阅读说明：本技术 一种太阳能自动追踪系统 (Solar energy automatic tracking system ) 是由 彭元堃 杨艳 杨玮 孙壮壮 陈士燃 于 2019-10-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种太阳能自动追踪系统,包括有底座、固定于底座上的水平驱动电机、底端转动连接于底座上的竖直转动轴、固定连接于竖直转动轴上的转动滑套和水平转动托盘、固定于水平转动托盘上的角度调整电机、与角度调整电机输出轴固定连接的水平传动丝杠、螺纹连接于水平传动丝杠上的移动滑套、底端铰接于移动滑套上的连接杆、两端铰接于连接杆的顶端和水平转动托盘之间的太阳能电池板、垂直固定于太阳能电池板辐照面上的太阳位置采集装置、以及控制器,水平驱动电机通过传动齿轮与转动滑套传动连接,太阳位置采集装置、水平驱动电机和角度调整电机均与控制器连接。本发明可对太阳能进行三维自动追踪,大大提高了太阳能的利用效率。(The invention discloses a solar automatic tracking system, which comprises a base, a horizontal driving motor fixed on the base, a vertical rotating shaft with the bottom end rotatably connected on the base, a rotating sliding sleeve and a horizontal rotating tray fixedly connected on the vertical rotating shaft, an angle adjusting motor fixed on the horizontal rotating tray, and a horizontal transmission lead screw fixedly connected with an output shaft of the angle adjusting motor, the solar cell panel is connected with the horizontal transmission screw rod in a transmission mode, the solar position acquisition device is vertically fixed on an irradiation surface of the solar cell panel, the horizontal driving motor is in transmission connection with the rotary sliding sleeve through a transmission gear, and the solar position acquisition device, the horizontal driving motor and the angle adjusting motor are connected with the controller. The invention can automatically track the solar energy in three dimensions, thereby greatly improving the utilization efficiency of the solar energy.)

一种太阳能自动追踪系统

技术领域

本发明涉及太阳能电池板领域，具体是一种太阳能自动追踪系统。

背景技术

就目前的能源发展来看，传统能源的消耗量越来越大，而太阳能作为一种新型的绿色清洁能源，得到了许多国家的青睐。虽然太阳能能源受到世界各国的广泛重视，但由于太阳能电池成本较高和光电转换效率过低等问题而没有普及，在国内，大多数太阳能电池阵列都是固定安装的，其电池板无法跟随太阳的移动而偏移角度，导致太阳光无法实时的垂直照射在电池板上，其太阳能资源也远远没有充分利用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种太阳能自动追踪系统，可对太阳能进行三维自动追踪，大大提高了太阳能的利用效率。

本发明的技术方案为：

一种太阳能自动追踪系统，包括有底座、固定于底座上的水平驱动电机、底端通过轴承连接于底座上的竖直转动轴、固定连接于竖直转动轴上的转动滑套和水平转动托盘、固定于水平转动托盘上的角度调整电机、水平设置且与角度调整电机输出轴固定连接的水平传动丝杠、螺纹连接于水平传动丝杠上的移动滑套、以及连接杆、太阳能电池板、太阳位置采集装置和控制器；所述的水平驱动电机的输出轴竖直向上且水平驱动电机的输出轴上固定连接有传动齿轮，所述的转动滑套上设置有外啮合齿，所述的传动齿轮与转动滑套位于同一水平高度且相互啮合；所述的太阳能电池板的底端铰接于水平转动托盘上，太阳能电池板的顶端与连接杆的顶端相互铰接，连接杆的底端与水平传动丝杠上的移动滑套相互铰接；所述的太阳位置采集装置包括有圆桶形结构的遮光桶和固定于遮光桶内底面上的五个光敏二极管D1-D5，遮光桶垂直固定于太阳能电池板的辐射面上，遮光桶桶顶的中心位置开设有通光孔，五个光敏二极管中的四个光敏二极管D1-D4沿遮光桶的桶底圆周均匀分布，另一个光敏二极管D5固定于遮光桶桶底的中心位置；所述的五个光敏二极管D1-D5、水平驱动电机和角度调整电机均与控制器连接。

所述的水平传动丝杠的一端与角度调整电机输出轴固定连接，水平传动丝杠的另一端与固定于水平转动托盘上的轴承连接。

所述的太阳能自动追踪系统还包括有白天黑夜检测电路和阴天检测电路；所述的白天黑夜检测电路包括有光电二极管D6、电阻R0、电阻R1、电阻R2和运算放大器U1,所述的光电二极管D6的负极接电源正极，光电二极管D6的正极通过电阻R0接地，光电二极管D6的正极与运算放大器U1的同相输入端连接，运算放大器U1的反相输入端通过电阻R1接地，运算放大器U1的反相输入端通过电阻R2接电源，运算放大器U1的输出端与控制器连接；所述的阴天检测电路包括有光电二极管D7、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和运算放大器U2，所述的光电二极管D7的负极接电源正极，光电二极管D7的正极通过电阻R3接地，光电二极管D7的正极与运算放大器U2的同相输入端连接，运算放大器U2的反相输入端依次通过电阻R5和电阻R4接地，运算放大器U2的反相输入端通过电阻R6接电源，运算放大器U2的输出端与控制器连接。

所述的控制器、白天黑夜检测电路和阴天检测电路均集成于控制箱内的电路板上，所述的光电二极管D6、光电二极管D7均固定于控制箱外壁上，控制箱固定于底座上。

所述的运算放大器U1和运算放大器U2均选用型号为LM324的运算放大器，型号为LM324的运算放大器具有短路保护输出、内部补偿、单电源3.0V至32V供电等特性。

所述的五个光敏二极管D1-D5通过四运算放大器U3与控制器连接，所述的五个光敏二极管D1-D5的负极均连接电源，光敏二极管D5的正极通过电阻R7接地，光敏二极管D1的正极通过电阻R8接地，光敏二极管D2的正极通过电阻R9接地，光敏二极管D3的正极通过电阻R10接地，光敏二极管D4的正极通过电阻R11接地，光敏二极管D5的正极与运算放大器U3A的反相输入端连接，光敏二极管D1的正极与运算放大器U3A的同相输入端连接，光敏二极管D2的正极与运算放大器U3B的同相输入端连接,光敏二极管D3的正极与运算放大器U3C的同相输入端连接,光敏二极管D4的正极与运算放大器U3D的同相输入端连接，四运算放大器U3的四个输出端均与控制器连接。

所述的四运算放大器U3选用四运算放大器LM324。

所述的控制器选用AT89C51型单片机。

所述的控制器上连接有手动启动按键。

本发明的优点：

本发明结构简单、操作方便，采用太阳位置采集装置采集太阳能光线的位置，通过水平驱动电机和角度调整电机对不同方向、不同角度的太阳能光线进行快速追踪，大大提高了太阳能的利用效率；本发明还设置有白天黑夜检测电路和阴天检测电路，利用白天黑夜检测电路来判断是白天还是黑夜，当是黑夜，控制器停止工作进入等待状态，若是白天，然后利用阴天检测电路来判断晴天还是阴天，阴天则将太阳能电池板按控制器的设定角度调整进行太阳能吸收，晴天则太阳位置采集装置采集光线位置，控制器控制水平驱动电机和角度调整电机对太阳能光线进行快速追踪，大大降低了本装置的能源消耗；本装置结构简单、制造成本低，便于搭建和拆卸。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明太阳位置采集装置的结构示意图。

图3是本发明太阳位置采集装置的电路图。

图4是本发明白天黑夜检测电路的电路图。

图5是本发明阴天检测电路的电路图。

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做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。

见图1和图2，一种太阳能自动追踪系统，包括有底座1、固定于底座1上的水平驱动电机2、底端通过轴承连接于底座1上的竖直转动轴3、固定连接于竖直转动轴3上的转动滑套4和水平转动托盘5、固定于水平转动托盘5上的角度调整电机6、水平设置且与角度调整电机6输出轴固定连接的水平传动丝杠7、螺纹连接于水平传动丝杠7上的移动滑套8、以及连接杆9、太阳能电池板10、太阳位置采集装置11和设置于控制箱12中的控制器(AT89C51型单片机)；水平驱动电机1的输出轴竖直向上且水平驱动电机1的输出轴上固定连接有传动齿轮13，转动滑套4上设置有外啮合齿，传动齿轮13与转动滑套4位于同一水平高度且相互啮合；水平传动丝杠7的一端与角度调整电机6的输出轴固定连接，水平传动丝杠7的另一端与固定于水平转动托盘5上的轴承连接；太阳能电池板10的底端铰接于水平转动托盘5上，太阳能电池板10的顶端与连接杆9的顶端相互铰接，连接杆9的底端与水平传动丝杠7上的移动滑套8相互铰接；太阳位置采集装置11包括有圆桶形结构的遮光桶111和固定于遮光桶111内底面上的五个光敏二极管D1-D5，遮光桶111垂直固定于太阳能电池板10的辐射面上，遮光桶1111桶顶的中心位置开设有通光孔112，五个光敏二极管中的四个光敏二极管D1-D4沿遮光桶111的桶底圆周均匀分布，且光敏二极管D1邻近太阳能电池板10的顶端、光敏二极管D3邻近太阳能电池板10的底端，另一个光敏二极管D5固定于遮光桶111桶底的中心位置；五个光敏二极管D1-D5、水平驱动电机2和角度调整电机6均与控制器连接，控制器上连接有手动启动按键，便于本太阳能自动追踪系统的手动启动从而进行自动追踪。

见图3，五个光敏二极管D1-D5通过四运算放大器U3(LM324)与控制器连接，五个光敏二极管D1-D5的负极均连接电源，光敏二极管D5的正极通过电阻R7接地，光敏二极管D1的正极通过电阻R8接地，光敏二极管D2的正极通过电阻R9接地，光敏二极管D3的正极通过电阻R10接地，光敏二极管D4的正极通过电阻R11接地，光敏二极管D5的正极与运算放大器U3A的反相输入端连接，光敏二极管D1的正极与运算放大器U3A的同相输入端连接，光敏二极管D2的正极与运算放大器U3B的同相输入端连接,光敏二极管D3的正极与运算放大器U3C的同相输入端连接,光敏二极管D4的正极与运算放大器U3D的同相输入端连接，四运算放大器U3的四个输出端均与控制器连接。

其中，太阳能自动追踪系统还包括有白天黑夜检测电路和阴天检测电路；

见图4，白天黑夜检测电路包括有光电二极管D6、电阻R0、电阻R1、电阻R2和运算放大器U1(型号为LM324),光电二极管D6的负极接电源正极，光电二极管D6的正极通过电阻R0接地，光电二极管D6的正极与运算放大器U1的同相输入端连接，运算放大器U1的反相输入端通过电阻R1接地，运算放大器U1的反相输入端通过电阻R2接电源，运算放大器U1的输出端与控制器连接；

见图5，阴天检测电路包括有光电二极管D7、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和运算放大器U2(型号为LM324)，光电二极管D7的负极接电源正极，光电二极管D7的正极通过电阻R3接地，光电二极管D7的正极与运算放大器U2的同相输入端连接，运算放大器U2的反相输入端依次通过电阻R5和电阻R4接地，运算放大器U2的反相输入端通过电阻R6接电源，运算放大器U2的输出端与控制器连接，白天黑夜检测电路和阴天检测电路均集成于控制箱内的电路板上，光电二极管D6、光电二极管D7均固定于控制箱外壁上，控制箱固定于底座上。

本发明的工作原理：

(1)、首先白天黑夜检测电路中的光电二极管D6采集光照强度，当检测判定为黑夜时，运算放大器U1输出低电平给控制器，控制器停止工作进入等待状态，防止在黑夜时系统持续耗电，当检测判定为白天时，运算放大器U1输出高电平给控制器，控制器继续阴天判定；

(2)、阴天检测电路的光电二极管D7采集光照强度，当检测判定为阴天时，运算放大器U2输出低电平给控制器，控制器控制水平驱动电机2和角度调整电机6使太阳能电池板10按设定角度调整位置，当检测判定为晴天时，运算放大器U1输出高电平给控制器，控制器启动太阳位置采集装置11进行太阳光位置的采集，然后驱动水平驱动电机2和角度调整电机6使太阳能电池板10按采集判定角度调整位置；

(3)、当光敏二极管D1检测到太阳光时，控制器驱动角度调整电机6反转，使太阳能电池板10与连接杆9之间的夹角变大，即太阳能电池板10向水平方向倾斜，直至光敏二极管D5检测到太阳光线，控制器控制角度调整电机6停止反转；当光敏二极管D3检测到太阳光时，控制器驱动角度调整电机6正转，使太阳能电池板10与连接杆9之间的夹角变小，即太阳能电池板10向竖直方向倾斜，直至光敏二极管D5检测到太阳光线，控制器驱动控制角度调整电机6停止正转；当光敏二极管D2或D4检测到太阳光时，控制器驱动水平驱动电机2进行正转或反转，水平驱动电机2通过传动齿轮13带动转动滑套4转动，转动滑套4带动竖直转动轴3转动，然后依次带动水平转动托盘5、太阳能电池板10进行水平转动，直至光敏二极管D5检测到太阳光线，控制器控制水平驱动电机2停止转动。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。