[发明专利]无供电全自动太阳追踪系统

说明书

技术领域：太阳能利用

背景技术：日益紧张的能源问题和太阳能的巨大潜能决定了广泛使用太阳追踪系统的必要性。然而现有的技术并不能达到能够广泛推广的要求。以单片机、高精密传感器、编程控制器为原理的太阳追踪系统由于自身电路的复杂性和户外的工作环境等因素使其性能不稳定，且需要外加电源，一旦断电或强电场干扰(如雷电等)可能需要重新调整甚至维修，维护成本高。消耗电能及电缆材料并且其成本较高不利于推广。而一些成本低的发明如时钟控制等由于设计思路不成熟，造成需要重新调整，追踪精度低和无法解决特殊季节的问题，同样存在需要外加电源的问题，不利于推广使用。

发明内容：针对“背景技术”中所指的缺陷及不足，本发明解决了太阳追踪系统的外加电能消耗问题，电路复杂不稳定的问题及成本高的问题。用巧妙的思路解决了特殊季节环境的应变问题。本发明的构思为：在太阳能设备对称位置安装呈一定夹角的太阳能电池板组，通过对太阳光投射光线角度差而产生电压差值。再通过电压的差值驱动电磁继电器(或电子继电器)产生相应的电路导通状态从而控制以太阳能为电源的减速驱动装置完成对太阳的追踪(其原理框图对照说明书附图图1)。系统由结构原理基本相同的周向追踪(水平方向旋转运动)和仰角追踪(竖直方向的旋转运动)构成，从而能够对太阳进行定位追踪。本发明用太阳能电池板和继电器代替了复杂的传感器及编程控制电路，解决了此类设计中的结构复杂成本高的问题，同时以太阳能为电源解决了电能和电缆材料的消耗问题，进一步节约了成本。

在一年中的大多数时间，太阳运动轨迹不在设备的正上方的时候(太阳高度角未达到90°时)，设备追踪的原理为：当太阳光不垂直于设备受光平面时，两组对称位置太阳能电池板与太阳投射光线夹角产生差值(对照说明书附图图2)：夹角α、β为两组对称位置太阳能电池板与太阳投射光线夹角，夹角γ为设备受光平面与太阳投射光线夹角，θ为太阳能电池板组与设备受光平面夹角。α＝γ—θ，夹角β＝π—γ—θ，20°<θ<50°，0°<γ<π，只有当γ＝π/2时α＝β所以太阳光不垂直于设备工作面时两夹角不相等。由于光产生的能量随光线与受光面的夹角增大而增大，所以夹角大的一边的太阳能电池板比夹角小的一边获得能量多，产生的电压值大于夹角小的一边。当两组太阳能电池板存在电压差值的时候，由这两组太阳能电池板组共同控制的电磁继电器(或电子继电器)K1、K2的动触片SA和SB会根据差值的方向产生相应的电路导通状态，如使电机正转、反转或停止(电气原理如说明书附图图3)，控制由太阳能电池板组为电源的减速驱动装置带动设备受光平面向能够使两组太阳能电池板与太阳光夹角相同的方向运动(既向正对太阳的方向运动)。例如，当太阳在设备受光平面正对方向右侧时，设备周向追踪的太阳能电池板B1与太阳光夹角大于B3，而B2、B4由于在设备背面，太阳光无法直接照射，所以产生电压相同，故B1、B2产生的电压高于B3、B4产生的电压，此时由于电磁继电器(或电子继电器)K1动触片SB在相反方向大小不同磁力的吸引下(或电子继电器的逻辑控制)向左偏转使K1动触片SB中触点P4与P1、P5与P2导通，电机正转带动周向追踪的减速驱动装置向右旋转，直到太阳光垂直投射于设备受光平面。当太阳光垂直投射于设备受光平面时两太阳能电池板组与太阳光投射光线夹角相同，电磁继电器(或电子继电器)平衡，动触片SA和SB断开，减速驱动装置停止运动。同样，当太阳在设备受光平面正对方向左侧时设备同样能进行追踪，仰角追踪原理也完全相同，通过角度差原理在一定限制角度下通过向上或向下运动进行仰角追踪。当一天的追踪完成后，第二天早晨太阳从与落下的相反方向升起，太阳光投射到安装于设备背面的太阳能电池板组，由于相同追踪原理，此时系统会做复位工作：向太阳所在的方向运动直至设备垂直于太阳的投射光线并进入正常工作状态，从而对太阳进行追踪。