[發明專利]一種基于光敏電阻元件的太陽跟蹤實現技術

有效

• 申請號: 201710817125.7
• 申請日: 2017-09-12
• 公開（公告）號: CN107329497B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 張培晗;張培惠
• 申請（專利權）人: 張培晗
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 顏洪嶺

為了解決現有較高精度太陽跟蹤器的核心驅動技術復雜、設備成本高的問題，本發明利用光敏電阻元件在光照射強度變化時，其自身電阻值會隨之發生相應改變的特性，并根據光敏電阻元件與固定值電阻元件在固定電壓的電路中串聯后，當其所受陽光的照射強度發生改變時，其高電位值亦隨之發生相應變化的規律，提供了一種通過驅動電機旋轉對太陽位置進行實時跟蹤的簡單技術與方法，并給出了實現該技術與方法的優選實施方案。該實施方案中的所述裝置，結構簡單，靈敏度高，成本低，易于維護保養，適用于各種太陽能設備，可以在民用方面的光伏發電、采光、吸熱等領域推廣普及應用，具有較高的社會與經濟效益。

技術領域

本發明屬于光機電一體化技術領域，涉及一種太陽跟蹤技術，特別是涉及一種基于光敏電阻元件的不依賴于單片機、使用簡單電子控制電路即可實現太陽跟蹤功能的簡單技術。

背景技術

隨著太陽能光熱、光電轉換技術的日趨成熟，利用太陽能的產品也在不斷迅猛增多，太陽能的有效利用正在為人類的綠色節能環保、生產生活便捷發揮著巨大作用。太陽能作為一種不竭的可再生新能源，已經受到了人類的高度重視與依賴，它將成為人類今后生產生活的重要能源支柱。

人類利用太陽能的途徑之一就是利用專業設備對太陽光進行采集、發電、蓄熱、照明。然而，由于地球自轉及公轉的原因，地面上的太陽能專業設備與太陽之間的相對位置時刻都在變化，這就給專業設備對太陽光采集的效率帶來了嚴重影響。針對太陽跟蹤應用技術，國內外學者曾做過專題研究，對光伏發電采用雙軸太陽自動跟蹤后，其發電效率比固定式光伏發電效率提高41％。由此可見，對太陽能設備輔以精確的太陽跟蹤系統十分必要。

為了使太陽能設備時刻與太陽保持著正對的位置姿勢，以便最大限度地提高太陽能的利用效率，人們引入了太陽跟蹤技術。目前，人們常用的高精度太陽跟蹤技術，依據其核心控制邏輯原理主要分為：視日軌跡跟蹤法、傳感器跟蹤法兩大類。

(1)視日軌跡跟蹤法。根據太陽能設備所處的實地位置(大地經緯度坐標)，運用復雜的專業數學計算，計算出每分或每秒太陽的位置參數(太陽高度角、太陽方位角)，據此，驅動設備實時計算出每分或每秒應轉動的角度，然后驅動太陽能設備根據太陽位置的變化實時保持轉動。

優點：對太陽的跟蹤精度較高，不受外界因素的干擾；

缺點：對于安置在不同區域的設備，其存儲的太陽位置參數也不一樣，需因地制宜，因此，設備在不同地域應用前要進行不同的初始化計算，通用性欠佳；驅動系統不能識別天氣狀況，總是在全天候地工作，浪費了大量的不必要運行成本；設備技術含量要求過高、投資成本高、維護難度大、推廣應用的普及性差。

(2)傳感器跟蹤法。借助線陣式或面陣式的光電池或光感器矩陣，根據其瞬間內能夠接收到太陽光照射的所有光電池或光感器的位置分布情況，通過計算機控制系統推算并確定出太陽位置的變化趨勢及準確位置，然后，驅動電動機旋轉，從而實現跟蹤目的。

優點：對太陽的跟蹤精度較高，對室外環境的適用性強；

缺點：控制系統原理復雜、設備價格昂貴、維護難度大、推廣普及應用性差。

綜上，目前，人們常用的精度較高的兩類太陽跟蹤裝置，其核心控制驅動部件均需依賴于單片機(微型計算機系統)，其共同缺點是：設備價格昂貴、維護難度大、普及推廣應用性差。于是，人們期待著一種能夠擺脫單片機、原理及結構簡單、成本低廉的新型的高精度太陽跟蹤技術的早日出現。

發明內容

本發明為了解決現有較高精度太陽跟蹤器的核心驅動技術復雜、設備成本高的問題，利用光敏電阻元件在光照射強度變化時，其自身電阻值會隨之發生相應改變的特性，并根據光敏電阻元件與固定值電阻元件在固定電壓的電路中串聯后，當其所受照射陽光的強度發生改變時，其高電位值亦隨之發生相應變化的規律，提供了一種通過驅動電機旋轉對太陽位置進行實時跟蹤的簡單技術與方法，并給出了實現該技術與方法的優選實施方案。