基于用户移动设备定位的太阳能自动追光装置及追光方法与流程

本发明涉及太阳能技术领域，具体是基于用户移动设备定位的太阳能自动追光装置及追光方法。

背景技术：

随着21世纪的到来，伴随而来的是普及地球资源可持续发展的观念，这个观念也是当下最为迫在眉睫的问题，直接燃烧地下煤矿等一系列不可再生能源会产生很对有害的气体，这些气体将会直接污染大气环境，这将会产生例如酸雨、温室效应等现象，这些负面现象在21世纪越来越严重。这些现象将可再生能源和不可再生能源的问题达到了人们关注的焦点。将可再生能源替换不可再生能源的使用已经成为势在必行的了。

太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。地球轨道上的平均太阳辐射强度为1,369w/m²。地球赤道周长为40,076千米，从而可计算出，地球获得的能量可达173,000tw。在海平面上的标准峰值强度为1kw/m2，地球表面某一点24h的年平均辐射强度为0.20kw/m²，相当于有102,000tw的能量。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量的22亿分之一，但已高达173,000tw，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤，每秒照射到地球的能量则为1.465×10^14焦。

由于太阳照射时间的间歇性、太阳位置的不断变化、空间分布不均匀、光强不断变化等特点，极大地降低了太阳能的利用率。为了高效的利用太阳能这种储量无限的清洁、无污染的能源，为太阳能板加装追光系统是一个简单、可靠的实现方式。

目前，传统的太阳能追光系统已经有了较高的光电转化效率，技术也已经较为成熟，但是就目前来看太阳能追光系统只能在各个专业部门使用，需要专业人员来对设备操作及监管，普通用户少之又少，大部分太阳能普通用户还是停留在光电转化效率不高的太阳能发电装置上。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种通过分析太阳的角度来转动太阳能板，使太阳能板更多地吸收太阳光，能够提高太阳能光电转化效率的基于用户移动设备定位的太阳能自动追光装置及追光方法。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

基于用户移动设备定位的太阳能自动追光装置，包括太阳能板、箱体，所述箱体的一端设有电机，所述箱体内设有分动器，所述分动器与电机传动连接，所述分动器上设有第一传动轴、第二传动轴，所述箱体上设有用于调整太阳能板的高度角的高度角调节装置、用于调整太阳能板的方位角的方位角调节装置，所述方位角调节装置的底端与第一传动轴传动连接，所述方位角调节装置的顶端与太阳能板铰接，所述高度角调节装置的底端与第二传动轴传动连接，所述高度角调节装置的顶端与太阳能板铰接，所述箱体内设有定位模块、数据分析模块、控制模块、电源模块、无线通讯模块，所述定位模块用于获取太阳能板的位置信息，所述数据分析模块用于分析太阳能板的位置、当地时间，以获取太阳能板所在位置的太阳的实时的高度角和方位角，所述控制模块用于控制电机、分动器，所述电源模块用于对电机、控制模块供电，所述无线通讯模块用于与用户的移动设备之间进行信息传递。

优选的，所述电机的底部设有垫块。

优选的，所述方位角调节装置包括支座，所述支座的顶部设有与太阳能板铰接的u型支架，所述支座底端插入箱体中且与箱体转动连接，所述支座的底部设有蜗轮，所述第一传动轴上设有与蜗轮相适应的蜗杆。

优选的，所述高度角调节装置包括齿条，所述齿条的顶部设有连接块，所述连接块的底端与齿条转动连接，所述连接块的顶端与太阳能板铰接，所述齿条的底端竖直插入箱体中且与箱体滑动连接，所述第二传动轴上设有与齿条啮合的齿轮。

优选的，所述方位角调节装置上设有方位角传感器，所述太阳能板的一端设有高度角传感器。

优选的，所述电机与分动器之间设有离合器、变速器，所述离合器的一端与电机传动连接，另一端与变速器传动连接，所述变速器远离离合器的一端与分动器传动连接。

优选的，所述电源模块包括交直流互换模块、蓄电模块。

基于用户移动设备定位的太阳能自动追光装置的追光方法，按以下步骤进行：

步骤1：根据太阳高度角和方位角的计算算法建立一个时间、地点与高度角、方位角相对应的数据库；

步骤2：用户使用移动设备与定位模块连接，获取太阳能板的位置信息；

步骤3：通过数据分析模块分析太阳能板的位置、当地时间，从步骤1的数据库中获取太阳能板所在位置的太阳的实时的高度角和方位角，并向控制模块发送调整指令；

步骤4：控制模块根据数据分析模块发出的调整指令控制电机、分动器对太阳能板的高度角和方位角进行调整。

优选的，步骤3中，太阳能板上的高度角传感器将当前的太阳能板的角度高度角传输到数据分析模块，通过数据分析模块将现在的高度角和数据库中太阳的高度角进行比较，得出最优的角度后，向控制模块发出高度角调整指令，同时，方位角传感器也将当前的太阳能板的方位角数据传输到数据分析模块，数据分析模块将太阳能板的方位角和数据库中太阳的方位角进行比较，得出最优的角度后，向控制模块发出方位角调整指令。

对比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明箱体内的定位装置获取太阳能板安装的具体位置，通过用户的移动设备接收定位装置的数据信息，以获取时间和地理坐标信息，将获取的时间和地理坐标传送到数据分析处，在数据库中找到与用户移动设备上的时间和地理方位相一致的数据，进而来确定对应时间和地理位置太阳的照射角度，找到合理的太阳能板的合适的方位角和高度角，通过控制电机的转动来控制太阳能板的高度角和方位角，让太阳能板吸收到更多的太阳光以达到此时太阳能光电转化效率的最大值，结构紧凑，制作成本低，电路简单，机械结构简单易行，工作可靠，自成一体，基于用于移动设备，便于在普通用户中推广，更为简便的解决了太阳能光伏发电光电转化效率不高的问题。

附图说明

附图1是本发明的结构示意图；

附图2是箱体的内部结构示意图；

附图3是本发明的动力流程图；

附图4是本发明的控制流程图。

附图中标号：1、太阳能板；2、箱体；3、电机；4、分动器；5、第一传动轴；6、第二传动轴；7、定位模块；8、数据分析模块；9、控制模块；10、电源模块；11、垫块；12、支座；13、u型支架；14、蜗轮；15、蜗杆；16、齿条；17、齿轮；18、方位角传感器；19、高度角传感器；20、离合器；21、变速器。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

实施例1：本发明所述是基于用户移动设备定位的太阳能自动追光装置，包括太阳能板1、箱体2，所述箱体2的一端设有电机3，电机3为步进电机，电机3可直接固定在箱体2的外壁上，也可采用其它固定方式。优选的，所述电机3的底部设有垫块11，垫块11为电机3提供支撑。所述箱体2内设有分动器4，所述分动器4上设有第一传动轴5、第二传动轴6，分动器4固定安装在箱体2内，分动器4可直接通过连接套与电机3的主轴连接。优选的，所述电机3与分动器4之间设有离合器20、变速器21，所述离合器20的一端与电机3的主轴传动连接，另一端与变速器21传动连接，所述变速器21远离离合器20的一端与分动器4传动连接，通过离合器20、变速器21使得动力的传递更加稳定，并将动力输出给分动器4，由分动器4将传来的动力分成两部分。所述箱体2上设有用于调整太阳能板1的高度角的高度角调节装置、用于调整太阳能板1的方位角的方位角调节装置，所述方位角调节装置包括支座12，所述支座12的顶部设有与太阳能板1铰接的u型支架13，u型支架13通过第一铰接轴与太阳能板1的中部铰接，所述支座12底端插入箱体2中且与箱体2转动连接，所述支座12的底部设有蜗轮14，蜗轮14位于箱体2内，所述第一传动轴5上设有与蜗轮14相啮合的蜗杆15。所述高度角调节装置包括齿条16，所述齿条16的顶部设有连接块，所述连接块的底端与齿条16转动连接，所述连接块的顶端通过第二铰接轴与太阳能板1铰接，第二铰接轴与第一铰接轴平行，所述齿条16的底端竖直插入箱体2中且与箱体2滑动连接，齿条16可上下滑动，所述第二传动轴6上设有与齿条16啮合的齿轮17。分动器4将传来的动力分成两部分，一部分传输给了蜗轮14和蜗杆15，另一部分传输至齿轮17和齿条16，并且分动器4可以随时切断两个动力的输出，第一部分的动力经过第一传动轴5输出至蜗轮14和蜗杆15，通过蜗轮14和蜗杆15的啮合，蜗杆15将带动蜗轮14转动，蜗轮14和支座12相连，通过蜗轮14的转动调整太阳能板1的方位角；在调整方位角的同时，通过分动器4输出的另一部分动力通过第二传动轴6全部输出至第二传动轴6末端的齿轮17上，通过齿轮17和齿条16之间的啮合，从而实现了齿条16上下的往复运动，而齿条16的另一端连接太阳能板1，通过齿条16的往复运动，太阳能板1也实现了高度角的调整，在太阳能板1不间断的向着太阳转动，通过光电转换产生的电能将通过电源模块10储存，并将电能输送给用户。所述箱体2内设有定位模块7、数据分析模块8、控制模块9、电源模块10、无线通讯模块，所述定位模块7用于获取太阳能板1的位置信息，所述数据分析模块8用于分析太阳能板1的位置、当地时间，以获取太阳能板1所在位置的太阳的实时的高度角和方位角，所述控制模块9用于控制电机3、分动器4，所述电源模块10用于对电机3、控制模块9供电，所述无线通讯模块用于与用户的移动设备之间进行信息传递。

一种基于用户移动设备定位的太阳能自动追光装置的追光方法，按以下步骤进行：

步骤1：根据太阳高度角和方位角的计算算法建立一个时间、地点与高度角、方位角相对应的数据库；

步骤2：用户使用移动设备与定位模块7连接，获取太阳能板1的位置信息；

步骤3：通过数据分析模块8分析太阳能板1的位置、当地时间，从步骤1的数据库中获取太阳能板1所在位置的太阳的实时的高度角和方位角，并向控制模块9发送调整指令；

步骤4：控制模块9根据数据分析模块8发出的调整指令控制电机3、分动器4对太阳能板1的高度角和方位角进行调整。

本发明的所有装置和模块不需要外接电源，所有模块装置的供电都是由本发明自身发电来提供的。通过定位装置获取太阳能板安装的具体位置，通过用户的移动设备接收定位装置的数据信息，以获取时间和地理坐标信息，将获取的时间和地理坐标传送到数据分析处，在数据库中找到与用户移动设备上的时间和地理方位相一致的数据，进而来确定对应时间和地理位置太阳的照射角度，找到合理的太阳能板的合适的方位角和高度角，通过控制电机的转动来控制太阳能板的高度角和方位角，让太阳能板吸收到更多的太阳光以达到此时太阳能光电转化效率的最大值，结构紧凑，制作成本低，电路简单，机械结构简单易行，工作可靠，自成一体，基于用于移动设备，便于在普通用户中推广，更为简便的解决了太阳能光伏发电光电转化效率不高的问题。

实施例2：在实施例1的基础上，在所述方位角调节装置上安装有方位角传感器18，所述太阳能板1靠近齿条16的一端安装有高度角传感器19，利用方位角传感器18实时测量太阳能板1的方位角，利用高度角传感器19实时测量太阳能板1的高度角。且电源模块10包括交直流互换模块、蓄电模块，当太阳能吸收到太阳光后，电流就不断通过电源模块10输向其他各个部分，交流电模块将输入进来的直流电通过逆变器转换成交流电输出，直流电模块将直流电直接输出，蓄电模块是将剩余的电量储存起来，当没有太阳光时，给用户提供电能，进而实现电能供给的不间断性。

在实施例1中一种基于用户移动设备定位的太阳能自动追光装置的追光方法的步骤3的基础上，为了实现太阳能板1能一直以最大的光电转换面积面向太阳，吸收最多的太阳光，当一组数据分析完之后，通过装置的各个部分来调整太阳能板1的方位和角度，调整之后，太阳能板1上的高度角传感器19将当前的太阳能板1的角度高度角传输到数据分析模块8，通过数据分析模块8将现在的高度角和数据库中太阳的高度角进行比较，得出最优的角度后，向控制模块9发出高度角调整指令，同时，方位角传感器18也将当前的太阳能板1的方位角数据传输到数据分析模块8，数据分析模块8将太阳能板1的方位角和数据库中太阳的方位角进行比较，得出最优的角度后，向控制模块9发出方位角调整指令。通过方位角传感器18、高度角传感器19可以时时刻刻将太阳能板1的高度角和方位角传输到数据分析模块8，从而实现了太阳能光电转换的最大效率。