上，且限位支架的相对面上设置有滑道，所述传动螺母在所述限位支架的滑道上水平滑动；所述推动块通过若干均匀安装在传动螺母侧面上的连接柱与传动螺母固定连接；所述推动块与水平推杆固定连接。

优选为：所述行程保护单元包括水平限位模块和高度限位模块；所述水平限位模块包括第一压力传感器、第二压力传感器以及用于控制第二伺服电机急停的行程开关；所述第一压力传感器通过限位板安装在限位支架的滑道远离第二伺服电机的一端；所述第二压力传感器安装在传动螺杆远离联轴器的一端；所述第一压力传感器和第二压力传感器均与行程开关电连接；所述行程开关与控制程序中的集成电路子程序电连接；所述高度限位模块包括第二行程开关，所述第二行程开关与第一伺服电机电连接；所述第二行程开关与控制程序中的集成电路子程序电连接。

与现有技术相比较，本发明带来的有益效果为：

1、首先，将传统单一的太阳追踪装置添加了时间单元，可以根据日出的时间与时间单元，然后传统的视日运行轨迹上增加了时间控制，可以实现自动识别昼夜的功能，并且，增加时间这一坐标轴，可以提高是实现单位时间与经纬度坐标相结合，以实现更加精确的控制太阳追踪装置的精度；并且光电探测器、角度控制单元和行程保护单元均与控制终端电连接，这样的方式可以实现远程终端控制太阳追踪器的运行，提高效率和控制精度；

2、通过安装角度控制单元，均是通过由电机进行调整角度的，电机在驱动过程中，其自身会产生扭矩，并且第一伺服电机和第二伺服电机都是和控制终端电连接的，当高度传感器和水平传感器的电信号传递给控制终端后，追日系统可以精确的限定第一伺服电机和第二伺服电机工作产生的扭矩，以此达到精确控制光电探测器角度和水平位移。

3、通过将水平移动的工作单位采用传动螺杆和转动螺母的配合移动的形式；可以更加精确的控制安装座的水平位移。

4、通过设置有行程保护单元，既可以起到自动限位的作用，还可以实现人工紧急控制的作用，方便进行坐标的调试和校对；同时起到保护的作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施方式结构示意图；

图2为太阳追踪装置的单元总图；

图3为安装支架的结构示意图；

图4为高度传感模块的结构示意图；

图5为水平传感模块的示意图；

图6为连接部件的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明公开了一种适用于阴晴变化的追日控制方法，在本发明具体实施方式中，包括如下步骤：

s1：在控制终端建立以经纬度数值为变量的像数坐标系xoy；

s2：将控制终端与实时更新的数据库建立电信号连接；正常情况下，控制终端的时间单元识别是否是白昼，若是白昼且为晴天时，控制终端启动太阳追踪装置中的光电追踪子程序，将太阳追踪装置中的光电追踪单元始终指向太阳的方向，并且将的光电追踪单元自行运行的轨迹，转化为太阳运行轨迹的参考变量，保存到控制终端的数据库中；若是白昼且为阴天或是多云时，启动太阳追踪装置中的视日轨迹子程序，视日轨迹子程序控制太阳追踪装置随着控制终端预输入的太阳运行轨迹运行；若是黑夜，控制终端控制太阳追踪装置停止运行；

s3：当在白天视日轨迹子程序需要升级、维护和维修时，控制终端启动太阳追踪装置中的光电追踪子程序，将太阳追踪装置中的光电追踪单元始终指向太阳的方向，并且将的光电追踪单元自行运行的轨迹，转化为太阳运行轨迹的参考变量，保存到控制终端的数据库中；

s4：当实时移动到一定角度以后，太阳追踪装置上的限位开关会利用机械运动部件的碰撞使其触头动作来实现接通或分断太阳追踪装置控制线路，实现控制行程的目的。

进一步的，所述步骤s2包括：

s21：在数据库中输入当日太阳运行轨迹的经纬度数值传递给控制终端；

s22：通过调整角度传感器控制太阳追踪装置纵向和水平移动，实现将太阳追踪装置的输入点与控制终端上的坐标为参照点进行调试和校准；通过调整角度传感器控制太阳追踪装置纵向和水平移动可以更加精确的控制太阳追踪装置对当日的阳光进行追踪；

s23：通过调试和校准的数值转化为补偿值，输入控制控制的像数坐标系xoy中；

s24：补偿值输入完成的太阳追踪装置根据控制终端的像数坐标系xoy上，预先输入的太阳预运行轨迹移动。

进一步的，所述步骤s3包括：

s31：通过控制终端，控制视日轨迹子程序暂停或关闭；启动光电追踪子程序；

s32：通过调整角度传感器控制太阳追踪装置纵向和水平移动控制太阳追踪装置输入点与太阳本时刻的位置相适配，然后通过追踪装置上的光电传感器对太阳光进行实施追踪，提高追踪精度。

通过采用上述的追日方法，带来的有益效果为：通过采用这样的追日控制方法，首先，控制终端会自动识别此时是否是白昼，若为白昼且为晴天时，工作人员可以通过控制终端控制光电追踪子程序进行太阳追踪工作，实现精确的追踪太阳，高效的吸收太阳能；当白昼切回黑夜，此时控制终端控制太阳追踪装置停止运行，整个追日系统进入休眠状态，

当遇到若为白昼且为阴雨天或者是多云的天气时，工作人员可以在事先在控制终端的数据库中输入当时太阳运行轨迹的经纬度值，然后通过控制终端将追日程序切换成视日轨迹子程序，视日轨迹子程序可根据控制终端的数据库中的太阳运行轨迹的经纬度值精确的进行太阳追踪，有效的解决了现有的太阳追踪的方法当遇到天气阴沉或者是云层将太阳遮挡交替时，不能精确的进行追踪的问题；

当遇到当在白天视日轨迹子程序需要升级、维护和维修时；或者光电追踪子程序需要升级、维护和维修时，可以进行相互切换，不会影响太阳能的吸收利用效率；

另外，当实时移动到一定角度以后，太阳追踪装置上的限位开关会利用机械运动部件的碰撞使其触头动作来实现接通或分断太阳追踪装置控制线路，实现控制行程的目的，有效的对太阳追踪装置进行保护。

实施例2

如图1-图6所示，在本发明具体实施方式中，所述太阳追踪装置1包括机架11、控制终端12、光电探测器13、角度控制单元14、行程保护单元15；所述光电探测器13、角度控制单元14和行程保护单元15均安装在机架11上，且所述光电探测器13、角度控制单元13和行程保护单元15均与控制终端12电连接。

在本发明具体实施方式中，所述控制终端12包括输入显示单元121、控制程序122、时间单元123；所述输出显示单元121、时间单元122和驱动单元123均与控制程序122电连接；所述控制程序122包括光电追踪子程序1221、视日轨迹子程序1222以及集成电路子程序1223。

在本发明具体实施方式中，所述光电探测器13包括安装支架131、反射镜片132以及光敏传感器133；所述反射镜片133通过所述安装支架131安装在机架11上；所述光敏传感器133安装在反射镜片132的边缘，且输入面与反射镜片132的上表面平行。

在本发明具体实施方式中，所述安装支架131包括安装座1311和位于安装座1311下端面用于调节安装座1311角度的调节杆1312；所述安装座1311上端面开设有用于安装反射镜片133的安装槽1313，所述安装座1311下端面设置有铰接座1314；所述调节杆1312的一端上端与铰接座1314相互铰接；所述调节杆1312的下端通过滑动座1315滑动设置在机架11上。

在本发明具体实施方式中，所述角度控制单元14包括高度传感模块141和水平传感模块142；所述高度传感模块141包括高度传感器1411、用于调整安装座1311角度的第一推杆1412以及受控制终端12控制的第一伺服电机1413；所述高度传感器1411固定安装在安装座1311的一侧面且与控制终端12电连接；所述第一伺服电机1413通过支撑架1414固定安装在调节杆1312上；且第一伺服电机1413的电机轴输出端与所述第一推杆1412的一端固定连接；所述第一推杆1412远离第一伺服电机1413的一端横向穿过铰接座1314且与铰接座1314固定连接；所述水平传感模块142包括与控制终端12电连接的水平传感器1421和第二伺服电机1422、水平推杆1423以及连接部件1424；所述水平传感器1421固定安装在安装座1311的下端面；所述第二伺服电机1422固定安装在机架11上，所述第二伺服电机1422的输出端通过所述连接部件1424与水平推杆1423相连接；所述水平推杆1423输出端与滑动座1315固定连接。

在本发明具体实施方式中，所述连接部件1424包括联轴器21、传动螺杆22、设置在传动螺杆22两侧的机架11上的限位支架23、转动螺母24以及推动块25；联轴器21的输入端与第二伺服电机1422的输出轴固定连接，另一端与传动螺杆22的一端相连接；所述传动螺母24套设在传动螺杆22上且与传动螺杆22螺纹连接；所述限位支架23通过安装板26安装在机架11上，且限位支架23的相对面上设置有滑道27，所述传动螺母24在所述限位支架23的滑道27上水平滑动；所述推动块25通过若干均匀安装在传动螺母24侧面上的连接柱28与传动螺母24固定连接；所述推动块25与水平推杆1423固定连接。

在本发明具体实施方式中，所述行程保护单元15包括水平限位模块151和高度限位模块152；所述水平限位模块151包括第一压力传感器1511、第二压力传感器1512以及用于控制第二伺服电机1422急停的行程开关1513；所述第一压力传感器1511通过限位板安装在限位支架23的滑道27远离第二伺服电机1422的一端；所述第二压力传感器1512安装在传动螺杆22远离联轴器21的一端；所述第一压力传感器1511和第二压力传感器1512均与行程开关1513电连接；所述行程开关1513与控制程序122中的集成电路子程序1223电连接；所述高度限位模块152包括第二行程开关1521，所述第二行程开关1521与第一伺服电机1413电连接；所述第二行程开关1521与控制程序122中的集成电路子程序1223电连接。

与现有技术相比较，本发明带来的有益效果为：

1、首先，将传统单一的太阳追踪装置添加了时间单元，可以根据日出的时间与时间单元，然后传统的视日运行轨迹上增加了时间控制，可以实现自动识别昼夜的功能，并且，增加时间这一坐标轴，可以提高是实现单位时间与经纬度坐标相结合，以实现更加精确的控制太阳追踪装置的精度；并且光电探测器、角度控制单元和行程保护单元均与控制终端电连接，这样的方式可以实现远程终端控制太阳追踪器的运行，提高效率和控制精度；

2、通过安装角度控制单元，均是通过由电机进行调整角度的，电机在驱动过程中，其自身会产生扭矩，并且第一伺服电机和第二伺服电机都是和控制终端电连接的，当高度传感器和水平传感器的电信号传递给控制终端后，追日系统可以精确的限定第一伺服电机和第二伺服电机工作产生的扭矩，以此达到精确控制光电探测器角度和水平位移。

3、通过将水平移动的工作单位采用传动螺杆和转动螺母的配合移动的形式；可以更加精确的控制安装座的水平位移。

4、通过设置有行程保护单元，既可以起到自动限位的作用，还可以实现人工紧急控制的作用，方便进行坐标的调试和校对；同时起到保护的作用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。