[發(fā)明專利]太陽跟蹤裝置及跟蹤方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310381564.X
• 申請(qǐng)日: 2013-08-28
• 公開（公告）號(hào): CN103455047B
• 公開（公告）日: 2016-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王卓然;袁國慧;王維;高亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都譜視科技有限公司
• 主分類號(hào): G05D3/12
• 分類號(hào): G05D3/12
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51227
• 代理人: 周永宏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種太陽跟蹤技術(shù)，具體涉及一種基于GPS和光電探測(cè)技術(shù)的太陽能跟蹤裝置，并涉及基于該裝置進(jìn)行太陽跟蹤的方法。?

背景技術(shù)

隨著化石資源的日益枯竭，人類越來越重視清潔能源的開發(fā)。太陽能由于清潔無污染，取之不盡用之不竭也是越來越受到重視。目前太陽能熱水器、太陽能光伏發(fā)電、太陽能照明等設(shè)備和設(shè)施以相繼開發(fā)成功和投入使用。但是太陽能卻非常不穩(wěn)定，不僅存在于一年四季的差異和白天黑夜的差異，即使在白天也隨著時(shí)間的不同，太陽能的分布也不同。采用太陽跟蹤技術(shù)可以有效的提高太陽能的利用效率，提高產(chǎn)生。?

傳統(tǒng)的太陽跟蹤技術(shù)，要么基于GPS的跟蹤裝置，要么基于光電探測(cè)的跟蹤裝置。兩者互有優(yōu)缺點(diǎn)，GPS跟蹤裝置不受天氣影響可以全天候全時(shí)段工作，但是GPS跟蹤裝置運(yùn)行一段時(shí)間后會(huì)由于機(jī)械裝置的原因出現(xiàn)累計(jì)誤差，必須一段時(shí)間后人工校準(zhǔn)。光電探測(cè)裝置的優(yōu)勢(shì)是實(shí)時(shí)跟蹤不會(huì)出現(xiàn)累計(jì)誤差，但是容易受到天氣的影響，陰雨天氣無法跟蹤太陽。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的基于GPS技術(shù)的太陽跟蹤裝置容易隨著使用時(shí)間的變化出現(xiàn)累計(jì)誤差，而基于光電探測(cè)技術(shù)的太陽能跟蹤裝置在陰雨天氣無法準(zhǔn)確跟蹤的問題，提出了一種太陽能跟蹤裝置，并提出了一種利用該裝置實(shí)現(xiàn)太陽跟蹤的跟蹤方法。?

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種太陽跟蹤裝置，包括支架，所述支架包括支撐底座和云臺(tái)，其中云臺(tái)用于固定太陽能利用設(shè)備，其特征是本太陽跟蹤裝置還包括：光電探測(cè)模塊、GPS定位模塊、控制模塊、傳動(dòng)組件和電機(jī)模塊；?

其中，光電探測(cè)模塊與控制模塊相連接，包括長方體箱體和至少4個(gè)方位探測(cè)光敏傳感器，該長方體箱體包括2個(gè)正方形底面和4個(gè)長方形側(cè)面，所述4個(gè)長方形側(cè)面與正方形底面之一的4條公共邊中部分別設(shè)置有方位探測(cè)光敏傳感器，所述方位探測(cè)光敏傳感器的光敏面露出長方體箱體側(cè)面一定距離D，D的值根據(jù)預(yù)設(shè)探測(cè)精度確定，長方體箱體靠近方位探測(cè)光敏傳感器的正方形底面固定于云臺(tái)上；?

GPS定位模塊與控制模塊相連接，用于獲取設(shè)備的位置信息；?

控制模塊包括GPS信號(hào)處理單元、比較器和驅(qū)動(dòng)電路，GPS信號(hào)處理單元用于處理?GPS獲取的設(shè)備位置信息并轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)，比較器用于比較方位探測(cè)光敏傳感器的信號(hào)強(qiáng)度并輸出控制信號(hào)至驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)控制信號(hào)輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)，控制電機(jī)通過傳動(dòng)組件控制云臺(tái)旋轉(zhuǎn)。?

上述D值的確定方法是：tanθ=2D/L，其中θ為跟蹤精度，L為長方體箱體兩個(gè)正方形底面之間的距離。?

為了減小太陽光反射以及對(duì)方位探測(cè)光敏傳感器探測(cè)太陽光強(qiáng)度的精度的影響，所述長方體箱體表面為黑色。?

進(jìn)一步的，所述方位探測(cè)組件還包括與方位探測(cè)光敏傳感器數(shù)量相同的采樣電阻，所述采用電阻分別與方位探測(cè)光敏傳感器串聯(lián)，用于將方位探測(cè)光敏傳感器探測(cè)光強(qiáng)對(duì)應(yīng)的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸送至比較器。?

為了解決光線不足的情況下系統(tǒng)額外耗費(fèi)電能的缺陷，所述跟蹤裝置還包括光強(qiáng)探測(cè)組件，所述光強(qiáng)探測(cè)組件包括光強(qiáng)探測(cè)光敏傳感器、電壓比較器和開關(guān)單元，所述光強(qiáng)探測(cè)光敏傳感器安裝于長方體箱體遠(yuǎn)離方位探測(cè)光敏傳感器的正方形底面中央，所述光強(qiáng)探測(cè)光敏傳感器與電壓比較器的輸入端相連接，電壓比較器的另一輸入端輸入閾值電壓，所述開關(guān)單元包括控制端和開關(guān)端，所述開關(guān)端串聯(lián)于方位探測(cè)組件的電源輸入回路中，所述電壓比較器的輸出端與開關(guān)單元的控制端相連接，用于控制方位探測(cè)組件的電源通斷。?

進(jìn)一步的，所述光強(qiáng)探測(cè)光敏傳感器與一采樣電阻串聯(lián)，所述采樣電阻的輸出端連接于電壓比較器的輸入端。?

進(jìn)一步的，所述光強(qiáng)探測(cè)組件還包括可調(diào)電壓組件，所述可調(diào)電壓組件輸出端電壓可調(diào)，并作為閾值電壓輸出至電壓比較器。?

一種利用上述裝置的太陽跟蹤方法，其特征在于，包括以下步驟：?

a1、啟動(dòng)上述光電探測(cè)模塊、GPS定位模塊、控制模塊、傳動(dòng)組件和電機(jī)模塊；?

a2、根據(jù)GPS定位模塊獲取的位置信息判斷太陽方位，并控制電機(jī)模塊驅(qū)動(dòng)云臺(tái)實(shí)現(xiàn)初步對(duì)準(zhǔn)太陽；?

a3、通過光電探測(cè)模塊判斷光照是否充足，若是則返回步驟a2，否則啟動(dòng)光電探測(cè)模塊探測(cè)太陽方位并控制云臺(tái)實(shí)現(xiàn)跟蹤太陽。?

根據(jù)上述的太陽跟蹤方法，其特征在于：所述GPS定位模塊包括定時(shí)模塊，所述定時(shí)模塊用于提供時(shí)間信號(hào)以使跟蹤裝置在白天啟動(dòng)并在夜間停止。?