一种太阳光定位追踪系统技术方案

本发明专利技术属于太阳光定位领域的一种太阳光定位追踪系统，包括定位装置、单片机、若干光电池和追踪装置；所述定位装置包括量角底座、若干方位角面板、销子、若干高度角确定盘、若干连杆和若干光电池定位块；所述量角底座用于支撑方位角面板；所述方位角面板垂直于量角底座，决定方位角大小，并支撑高度角确定盘；高度角确定盘通过连接件如销子与方位角面板连接，连杆安装在高度角确定盘上，决定高度角大小；电池定位块用于放置光电池；本发明专利技术与传统的用GPS的视日运动轨迹追踪相比，它降低了编程的难度，当天气不好时，电池差值不大，能停止追踪，与以往光电池追踪相比，本发明专利技术是非连续追踪，它克服了传统光电池追踪中动剧烈的弊端。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于太阳光定位研究领域，具体涉及一种太阳光定位追踪系统。
技术介绍
太阳能，是指太阳光的辐射能量，一种新兴的可再生能源，取之不及、用之不竭的理想能源。随着科技的发展，太阳光能源目前普遍被利用在发电、制暖、照明领域。但是目前，太阳能的利用效率还不是很高，太阳能的利用主要存在以下两方面的问题，一是太阳能的接收效率低、二是太阳能的转换效率低。由于地球自传的影响，在一天中，太阳的高度角和方位角会发生变化；同时，由于地球公转的影响，在一年中，相同的方位角上太阳高度角也会发生变化。现有太阳追踪主要有两种方式；视日运动轨迹追踪和光电追踪。视日运动轨迹根据理论分析计算出太阳的轨迹，精度可靠，但其算法复杂。天气阴天时仍会继续追踪，造成能量浪费。光电追踪能避免复杂的算法，且其追踪精度高，但其调整频繁，系统震动剧烈。天气阴天时，光电追踪系统出现追踪混乱现象。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述问题提供一种太阳光定位追踪系统，运用于太阳光自动追踪，可以提高太阳的定位精度，减小太阳追踪中追踪装置的震动，简化太阳追踪中的编程环节。本专利技术的技术方案是：一种太阳光定位追踪系统，包括定位装置、单片机、若干光电池和追踪装置；所述定位装置包括量角底座、若干方位角面板、销子、若干高度角确定盘、若干连杆和若干光电池定位块；所述量角底座的圆周边缘和中心开有均匀对称分布的多个第一通孔，所述方位角面板的一端分别垂直安装在第一通孔内，决定方位角大小；所述高度角确定盘的上部为半圆形，中心设有圆形凹槽，半圆形部分的前面设有对称分布的多个方形凹槽，且方形凹槽的一端位于上半圆形的圆周，另一端位于圆形凹槽的圆周；圆形凹槽的中心设有第二通孔；所述方位角面板的中部设有定位孔，方位角面板的另一端位于高度角确定盘的后面；所述连杆的一端为中心设有第五通孔的圆形端，所述连杆的圆形端安装在圆形凹槽内，中部为长杆置于方形凹槽内、且间隙配合，连杆与水平面的夹角为高度角；所述销子穿过定位孔、第二通孔和第五通孔，将方位角面板、高度角确定盘和连杆连接在一起；所述连杆的另一端设有突出的圆柱体，所述圆柱体插入光电池定位块底部的第三通孔、且过渡配合；所述光电池安装在光电池定位块的凹槽内；所述光电池与单片机的输入端连接，单片机的输出端与追踪装置电连接，所述单片机将采集的光电池电压值信号传送到追踪装置，追踪装置根据电压值信号调整方向。上述方案中，所述通孔的对称轴为0-180度线，0度指向正南方，90度指向正西方，-90度指向正东方；位于中心的第一通孔的方位角度为0度。上述方案中，所述追踪装置包括第一电机、纵轴、横轴、两个第二电机、阳光应用平面、电机夹具、支撑纵梁和支撑横梁；所述阳光应用平面底部与横轴轴孔连接、且过盈配合；所述横轴的两端分别通过联轴器与第二电机连接；第二电机通过电机夹具分别固定在支撑纵梁的一端，支撑纵梁的另一端与支撑横梁连接；所述纵轴的一端与支撑横梁的中部固定连接，另一端通过联轴器与第一电机的输出轴连接；所述第一电机和第二电机分别通过导线与单片机的输出端电连接。上述方案中，所述方位角面板数量在11～50个，在-40°～40°的方位角范围间隔小于7°。上述方案中，所述高度角确定盘上在0～90°的高度角范围内的数量在3～10个，间隔为3°～20°。上述方案中，所述方位角面板的顶部设有第一定位槽，所述高度角确定盘的顶部有第二定位槽；所述第一定位槽与第二定位槽的位置相对应、且边界重合。上述方案中，所述连杆的圆形端与圆形凹槽间隙配合。本专利技术的有益效果是：与现有技术相比，本专利技术利用太阳的运动轨迹函数设计了所述太阳光定位追踪系统，每个光电池定位块的坐标都是准确且固定的，通过比较该系统定位装置上不同光电池定位块上相同光电池电压值的最大值，即可获得该时刻太阳的准确位置；在同一高度角确定盘上，确定高度角的方形凹槽有多个，根据季节的变化同时手动升高或降低连杆到下一档位的方形凹槽，增强了该装置的追踪精度。本专利技术与传统的用GPS的视日运动轨迹追踪相比，它降低了编程的难度，当天气不好时，电池差值不大，能停止追踪，与以往光电池追踪相比，本专利技术是非连续追踪，它克服了传统光电池追踪中动剧烈的弊端，结构设置合理，追踪精度可达到5°。附图说明图1是本专利技术一实施方式的定位装置结构示意图；图2是本专利技术一实施方式的两脚底座结构示意图；图3是本专利技术一实施方式的高度角确定盘结构示意图；图4本专利技术一实施方式的方位角面板结构示意图；图5本专利技术一实施方式的连杆结构示意图；图6本专利技术一实施方式的光电池定位块结构示意图；图7本专利技术一实施方式的跟踪装置结构示意图；图8本专利技术一实施方式的定位追踪电信号传递示意图；图9本专利技术一实施方式的方位角随时间变化图；图10本专利技术一实施方式的高度角随时间变化图。图中：1、量角底座；2、方位角面板；3、销子；4、高度角确定盘；5、连杆；6、光电池定位块；7、第一定位槽；8、定位孔；9、第一通孔；10、第二定位槽；11、方形凹槽；12、圆形凹槽；13、第二通孔；14、圆柱体；15、凹槽；16、第三通孔；17、第四通孔；18、第一电机；19、纵轴；20、横轴；21、第二电机；22、阳光应用平面；23、电机夹具；24、支撑纵梁；25、支撑横梁；26、第五通孔。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。太阳在一天呈现自东向西有规律的变化，定义方位角正南方向为0度，正东方向为-90度，正西方向为90度；定义高度角为太阳直射光线平行于地平线的夹角为0度，垂直于地平面的方向为90度。在相同方位角处，不同季节高度角不同。根据太阳运动轨迹的函数关系式，设计了该太阳光定位追踪系统。所述太阳光定位追踪系统，包括定位装置、单片机、若干光电池和追踪装置。如图1所示，所述定位装置包括量角底座1、若干方位角面板2、销子3、若干高度角确定盘4、若干连杆5和若干光电池定位块6。所述量角底座1用于支撑方位角面板2；所述方位角面板2垂直于量角底座1，决定方位角大小，并支撑高度角确定盘4；高度角确定盘4通过连接件如销子3与方位角面板2连接，连杆5安装在高度角确定盘4上，决定高度角大小；电池定位块6用于放置光电池。如图2所示，所述量角底座1的圆周边缘和中心开有均匀对称分布的多个第一通孔9；所述通孔9的对称轴为0-180度线，放置时0度指向正南方，90度指向正西方，-90度指向正东方，其间刻度均匀分布；所述方位角面板2的一端分别垂直安装在第一通孔9内，位于中心的第一通孔9的方位角度为0度，也正中午时刻的方位角；所述方位角面板2决定方位角大小。如图3所示，所述高度角确定盘4的上部为半圆形，中心设有圆形凹槽12，半圆形部分的前面设有对称分布的多个方形凹槽11，且方形凹槽11的一端位于上半圆形的圆周，另一端位于圆形凹槽12的圆周；圆形凹槽12的中心设有第二通孔13；所述高度角确定盘4的顶部有第二定位槽10。如图4所示，所述方位角面板2的中部设有定位孔8，确定高度角确定盘4上第二通孔13的位置。所述方位角面板2的另一端位于高度角确定盘4的后面；所述方位角面板2的顶部中心设有第一定位槽7，定第一定位槽7为高度角确定盘4的定位基准，所述第一定位槽7与第二定位槽10的位置相对应、且边界重合。如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳光定位追踪系统，其特征在于，包括定位装置、单片机、若干光电池和追踪装置；所述定位装置包括量角底座(1)、若干方位角面板(2)、销子(3)、若干高度角确定盘(4)、若干连杆(5)和若干光电池定位块(6)；所述量角底座(1)的圆周边缘和中心开有均匀对称分布的多个第一通孔(9)，所述方位角面板(2)的一端分别垂直安装在第一通孔(9)内，决定方位角大小；所述高度角确定盘(4)的上部为半圆形，中心设有圆形凹槽(12)，半圆形部分的前面设有对称分布的多个方形凹槽(11)，且方形凹槽(11)的一端位于上半圆形的圆周，另一端位于圆形凹槽(12)的圆周；圆形凹槽(12)的中心设有第二通孔(13)；所述方位角面板(2)的中部设有定位孔(8)，方位角面板(2)的另一端位于高度角确定盘(4)的后面；所述连杆(5)的一端为中心设有第五通孔(26)的圆形端，所述连杆(5)的圆形端安装在圆形凹槽(12)内，中部为长杆置于方形凹槽(11)内、且间隙配合，连杆(5)与水平面的夹角为高度角；所述销子(3)穿过定位孔(8)、第二通孔(13)和第五通孔(26)，将方位角面板(2)、高度角确定盘(4)和连杆(5)连接在一起；所述连杆(5)的另一端设有突出的圆柱体(14)，所述圆柱体(14)插入光电池定位块(6)底部的第三通孔(16)、且过渡配合；所述光电池安装在光电池定位块(6)的凹槽(15)内；所述光电池与单片机的输入端连接，单片机的输出端与追踪装置电连接，所述单片机将采集的光电池电压值信号传送到追踪装置，追踪装置根据电压值信号调整方向。...

【技术特征摘要】
1.一种太阳光定位追踪系统，其特征在于，包括定位装置、单片机、若干光电池和追踪装置；所述定位装置包括量角底座(1)、若干方位角面板(2)、销子(3)、若干高度角确定盘(4)、若干连杆(5)和若干光电池定位块(6)；所述量角底座(1)的圆周边缘和中心开有均匀对称分布的多个第一通孔(9)，所述方位角面板(2)的一端分别垂直安装在第一通孔(9)内，决定方位角大小；所述高度角确定盘(4)的上部为半圆形，中心设有圆形凹槽(12)，半圆形部分的前面设有对称分布的多个方形凹槽(11)，且方形凹槽(11)的一端位于上半圆形的圆周，另一端位于圆形凹槽(12)的圆周；圆形凹槽(12)的中心设有第二通孔(13)；所述方位角面板(2)的中部设有定位孔(8)，方位角面板(2)的另一端位于高度角确定盘(4)的后面；所述连杆(5)的一端为中心设有第五通孔(26)的圆形端，所述连杆(5)的圆形端安装在圆形凹槽(12)内，中部为长杆置于方形凹槽(11)内、且间隙配合，连杆(5)与水平面的夹角为高度角；所述销子(3)穿过定位孔(8)、第二通孔(13)和第五通孔(26)，将方位角面板(2)、高度角确定盘(4)和连杆(5)连接在一起；所述连杆(5)的另一端设有突出的圆柱体(14)，所述圆柱体(14)插入光电池定位块(6)底部的第三通孔(16)、且过渡配合；所述光电池安装在光电池定位块(6)的凹槽(15)内；所述光电池与单片机的输入端连接，单片机的输出端与追踪装置电连接，所述单片机将采集的光电池电压值信号传送到追踪装置，追踪装置根据电压值信号调整方向。2.根据权利要求1所述的太阳光定位追踪系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丕丕，陈明阳，张丽，曹国栋，岳震，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32