CN202362677U - 一种全自动太阳能跟踪装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种全自动太阳能跟踪装置，包括控制单元、固定架、底座和支撑单元；控制单元安装在底座内部，固定架通过支撑单元安装在底座上方；支撑单元包括前支撑杆、后支撑杆和活动杆，前支撑杆和后支撑杆位于固定架前部和后部；前支撑杆内安装有丝杆，丝杆通过第一减速步进电机与控制单元相连；后支撑杆连接活动杆，活动杆中段内部安装有齿轮，固定架下方安装齿条，齿条从活动杆内部穿过且齿轮啮合在该齿条的内侧，齿条两端分别固定在固定架两侧，齿条两端与固定架的两个接触点的连线垂直于支撑单元与固定架的两个接触点的连线，齿轮连接控制单元。该设备有效降低了跟日能耗，增大了光电转化效率，准确调节跟日角度，抗风暴性强。

Description

一种全自动太阳能跟踪装置
技术领域
本实用新型属于太阳能光热利用与光电转化技术领域，具体涉及一种全自动太阳能跟踪装置。
背景技术
随着国际科技与经济的高速发展，以常规能源为基础的能源结构随着资源的不断耗用愈来愈不适应可持续发展的需要，加速开发利用以太阳能为主体的可再生能源已成为人们的共识；因此在环保意识抬头的今日，积极开发低污染及低危险性能源乃为迫切的需要。太阳能是一种洁净和可持续产生的能源，资源丰富，既可***，又无需运输，也可以减少在发电过程中使用矿物燃料，从而减轻空气污染及全球暖化的问题。然而，太阳能发电效率普遍都不高，因此如何增加太阳能发电***的发电效率，降低光伏发电的成本，为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代，对于促进太阳能利用的推广具有重要意义。
由于太阳会随著四季的季节和天气有规律的变化，常用的太阳能有两个主要缺点：一是能流密度低；二是其强度受各种因素(如季节、地点、气候等)的影响不能维持常量，大大限制了太阳能的有效利用；并且太阳能电池板的架设装置大都采固定式，电池板的板面固定朝向天空中某一方向，不随著太阳移动而偏向，而太阳能板如果能一直直面太阳，其接收日照强度是最好的。
目前，现有的太阳能跟踪装置大体分为主动式双轴跟踪、主动式单轴跟踪、被动式双轴跟踪、被动式单轴跟踪、混合式双轴跟踪和混合式单轴跟踪。他们或多或少存在有一些缺陷或不足，如转动驱动力均在转轴上，需要消耗较大的电能；跟踪部件固定在转轴上，稳定性不好，抗风暴性差；装置整体体积大、材料要求高等。
发明内容
为改进现有技术的缺憾，本实用新型的目的在于，提出一种全自动太阳能跟踪装置，该设备利用固定架上的丝杆和齿条与齿轮作为力臂，有效降低了跟日能耗，增大了光电转化效率，准确调节跟日角度，提高单位照射能量密度，取得光照的最大量。在相同的发电量下，降低设备自身运行能耗，降低发电成本，同时，抗风暴性强。
为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术解决方案：
一种全自动太阳能跟踪装置，其特征在于，包括控制单元、固定架、底座和支撑单元；所述控制单元安装在所述底座内部，所述固定架通过支撑单元安装在底座的上方；
支撑单元包括前支撑杆、后支撑杆和活动杆，前支撑杆和后支撑杆分别位于固定架的前部和后部，前支撑杆的下端活动连接底座；
所述后支撑杆的上端活动连接所述的活动杆，活动杆的中段内部安装有齿轮，固定架下方安装有齿条，所述齿条从活动杆内部穿过且所述齿轮啮合在该齿条的内侧，所述齿条的两端分别固定在固定架的两侧，齿条所在的平面垂直于固定架的下表面；活动杆的上端活动连接在固定架的下表面的中心点处，齿轮通过第二减速步进电机与控制单元连接；
所述活动杆上安装有两条加强筋，两条加强筋的下端固定在活动杆的同一高度位置，两条加强筋的上端均通过活动连接安装在固定架前部和后部的下表面。两条加强筋与固定架的接触点以及活动杆与固定架的接触点形成三点一线，该线平行于固定架的两个侧边；
所述前支撑杆内安装有丝杆，所述丝杆通过提升机连接第一减速步进电机，第一减速步进电机与控制单元相连，所述丝杆上端通过活动连接支撑在固定架前部的加强筋上；齿条两端与固定架的两个接触点的连线垂直于活动杆与固定架的接触点与丝杆与加强筋的接触点的连线。
本实用新型还包括如下其他技术特征：
所述活动连接的方式采用铰链连接。
所述控制单元采用微处理器。
本实用新型的全自动太阳能跟踪装置具有以下优点：
1、通过丝杆的上下运动带动固定架前端上下运动，通过齿轮和齿条的配合带动固定架左右转动，以两个旋转方向控制分别实现跟踪太阳方位的要求，自由灵活。
2、通过丝杆与齿轮以及齿条与齿轮的接合作为驱动力臂，有效地降低了跟日的驱动力，从而降低了跟日能耗。
3、通过控制单元的主动控制，使光电采集转换单元始终垂直于太阳光线，有效地提高光伏发电***的效率，降低光伏发电***成本，运转平稳，且跟踪精度高。
4、通过加强筋来加强装置整体强度，使得抗风暴能力强。
5、外型美观且维护费用低。
附图说明
图1是本实用新型的正面结构示意图。
图2是齿轮与齿条接合的结构示意图。
以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的解释说明。
具体实施方式
参见图1、图2，本实用新型的太阳能跟踪装置，包括控制单元1、固定架3、底座13和支撑单元；所述控制单元1安装在所述底座13内部，所述固定架3通过支撑单元安装在底座13的上方。
支撑单元包括前支撑杆8-1、后支撑杆8-2和活动杆12，前支撑杆8-1和后支撑杆8-2分别位于固定架3的前部和后部，前支撑杆8-1的下端活动连接底座13。
所述后支撑杆8-2的上端活动连接所述的活动杆12，活动杆12的中段内部安装有齿轮10，固定架3下方安装有齿条9，所述齿条9从活动杆12内部穿过且所述齿轮10啮合在该齿条9的内侧，所述齿条的两端分别固定在固定架3的两侧，齿条9所在的平面垂直于固定架的下表面；活动杆12的上端活动连接在固定架3的下表面的中心点处，齿轮10通过第二减速步进电机与控制单元1连接。
所述活动杆12上安装有两条加强筋7，两条加强筋7的下端固定在活动杆12的同一高度位置，两条加强筋7的上端均通过活动连接安装在固定架3前部和后部的下表面。两条加强筋7与固定架3的接触点以及活动杆12与固定架3的接触点形成三点一线，该线平行于固定架的两个侧边。
所述前支撑杆8-1内安装有丝杆11，所述丝杆11通过提升机连接第一减速步进电机，第一减速步进电机与控制单元1相连，所述丝杆11上端通过活动连接支撑在固定架3前部的加强筋7上；齿条9两端与固定架3的两个接触点的连线垂直于活动杆12与固定架3的接触点与丝杆11与加强筋7的接触点的连线。
加强筋7的作用有两个，其一是为了使固定架3更稳固地被前支撑杆8-1、后支撑杆8-2支撑；其二是实现固定架3能够随齿条9左右运动而在一定角度内转动。
图2中的箭头方向为齿条9的运动方向。
为了满足固定架3跟日角度的自由调整，各部件间的活动连接方式可以采用铰链连接方式。
控制单元1采用微处理器。
实际使用中，将光电采集转换单元固定在固定架3上。
本实用新型的装置中所用的电子元器件均为市售的已知产品，本领域技术人员根据本申请的技术效果即可实现各电子元器件的具体连接。
本实用新型的工作原理如下：
控制单元1根据储存太阳运行方位信息与传动部件的驱动控制程序，实时运算太阳运行轨迹，自动识别白天和黑夜，控制单元1通过第一减速步进电机控制提升机运行，从而实时控制丝杆11在竖直方向上直线运动，从而使得固定架3的前端以活动杆12和固定架3的接触点为支点在一定角度内随丝杆11上下摆动。
控制单元1根据日照情况，通过第二减速步进电机实时控制齿轮10转动，从而带动齿条9相对于齿轮10左右运动，齿条9的两端拉动固定架3，使得固定架3以加强筋7与固定架3的两个接触点的连线为轴在一定角度内转动。
综上，通过控制单元1的实时控制，固定架3的运动带动固定在其上的光电采集转换单元2在一定角度内自由跟日运动，确保跟踪的效率最大化，便于精度定位与控制，保证光电采集转换单元2时刻正对太阳，使发电效率可以达到最佳状态；控制单元中的参数都具有可调节性，以满足不同地域与天气情况下的正常工作。
本领域技术人员应当了解，本实用新型不受上述实施例的限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实施例的各种变化和改进都落入要求保护的范围。

Claims (3)

1.一种全自动太阳能跟踪装置，其特征在于，包括控制单元(1)、固定架(3)、底座(13)和支撑单元；所述控制单元(1)安装在所述底座(13)内部，所述固定架(3)通过支撑单元安装在底座(13)的上方；
支撑单元包括前支撑杆(8-1)、后支撑杆(8-2)和活动杆(12)，前支撑杆(8-1)和后支撑杆(8-2)分别位于固定架(3)的前部和后部，前支撑杆(8-1)的下端活动连接底座(13)；
所述后支撑杆(8-2)的上端活动连接所述的活动杆(12)，活动杆(12)的中段内部安装有齿轮(10)，固定架(3)下方安装有齿条(9)，所述齿条(9)从活动杆(12)内部穿过且所述齿轮(10)啮合在该齿条(9)的内侧，所述齿条的两端分别固定在固定架(3)的两侧，齿条(9)所在的平面垂直于固定架的下表面；活动杆(12)的上端活动连接在固定架(3)的下表面的中心点处，齿轮(10)通过第二减速步进电机与控制单元(1)连接；
所述活动杆(12)上安装有两条加强筋(7)，两条加强筋(7)的下端固定在活动杆(12)的同一高度位置，两条加强筋(7)的上端均通过活动连接安装在固定架(3)前部和后部的下表面；两条加强筋(7)与固定架(3)的接触点以及活动杆(12)与固定架(3)的接触点形成三点一线，该线平行于固定架的两个侧边；
所述前支撑杆(8-1)内安装有丝杆(11)，所述丝杆(11)通过提升机连接第一减速步进电机，第一减速步进电机与控制单元(1)相连，所述丝杆(11)上端通过活动连接支撑在固定架(3)前部的加强筋(7)上；齿条(9)两端与固定架(3)的两个接触点的连线垂直于活动杆(12)与固定架(3)的接触点与丝杆(11)与加强筋(7)的接触点的连线。
2.如权利要求1所述的全自动太阳能跟踪装置，其特征在于，所述活动连接的方式采用铰链连接。
3.如权利要求1所述的全自动太阳能跟踪装置，其特征在于，所述控制单元(1)采用微处理器。
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