CN103268123B - 一种可自动追踪太阳的太阳能收集传送器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可自动追踪太阳的太阳能收集传送器，即曲面定日镜，包括太阳能收集装置和太阳能传送装置,所述的太阳能收集装置上还设置有用于自动跟踪太阳方向的第一自动跟踪校正装置,所述的传送装置上设置有用于调节反光镜角度的第二自动跟踪校正装置。本发明通过大小两块凹面镜进行太阳光收集，并通过反光镜和传播腔进行太阳光远距离传递，在太阳能收集装置和太阳能传送装置上设置跟踪校正装置，分别通过传感器、处理器或者光敏电阻、继电器对电机进行转动控制，从而电机通过传动装置使得太阳能收集装置和太阳能传递装置的方向改变，整体上使得本装置能够实时对准太阳进行太阳光收集，并通过太阳能传递装置远距离传递，为塔式太阳能收集装置提供光能。

Description

一种可自动追踪太阳的太阳能收集传送器

技术领域

本发明涉及一种太阳能收集传送器，即曲面定日镜，尤其涉及一种可自动追踪太阳的太阳能收集传送器。

背景技术

目前太阳能中的高温研究、利用已经成熟，但是大多为室外太阳能收集利用装置，而且对太阳能的收集具有局限性，例如面对方向，由于太阳直射时能量最高，所以大多收集装置均为定向收集，需要人工移动更换较高的采光点进行移动才能较好的收集太阳能、利用太阳能。现有技术中应用于大型太阳能采集装置的多为平面定日镜，为塔式太阳能收集装置提供光能，但也对采光点有一定的限制性要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种可自动追踪太阳的太阳能收集传送器，可以自动跟踪太阳的方向进行移动，使太阳能收集始终正对太阳方向，同时能自动调整太阳能传递方向，为塔式太阳能收集装置输送光能。

本发明采用下述技术方案：

一种可自动追踪太阳的太阳能收集传送器，包括太阳能收集装置和太阳能传送装置,所述的太阳能传送装置由一端设置有反光镜，另一端设置有出光口的光线传播腔组成；所述的太阳能收集装置由大凹面镜和设置在大凹面镜焦点处的小凹面镜组成,所述的大凹面镜与小凹面镜相对设置,所述的大凹面镜底部中央设置有通光孔,反光镜以一定角度设置通光孔正下方；所述的太阳能收集装置上还设置有用于自动跟踪太阳方向并调节太阳能收集装置始终朝向太阳的第一自动跟踪校正装置,所述的传送装置上设置有用于调节反光镜角度使收集到的太阳光能够全部沿光线传播腔传送出去的第二自动跟踪校正装置。

所述的自动跟踪校正装置包括感应机构,控制机构,动力机构和执行机构,所感应机构的输出端连接控制机构的输入端,控制机构的输出端连接动力机构的输入端，动力机构的输出端连接执行机构的输入端。

所述的自动跟踪校正装置分别包括结构相同的南、北方向上和东、西方向上的动力机构及执行机构。

所述的南、北自动跟踪校正装置的动力机构为步进电动机。

所述的南、北自动跟踪校正装置的执行机构为减速机构和设置在减速机构输出轴上的传动机构。

所述的第一自动跟踪校正装置中南、北自动跟踪校正装置的控制机构包括处理器以及处理器外围驱动电路。

所述的第一自动跟踪校正装置的感应机构包括第一、第二、第三、第四、第五光敏传感器，所述的光敏传感器设置在太阳能收集装置顶部，且光敏传感器的输出端连接处理器的输入端。

所述的第二自动跟踪校正装置的感应机构包括设置在光线传播腔出光口的第一、第二、第三、第四光敏电阻构成，所述的第一、第二、第三、第四光敏电阻均匀设置在光线传播腔出光口的四周内壁上。

所述的第二自动跟踪校正装置的控制机构包括第一、第二、第三、第四继电器，所述的第一、第二、第三、第四光敏电阻分别与第一、第二、第三、第四继电器的线圈串联，第一、第二继电器的常开触点与东、西自动跟踪校正装置的步进电动机电源电路串联，第三、第四继电器的常开触点与南、北自动跟踪校正装置的步进电动机电源电路串联。

所述的大凹面镜上设置有圆形透明上盖。

本发明结构通过大小两块凹面镜进行太阳光收集，并通过反光镜和传播腔进行太阳光远距离传递，在太阳能收集装置和太阳能传送装置上设置跟踪校正装置，分别通过传感器、处理器或者光敏电阻、继电器对电机进行转动控制，从而电机通过传动装置使得太阳能收集装置和太阳能传递装置的方向改变，整体上使得本装置能够实时对准太阳进行太阳光收集，并通过太阳能传递装置远距离传递，为塔式太阳能收集装置提供光能。

附图说明

图1为本发明的电气原理框图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明所述第二自动跟踪校正装置中南、北自动跟踪校正装置的结构示意图；

图4为本发明所述第一自动跟踪校正装置中红外感应器的安装位置结构示意图；

图5为本发明所述第二自动跟踪校正装置中的电气控制原理图；

图6为本发明所述第二自动跟踪校正装置中东、西自动跟踪校正装置的结构示意图；

图7为本发明所述第二自动跟踪校正装置中光敏电阻的安装位置结构示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，一种可自动追踪太阳的太阳能收集传送器，包括支架15和设置在支架15上的太阳能收集装置和太阳能传送装置。所述的太阳能传送装置由一端设置有反光镜40，另一端设置有出光口的光线传播腔53组成；所述的太阳能收集装置由大凹面镜24和设置在大凹面镜24焦点处的小凹面镜30组成,所述的大凹面镜24与小凹面镜30相对设置,所述的大凹面镜24底部中央设置有通光孔,反光镜40以一定角度设置通光孔正下方；所述的大凹面镜24与小凹面镜30正反平行放置，大凹面镜24正对太阳，小凹面镜30正对大凹面镜24的底部，大凹面镜24底部的通光孔径大于小凹面镜30外直径。所述的大凹面镜24上设置有圆形透明上盖25；所述的小凹面镜30通过螺母27固定圆筒29上，圆筒通过螺母50固定在圆形透明上盖25上，这样圆筒29可以在圆形透明上盖25上上的螺母进行内旋转，用于调整小凹面镜30的位置，使其在大凹面镜的焦点位置。所述的小凹面镜30外边缘设置有红外灯26，这样通过红外灯26可以方便安装时小凹面镜30能够直线对正，便于收集后的太阳能够直接传送至太阳能传送装置，上端设置有类似T形排列的感应机构用于感应太阳光的位置。在安装时，大凹面镜24的底部与光线传播腔53之间还设置有防尘罩52，避免室外作业时间久了收到风沙、灰尘的影响。

所述的太阳能收集装置上还设置有用于自动跟踪太阳方向并调节太阳能收集装置始终朝向太阳的第一自动跟踪校正装置,所述的传送装置上设置有用于调节反光镜40角度使收集到的太阳光能够全部沿光线传播腔53传送出去的第二自动跟踪校正装置，所述的光线传播腔53的底部设置有可拆卸底板35，便于本装置的拆卸、维修更换。

所述的自动跟踪校正装置包括感应机构,控制机构,动力机构和执行机构,所感应机构的输出端连接控制机构的输入端,控制机构的输出端连接动力机构的输入端，动力机构的输出端连接执行机构的输入端。通过感应机构发送检测太阳方位的信号到控制机构，控制机构根据接收到的信号发送控制信号到动力机构，动力结构提供源动力带动执行机构，从而使本装置偏转移动到太阳所在方位。

本发明所述的跟踪校正装置为两种方式，第一种为第一自动跟踪校正装置，通过处理器20进行程序的分析、处理后控制动力机构进行动作，第二种为第二自动跟踪校正通过使用简单的电气控制电路实现。本发明中两种方式任选其中一种方式也可实现本发明的功能。具体原理以下以分别举例进行说明。

所述的自动跟踪校正装置分别包括结构相同的南、北方向上和东、西方向上的动力机构及执行机构,其分别用于调节太阳能收集装置和太阳能传送装置进行南、北转动和东、西转动。图2中所示的从而使本装置可以全角度对太阳光进行跟踪收集并通过太阳能传送装置传送到室内进行利用，可以直接进行锅底加热，或者进行太阳能收集。下面以东、西自动跟踪校正装置的动力机构和执行机构为例简要说明其工作原理。

所述的东、西方向上的自动跟踪校正装置的动力机构为步进电动机。步进电动机可以瞬间启动和急速停止的优越特性，而且改变脉冲的顺序，可以方便的改变转动的方向，从而使本装置在进行跟踪校正时能够及时、准确校正。

所述的东、西方向上的自动跟踪校正装置的执行机构为减速机构和设置在减速机构输出轴上的传动机构，由于步进电动机的输出转速较大，而针对我们装置随太阳进行转动的频率极小，所以必须通过减速机构进行减速后输出，传动机构可以根据具体的进行设置，本实施例中，南、北自动跟踪校正装置36的结构示意图在如图2遮挡未显示。图2视图方向为由西向东看时本装置的机构示意图。

所示第一自动跟踪校正装置中东、西方向上的自动跟踪校正装置的传动机构为轴承18，当第一步进电动机12输出轴带动减速机48进行转动，减速机48的输出轴连接小齿轮16，小齿轮16啮合大齿轮17进行二次减速，通过轴承18拨动方管主轴19，从而带动太阳能收集装置在支架15上进行东、西移动，实现东、西方向的自动跟踪。

所述的第一自动跟踪校正装置的控制机构包括处理器20以及处理器20外围驱动电路。所述的驱动电路为处理器控制电机的驱动电路，为常见驱动电路，在此不再详述。如图4所示，所述的第一自动跟踪校正装置的感应机构包括第一光敏传感器1、第二光敏传感器3、第三光敏传感器5、第四光敏传感器7、第五光敏传感器9，所述的五个光敏传感器的输出端连接处理器20的输入端。所述的五个光敏传感器设置在太阳能收集装置顶部，时刻能够接收到太阳光，而其余四个光敏传感器分别分布在透明上盖25上由横竖两个隔离杆隔离成的四个区域的角落里，所述的隔离杆具有遮光性，这样只有阳光直射太阳能收集装置时五个光敏传感器才能同时发送高电平，表明此时位置为太阳能接收最佳位置，否则就需要进行位置校正，具体校正方法如下所述：本实施例中所述第一光敏传感器1、第二光敏传感器3、第三光敏传感器5、第四光敏传感器7、第五9光敏传感器安装位置如图4所示，根据设置安装的位置，同一时刻感光不同，发送不同的脉冲信号到处理器20，处理器20经过程序编程，发送对应的输出控制信号。

由于光敏传感器为检测是否有光，且其感光度可调。通过程序编程控制使得当五个光敏传感器均为高电平时停止校正动作，本装置初始位置为正东方，运转方向为自东向西、自北向南跟踪太阳进行转动，以下所述的偏向东、偏西、偏南、偏北均为与当时位置相比较小角度偏转所述方向几度范围。当只有一个光敏传感器输出高电平时，表明此时太阳偏向输出高电平的光敏传感器所在方向，当只有两个光敏传感器输出高电平时则表明偏向输出高电平两光敏传感器中间位置，当只有三个光敏传感器输出高电平时，表明太阳偏向中间那个输出高电平的光敏传感器方向。以下结合实施例说明传动原理。

当所述的第一光敏传感器1输出低电平，第二光敏传感器3输出低电平，第三光敏传感器5输出低电平，第四光敏传感器7输出高电平，表示此时太阳相对于太阳能收集装置的偏西面，处理器20发送控制信号到第一步进电动机12进行正转，如上所述，第一步进电动机12输出轴带动减速机48进行转动，减速机48的输出轴连接小齿轮16，小齿轮16啮合大齿轮17进行二次减速，通过轴承18拨动方管主轴19，从而带动太阳能收集装置在支架15上进行偏西转动，直至第一光敏传感器1也发送高电平，处理器20认为太阳能收集位置与太阳光位置不再偏移，停止第一步进电动机12工作。

处理器20发送控制信号到第二步进电动机13，如图2所示，第二步进电动机13输出轴带动减速机46进行减速转动，减速机输出轴连接旋转式千斤顶45的旋转部，进行正向旋转，千斤顶45输出杆22进行收缩，从而带动固定杆23向下拖动，固定杆23拖动太阳能收集装置的左侧向下倾斜，从而使得其向西转动。直至第一光敏传感器1也发送高电平，处理器20认为其位置与太阳光位置不再偏移，停止第二步进电动机13工作。

当第三光敏传感器5输出低电平，第二光敏传感器3输出低电平，其余光敏传感器输出高电平，表明太阳在太阳能收集装置正南方，处理器20发送控制信号到第二步进电动机13，第二步进电动机13进行正向转动，第二步进电动机13输出轴带动减速机46进行减速转动，减速机输出轴连接旋转式千斤顶45的旋转部，进行正向旋转，千斤顶45输出杆22进行收缩，从而带动固定杆23向下拖动，固定杆23拖动太阳能收集装置的左侧向下倾斜，从而使得其向西转动。直至第一光敏传感器1也发送高电平，处理器20认为其位置与太阳光位置不再偏移，停止第二步进电动机13工作。

同理，当第四光敏传感器7发送低电平，其余四个光敏传感器发送高电平到处理器20时，此时处理器20认为太阳能收集装置在太阳的东、北面，则此时处理器20同时发送控制信号到第一步进电动机12和第二步进电机14，使其分别进行反转，经过传动机构使得太阳能收集装置向东、北向分别转动，直至第二光敏传感器3发送高电平即所有光敏传感器均为高电平，则停止电机转动。

本发明所述的第五光敏传感器9设置在大凹面镜24焦点的上方，用于检测太阳光的有无，正常太阳光存在时，其一直输出高电平。当天气由晴转阴，或者太阳落下时，第五光敏传感器9检测到低电平，此时其它光敏传感器也均为低电平时，处理器20发送控制信号到所有电机，根据当前位置，回复初始到位置，即正东方（所述的初始位置可以根据具体使用的经、纬度进行设置为太阳升起的大致方向即可）。恢复初始位置后整个装置处于休眠状态，从而天气由阴转晴或者太阳升起时继续对太阳进行追踪收集太阳能，整体使得本装置控制灵敏、精确，可任意根据编程进行控制参数修改，使控制达到最精确合理，而且可以合理的节省电力。

如图5所示，所述的第二自动跟踪校正装置的感应机构包括设置在光线传播腔53出光口的第一光敏电阻2、第二光敏电阻4、第三光敏电阻6、第四光敏电阻8构成，所述的第一、第二、第三、第四光敏电阻均匀设置在光线传播腔53出光口33的四周内壁上，且第一、第二、第三、第四光敏电阻在强光下电阻变弱。

所述的第二自动跟踪校正装置的控制机构包括第一继电器J1、第二继电器J2、第三继电器J3、第四继电器J4，所述的第一、第二、第三、第四光敏电阻分别与第一线圈J11、第二线圈J21、第三线圈J31、第四继电器的线圈J41串联连接，第一、第二继电器的常开触点与东、西方向上的自动跟踪校正装置的步进电动机36-2的电源电路串联，第三、第四继电器的常开触点与南、北方向上的自动跟踪校正装置的步进电动机37的电源电路串联。以上采集、控制电路为本发明的第二种跟踪电路控制结构，第一自动跟踪校正装置也可以采用此检测、控制方法。以第二自动跟踪校正装置工作原理进行说明：正本发明通过设置在出光口33周围内周壁的光敏电阻进行光线感应，通过各个继电器对发动机进行启、停、正转、反转控制，通过执行机构使得反光镜40角度改变，进而使光线能够完全从出光口33传出。

正常工作时，如图1、图3和图6所示，太阳能收集装置把光线收聚到反光镜40后，有反光镜40使光线沿光线传播腔53进一步反射传递至出光口33，供下级设备利用。而在太阳能收集装置在跟随太阳光自动运动校正时，会导致反射光线反射光不能直接从出光口33发送出去，如图7所示,所述的反光镜40通过设置在其后面中间位置的万向轮39固定于光线传播腔53低部。当光线向上偏移时，第四光敏电阻8接收到光线，阻值变小，此时继电器线圈J41所在电路导通，进而使继电器J4的长开触点闭合，从而使东、西自动跟踪校正装置的步进电动机37进行正转，带动减速机38进行减速，减速机38输出轴通过螺杆43进行收缩，螺杆43拉动设置在反光镜40后面底部的万向轮41，从而使反光镜40在东西方向进行顺时针转动，直至光线从出光口33传递出去，第四光敏电阻8不再接收到光线，电阻值变大，继电器线圈J41所在电路断开，进而使继电器J4的长开触点打开，步进电动机37停止转动。同理当第三光敏电阻6接收到光线时，表明光线照射下偏，此时由于第三光敏电阻6接收到光线，阻值变小，此时继电器线圈J31所在电路导通，进而使继电器J3的长开触点闭合，从而使东、西自动跟踪校正装置的步进电动机37进行反转，带动减速机38进行减速，减速机38输出轴通过螺杆43伸长，螺杆43通过螺母42固定于光线传播腔53底部；螺杆43推动设置在反光镜40后面底部的万向轮41，从而推动反光镜40在东西方向进行逆时针转动，直至光线从出光口33传递出去。

当光线向左偏移时，第一光敏电阻2接收到光线，阻值变小，此时继电器线圈J11所在电路导通，进而使继电器J1的长开触点闭合，从而使南、北自动跟踪校正装置的步进电动机36-2进行正转，带动减速机36-3进行减速，减速机36-3输出轴通过螺杆36-4进行收缩，螺杆36-4拉动设置在反光镜40一侧的万向轮36-6，从而使反光镜40在南北方向进行顺时针转动，所述的螺杆36-4通过螺母36-5固定于光线传播腔53底部。直至光线从出光口33传递出去，第一光敏电阻2不再接收到光线，电阻值变大，继电器线圈J11所在电路断开，进而使继电器J1的长开触点打开，步进电动机37停止转动。

当光线向右偏时，第二光敏电阻4接收到光线，阻值变小，此时继电器线圈J21所在电路导通，进而使继电器J2的长开触点闭合，从而使南、北自动跟踪校正装置的步进电动机36-2进行反转，带动减速机36-3进行减速，减速机36-3输出轴通过螺杆36-4进行伸长，螺杆36-4推动设置在反光镜40一侧的万向轮36-6，从而使反光镜40在南北方向进行逆时针转动，所述的螺杆36-4通过螺母36-5固定于光线传播腔53底部。直至光线从出光口33传递出去，第二光敏电阻4不再接收到光线，电阻值变大，继电器线圈J21所在电路断开，进而使继电器J2的长开触点打开，步进电动机37停止转动。本发明说的的第一自动跟踪校正装置也可以通过光敏电阻和继电器来实现，只需要本发明支架15的底部外加一个限位开关14即可实现，举例控制不再详述。其它能够实现进行追踪太阳光线并进行校正的装置只要实现本发明的功能，均为易联想技术内容。

Claims (2)

1.一种可自动追踪太阳的太阳能收集传送器，其特征在于：包括太阳能收集装置和太阳能传送装置，所述的太阳能传送装置由一端设置有反光镜，另一端设置有出光口的光线传播腔组成；所述的太阳能收集装置由大凹面镜和设置在大凹面镜焦点处的小凹面镜组成，所述的大凹面镜与小凹面镜相对设置，所述的大凹面镜底部中央设置有通光孔，反光镜以一定角度设置在通光孔正下方；所述的太阳能收集装置上还设置有用于自动跟踪太阳方向并调节太阳能收集装置始终朝向太阳的第一自动跟踪校正装置，所述的传送装置上设置有用于调节反光镜角度使收集到的太阳光能够全部沿光线传播腔传送出去的第二自动跟踪校正装置；

所述的第一、第二自动跟踪校正装置分别包括感应机构、控制机构、动力机构和执行机构，所述感应机构的输出端连接控制机构的输入端，控制机构的输出端连接动力机构的输入端，动力机构的输出端连接执行机构的输入端；

所述的第一自动跟踪校正装置中南、北方向上的控制机构包括处理器以及处理器外围驱动电路；

所述的第一、第二自动跟踪校正装置分别包括结构相同的南、北方向上和东、西方向上的动力机构及执行机构；所述的南、北方向上的执行机构为减速机构和设置在减速机构输出轴上的传动机构；所述的南、北方向上的动力机构为步进电动机；

所述的第一自动跟踪校正装置的感应机构包括第一、第二、第三、第四、第五光敏传感器，所述的光敏传感器设置在太阳能收集装置顶部，且光敏传感器的输出端连接处理器的输入端；

所述的第二自动跟踪校正装置的感应机构包括设置在光线传播腔出光口的第一、第二、第三、第四光敏电阻构成，所述的第一、第二、第三、第四光敏电阻均匀设置在光线传播腔出光口的四周内壁上；

所述的第二自动跟踪校正装置的控制机构包括第一、第二、第三、第四继电器，所述的第一、第二、第三、第四光敏电阻分别与第一、第二、第三、第四继电器的线圈串联，第一、第二继电器的常开触点与东、西方向上的步进电动机电源电路串联，第三、第四继电器的常开触点与南、北方向上的步进电动机电源电路串联。

2.根据权利要求1所述的可自动追踪太阳的太阳能收集传送器，其特征在于：所述的大凹面镜上设置有圆形透明上盖。