CN106843291A - 全自动太阳跟踪装置 - Google Patents

全自动太阳跟踪装置 Download PDF

Info

Publication number
CN106843291A
CN106843291A CN201710156835.XA CN201710156835A CN106843291A CN 106843291 A CN106843291 A CN 106843291A CN 201710156835 A CN201710156835 A CN 201710156835A CN 106843291 A CN106843291 A CN 106843291A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sun
full
side floor
tracker
mounting assembly
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710156835.XA
Other languages
English (en)
Inventor
张燕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changchun Sheng Bo Optical Technology Development Co Ltd
Original Assignee
Changchun Sheng Bo Optical Technology Development Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changchun Sheng Bo Optical Technology Development Co Ltd filed Critical Changchun Sheng Bo Optical Technology Development Co Ltd
Priority to CN201710156835.XA priority Critical patent/CN106843291A/zh
Publication of CN106843291A publication Critical patent/CN106843291A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D3/00—Control of position or direction
    • G05D3/12—Control of position or direction using feedback

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

全自动太阳跟踪装置涉及太阳能技术领域，包括：***和三脚架；***包括：左侧肋板安装组件、右侧肋板安装组件、转台、太阳位置传感器和遮光组件；该装置采用开环与闭环相结合的控制方式，实现对太阳的全自动高精度跟踪，可用于对太阳的高精度观测与测量；采用左右两侧肋板搭载太阳直射辐射计、太阳位置传感器和四连杆遮光机构，实现对太阳直射辐射、总辐射和散射辐射的测量；转台采用方位轴和俯仰轴的两轴传动装置，跟踪装置绕方位轴旋转跟踪太阳的方位角，绕俯仰轴旋转跟踪太阳的俯仰角，实现对太阳的全方位自动跟踪，无需专人定期进行维护；本发明跟踪精度高，运行稳定可靠，能在复杂的气象条件下工作，***安装调试简单，成本低便于加工。

Description

全自动太阳跟踪装置
技术领域
本发明涉及太阳能技术领域，具体涉及一种全自动太阳跟踪装置。
背景技术
太阳***主要应用于太阳观测、太阳直射辐射测量、天空观测等领域，可携带太阳观测仪器、直射辐射计、天空相机等负载自动对准太阳，方便对太阳相关参数进行观测和测量。太阳***广泛应用于测量太阳直射辐射的气象台站网络中。
现有太阳***主要有单轴跟踪和双轴跟踪两种方式，其中：单轴跟踪需要定期对***的俯仰角度进行调整，需有专人进行维护，使用不方便；双轴跟踪可实现对太阳的全自动跟踪，不需专人维护，目前正逐渐替代单轴跟踪方式。根据控制方式的差异，双轴跟踪的全自动太阳***也有两种类型：一类是采用光电控制方式，太阳***通过其上面安装的光电传感器反馈太阳位置信号，实现跟踪太阳，缺点是太阳***的运行受天气条件的制约，当天气状况不良时，跟踪精度相对较低，甚至无法跟踪太阳。另一类是采用程序控制跟踪方式。***需根据天文公式计算太阳的高度角和方位角,再驱动转动机构到相应的角度，但对机械加工及安装要求较高，***易存在累积误差，导致跟踪精度下降。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种全自动太阳跟踪装置，其机械结构采用双轴跟踪方式，控制***采用开环和闭环相结合的控制方式，实现了较高的跟踪精度，能在较复杂的气象条件下工作；控制电路采用嵌入式设计，可直接在面板上进行操作，无需外接计算机；配备仪器安装平台，能够搭载多种太阳观测及测量仪器。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
全自动太阳跟踪装置，其特征在于，该装置包括：全自动太阳***和三脚架；所述全自动太阳***包括：左侧肋板安装组件、右侧肋板安装组件、转台、太阳位置传感器和遮光组件；所述左侧肋板安装组件和右侧肋板安装组件与转台的俯仰轴相连；遮光组件分别与转台、左侧肋板安装组件和右侧肋板安装组件连接；
所述转台包括：顶部平板和双轴驱动云台；所述顶部平板设置在双轴驱动云台上方，保持水平状态；双轴驱动云台内部设置方位轴和俯仰轴，并安装有步进电机、蜗轮蜗杆和控制电路板；控制电路板包括电源模块、单片机、电机驱动芯片和GPS模块；其中；电源模块为控制电路板供电，GPS模块用于获取当前位置和时间信息，单片机处理GPS模块获取的信息和太阳位置传感器传送的信号，计算太阳位置，并通过电机驱动芯片驱动控制步进电机运转，步进电机通过蜗轮蜗杆传动机构驱动方位轴和俯仰轴转动，指向太阳；
所述左侧肋板安装组件包括：左侧连接法兰、左侧太阳直射辐射计安装调整架、左侧直表安装架、左侧肋板；左侧肋板一侧通过左侧连接法兰与俯仰轴连接，另一侧安装太阳直射辐射计安装调整架和左侧直表安装架；
所述右侧肋板安装组件包括：右侧连接法兰、右侧肋板和右侧直表安装架；右侧肋板一侧通过右侧连接法兰与俯仰轴连接，另一侧上设置右侧直表安装板；
所述遮光组件包括四连杆遮光架和遮光球；所述四连杆遮光架分别与左侧肋板、右侧肋板和云台下部支撑架连接；遮光球设置在四连杆遮光架上；左侧肋板和右侧肋板随俯仰轴转动时，带动四连杆遮光架进行俯仰运动，同时带动遮光球一起运动；在***跟踪太阳时，实时遮挡一束太阳直射光，用于对水平面太阳散射辐射的测量；
全自动太阳跟踪装置采用开环和闭环相结合的控制方式，开环控制方式是指采用程序跟踪的方法，通过GPS模块采集的当前地理位置和时间数据，单片机根据天文算法计算太阳的方位角和俯仰角，驱动控制全自动太阳***指向太阳，实现对太阳的跟踪；闭环控制是指采用太阳位置传感器实时反馈对太阳的跟踪情况，当出现偏离时，太阳位置传感器会探测到偏离值，并实时反馈给控制电路板，驱动太阳跟踪装置指向太阳；在太阳直射辐射值大于200W/m2时，单片机控制太阳跟踪装置自动启动闭环控制；当太阳直射辐射值小于200W/m2时，单片机控制太阳跟踪装置自动切换至开环跟踪。
本发明的有益效果是：该全自动太阳跟踪装置采用开环与闭环相结合的控制方式，实现对太阳的全自动高精度跟踪，可用于对太阳的高精度观测与测量；采用左右两侧肋板搭载太阳直射辐射计、太阳位置传感器和四连杆遮光机构，实现对太阳直射辐射、总辐射和散射辐射的测量；转台采用方位轴和俯仰轴的两轴传动装置，跟踪装置绕方位轴旋转跟踪太阳的方位角，绕俯仰轴旋转跟踪太阳的俯仰角，实现对太阳的全方位自动跟踪，无需专人定期进行维护；通过调整三脚架支开的角度可以调整***的安装高度；本发明全自动太阳跟踪装置跟踪精度高，运行稳定可靠，能在较复杂的气象条件下工作，***安装调试简单，成本低便于加工。
附图说明
图1是本发明全自动太阳跟踪装置的总装结构示意图；
图2是本发明全自动太阳跟踪装置的***结构分解图；
图3是本发明全自动太阳跟踪装置的***结构立体图；
图4是本发明全自动太阳跟踪装置的三脚架构造示意图；
图中：1、全自动太阳***，2、三脚架，3、转台，4、顶部平板，5、顶部平板支撑架，6、左侧连接法兰，7、左侧太阳直射辐射计安装调整架，8、左侧肋板，9、左侧直表安装架，10、V型安装板，11、右侧连接法兰，12、右侧直表安装架，13、右侧肋板，14、太阳位置传感器，15、太阳位置传感器安装架，16、GPS模块，17、机壳，18、双轴驱动云台，19、I型支杆(1)，20、I型支杆(2)，21、I型支杆(3)，22、T型支架，23、遮光球，24、***安装平台。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，全自动太阳跟踪装置包括：全自动太阳***1和三脚架2。如图2和图3所示，***1包括：左侧肋板安装组件、右侧肋板安装组件、转台3、太阳位置传感器14、和遮光组件；左侧肋板安装组件包括：左侧连接法兰6、左侧太阳直射辐射计安装调整架7、左侧肋板8、左侧直表安装架9、V型安装板10；右侧肋板安装组件包括：右侧连接法兰11、右侧直表安装架12、右侧肋板13和太阳位置传感器安装架15；转台包括：顶部平板4、机壳17和双轴驱动云台18，双轴驱动云台18内部设置方位轴和俯仰轴，方位轴沿竖直方向，俯仰轴沿水平方向，并与方位轴正交。同时安装有步进电机、蜗轮蜗杆和控制电路板；控制电路板包括电源模块、单片机、电机驱动芯片和GPS模块；其中；电源模块为控制电路板供电，GPS模块用于获取当前位置和时间信息，单片机处理GPS模块获取的信息和太阳位置传感器传送的信号，计算太阳位置，并通过电机驱动芯片驱动控制步进电机运转，步进电机通过蜗轮蜗杆传动机构驱动方位轴和俯仰轴转动，指向太阳；遮光组件包括I型支杆(1)19、I型支杆(2)20、I型支杆(3)21、T型支架22和遮光球23。
顶部平板4通过螺栓与顶部平板支撑架5固连，顶部平板4上有两个圆形凹槽，用于安装太阳辐射计，顶部平板4上开有长条形安装孔，便于以后的调节；顶部平板支撑架5通过螺栓与双轴驱动云台18上的机壳17固连，顶部平板支撑架5上开有长条形安装孔，用以调节顶部平板4的水平；GPS模块16用硅胶将其固定在顶部平板4的中心位置上。
左侧太阳直射辐射计安装调整架7上设置V型安装板10，用于固定太阳直射辐射计，左侧太阳直射辐射计安装调整架7通过螺栓与左侧肋板8的外侧固连；左侧直表安装架9通过螺栓安装在左侧肋板8外侧上；左侧肋板8内侧通过螺栓与左侧连接法兰6固连。
右侧直表安装架12通过螺栓安装在右侧肋板13外侧上；太阳位置传感器安装架15通过螺栓安装在右侧肋板13外侧上；太阳位置传感器14通过螺栓安装在太阳位置传感器安装架15上；右侧肋板13内侧通过螺栓与右侧安装法兰11固连。左侧连接法兰6和右侧安装法兰11均通过螺栓安装在双轴驱动云台18的俯仰轴上，当俯仰轴转动时，带动左侧安装肋板组件和右侧安装肋板组件一起转动，实现对太阳位置的俯仰跟踪。
遮光组件的I型支杆(1)19和I型支杆(2)20通过螺栓安装在全自动太阳***左右侧肋板的外侧安装槽内；I型支杆(3)21与双轴驱动云台18底部铰接；T型支架22分别连接I型支杆(1)19、I型支杆(2)20和I型支杆(3)21的另一端；遮光球23安装在T型支架22的左侧，用于遮挡太阳直射辐射，实现对水平面上太阳散射辐射的测量。当左右侧肋板安装组件做俯仰运动时，遮光组件随左右侧肋板安装组件同时运动。
如图4所示，***安装平台24安装在三角架2顶部，调整三角架2上紧固螺丝，可以调节三角架2支开的角度和三角架2的高低。
全自动太阳跟踪装置采用开环和闭环相结合的控制方式，开环控制方式是指采用程序跟踪的方法，通过GPS模块采集的当前地理位置和时间数据，单片机根据天文算法计算太阳的方位角和俯仰角，驱动控制全自动太阳***指向太阳，实现对太阳的跟踪；闭环控制是指采用太阳位置传感器14实时反馈对太阳的跟踪情况，当出现偏离时，太阳位置传感器14会探测到偏离值，并实时反馈给控制电路板，驱动太阳跟踪装置指向太阳；在太阳直射辐射值大于200W/m2时，单片机控制太阳跟踪装置自动启动闭环控制；当太阳直射辐射值小于200W/m2时，单片机控制太阳跟踪装置自动切换至开环跟踪。
太阳位置传感器14采用圆筒设计，前端中心开有小孔光阑，后端中心位置安装四象限芯片，阳光从小孔光阑入射，在四象限芯片上形成光点，同时输出带有位置信息的电信号，根据光点在四象限芯片上的位置信息，控制控制电路板并驱动太阳***的方位轴和俯仰轴转动，直到使光点落在四象限芯片的中心；太阳位置传感器圆筒中心轴线与阳光入射方向平行。

Claims (8)

1.全自动太阳跟踪装置，其特征在于，该装置包括：全自动太阳***和三脚架；所述全自动太阳***包括：左侧肋板安装组件、右侧肋板安装组件、转台、太阳位置传感器和遮光组件；所述左侧肋板安装组件和右侧肋板安装组件与转台的俯仰轴相连；遮光组件分别与转台、左侧肋板安装组件和右侧肋板安装组件连接；
所述转台包括：顶部平板和双轴驱动云台；所述顶部平板设置在双轴驱动云台上方，保持水平状态；双轴驱动云台内部设置方位轴和俯仰轴，并安装有步进电机、蜗轮蜗杆和控制电路板；控制电路板包括电源模块、单片机、电机驱动芯片和GPS模块；其中；电源模块为控制电路板供电，GPS模块用于获取当前位置和时间信息，单片机处理GPS模块获取的信息和太阳位置传感器传送的信号，计算太阳位置，并通过电机驱动芯片驱动控制步进电机运转，步进电机通过蜗轮蜗杆传动机构驱动方位轴和俯仰轴转动，指向太阳；
所述左侧肋板安装组件包括：左侧连接法兰、左侧太阳直射辐射计安装调整架、左侧直表安装架、左侧肋板；左侧肋板一侧通过左侧连接法兰与俯仰轴连接，另一侧安装太阳直射辐射计安装调整架和左侧直表安装架；
所述右侧肋板安装组件包括：右侧连接法兰、右侧肋板和右侧直表安装架；右侧肋板一侧通过右侧连接法兰与俯仰轴连接，另一侧上设置右侧直表安装板；
所述遮光组件包括四连杆遮光架和遮光球；所述四连杆遮光架分别与左侧肋板、右侧肋板和云台下部支撑架连接；遮光球设置在四连杆遮光架上；左侧肋板和右侧肋板随俯仰轴转动时，带动四连杆遮光架进行俯仰运动，同时带动遮光球一起运动；在***跟踪太阳时，实时遮挡一束太阳直射光，用于对水平面太阳散射辐射的测量；
全自动太阳跟踪装置采用开环和闭环相结合的控制方式，开环控制方式是指采用程序跟踪的方法，通过GPS模块采集的当前地理位置和时间数据，单片机根据天文算法计算太阳的方位角和俯仰角，驱动控制全自动太阳***指向太阳，实现对太阳的跟踪；闭环控制是指采用太阳位置传感器实时反馈对太阳的跟踪情况，当出现偏离时，太阳位置传感器会探测到偏离值，并实时反馈给控制电路板，驱动太阳跟踪装置指向太阳；在太阳直射辐射值大于200W/m2时，单片机控制太阳跟踪装置自动启动闭环控制；当太阳直射辐射值小于200W/m2时，单片机控制太阳跟踪装置自动切换至开环跟踪。
2.根据权利要求1所述的全自动太阳跟踪装置，其特征在于，所述太阳位置传感器安装在左侧肋板上或者右侧肋板上。
3.根据权利要求1所述的全自动太阳跟踪装置，其特征在于，所述太阳位置传感器采用圆筒设计，前端中心开有小孔光阑，后端中心位置安装四象限芯片，阳光从小孔光阑入射，在四象限芯片上形成光点，同时输出带有位置信息的电信号，根据光点在四象限芯片上的位置信息，控制控制电路板并驱动太阳***的方位轴和俯仰轴转动，直到使光点落在四象限芯片的中心；太阳位置传感器圆筒中心轴线与阳光入射方向平行。
4.根据权利要求1所述的全自动太阳跟踪装置，其特征在于，在所述左侧肋板安装组件、右侧肋板安装组件和/或顶部平台设置太阳辐射计。
5.根据权利要求1所述的全自动太阳跟踪装置，其特征在于，所述顶部平板通过顶部平板支撑架与转台相连。
6.根据权利要求1所述的全自动太阳跟踪装置，其特征在于，所述***通过***安装平台安装在三脚架上。
7.根据权利要求1所述的全自动太阳跟踪装置，其特征在于，所述四连杆遮光架与双轴驱动云台的底部为铰接，与左侧肋板安装组件和右侧肋板安装组件的连接为固定连接。
8.根据权利要求1所述的全自动太阳跟踪装置，其特征在于，所述方位轴沿竖直方向，俯仰轴沿水平方向，并与方位轴正交。
CN201710156835.XA 2017-03-16 2017-03-16 全自动太阳跟踪装置 Pending CN106843291A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710156835.XA CN106843291A (zh) 2017-03-16 2017-03-16 全自动太阳跟踪装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710156835.XA CN106843291A (zh) 2017-03-16 2017-03-16 全自动太阳跟踪装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106843291A true CN106843291A (zh) 2017-06-13

Family

ID=59144101

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710156835.XA Pending CN106843291A (zh) 2017-03-16 2017-03-16 全自动太阳跟踪装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106843291A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109471457A (zh) * 2017-09-08 2019-03-15 甘肃光热发电有限公司 一种用于检测太阳位置的微型装置
CN109470199A (zh) * 2017-09-08 2019-03-15 甘肃光热发电有限公司 一种检测太阳位置的气象台
CN110568868A (zh) * 2019-10-08 2019-12-13 东南大学 智能双轴跟踪太阳能光伏充电装置及双轴跟踪方法
CN111750548A (zh) * 2020-07-08 2020-10-09 闫平洋 一种机械式全季太阳***
CN113273565A (zh) * 2020-12-18 2021-08-20 深圳市卫飞科技有限公司 驱赶装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101482246A (zh) * 2008-03-26 2009-07-15 宋记锋 太阳光光纤照明装置及太阳跟踪方法
CN102156482A (zh) * 2011-04-11 2011-08-17 京信通信技术(广州)有限公司 一种太阳方位角跟踪控制器及其跟踪方法
CN102809361A (zh) * 2012-08-23 2012-12-05 大连宏海新能源发展有限公司 一种太阳跟踪偏差的标尺
CN104834323A (zh) * 2015-05-08 2015-08-12 江苏省无线电科学研究所有限公司 一种用于全自动太阳***的超行程机械保护装置
CN205920415U (zh) * 2016-08-26 2017-02-01 锦州阳光气象科技有限公司 光伏电站环境监测***

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101482246A (zh) * 2008-03-26 2009-07-15 宋记锋 太阳光光纤照明装置及太阳跟踪方法
CN102156482A (zh) * 2011-04-11 2011-08-17 京信通信技术(广州)有限公司 一种太阳方位角跟踪控制器及其跟踪方法
CN102809361A (zh) * 2012-08-23 2012-12-05 大连宏海新能源发展有限公司 一种太阳跟踪偏差的标尺
CN104834323A (zh) * 2015-05-08 2015-08-12 江苏省无线电科学研究所有限公司 一种用于全自动太阳***的超行程机械保护装置
CN205920415U (zh) * 2016-08-26 2017-02-01 锦州阳光气象科技有限公司 光伏电站环境监测***

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109471457A (zh) * 2017-09-08 2019-03-15 甘肃光热发电有限公司 一种用于检测太阳位置的微型装置
CN109470199A (zh) * 2017-09-08 2019-03-15 甘肃光热发电有限公司 一种检测太阳位置的气象台
CN110568868A (zh) * 2019-10-08 2019-12-13 东南大学 智能双轴跟踪太阳能光伏充电装置及双轴跟踪方法
CN111750548A (zh) * 2020-07-08 2020-10-09 闫平洋 一种机械式全季太阳***
CN113273565A (zh) * 2020-12-18 2021-08-20 深圳市卫飞科技有限公司 驱赶装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106843291A (zh) 全自动太阳跟踪装置
CN103026145B (zh) 太阳跟踪驱动器
CN204392155U (zh) 全自动小型太阳能发电装置
CN103455049B (zh) 一种光伏跟踪自动控制***
KR100912661B1 (ko) 태양광 자동추적장치
CN102607538A (zh) 一种快速自动安平激光扫平仪自动安平装置及其方法
CN103744437A (zh) 太阳能自动跟踪***的跟踪方法
CN108445920A (zh) 一种太阳能装置及其控制方法
CN205920415U (zh) 光伏电站环境监测***
CN108572667A (zh) 主动式太阳跟踪装置及其基准定位方法和控制方法
CN201518463U (zh) 一种全程太阳***
CN205193600U (zh) 三点定位太阳能自动跟踪装置及其控制***
CN105680779A (zh) 一种全方位太阳光追踪光伏支架和光伏***
CN211791401U (zh) 一种双轴太阳能电池板追日***
CN210363866U (zh) 一种用于轨道检测仪的自动安平装置
KR20100001445A (ko) 태양광 집광판의 각도 측정 장치
CN209461063U (zh) 具有太阳直射传感器的户外天气显示装置
CN209471371U (zh) 一种二自由度网络化伺服转台装置
CN109542124B (zh) 基于太阳光照角度感知的自动旋转对准装置及对准方法
CN106681375A (zh) 基于物联网的光伏组件追光伺服***
CN219268782U (zh) 一种具有自动跟踪功能的太阳能电池板
CN207197490U (zh) 一种检测太阳位置的气象台
CN209260985U (zh) 一种光伏遮阳棚及光伏幕墙***
CN207503046U (zh) 一种性能可靠的太阳位置追踪装置
CN202033667U (zh) 一种太阳光追踪装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20170613