[发明专利]一种基于向日葵向阳原理的仿生日光跟踪系统

说明书

技术领域

本发明涉及自动日光跟踪系统领域，具体涉及一种向日葵式仿生日光跟踪系统。

背景技术

太阳能作为一种丰富的绿色能源，其应用前景十分广阔，因此得到了越来越多的关注，能有效提高其利用率的自动日光跟踪系统也应运而生。国内现有的日光跟踪系统，从跟踪控制方式上说有太阳运动轨迹跟踪和光电跟踪，从跟踪实现结构上说有单向跟踪和双向跟踪，目前大多采用双向跟踪结构，即从太阳的高度角和方位角(即东西和南北方向)同时进行跟踪。如申请号为200920196802.9所公布的“一种用于太阳自动跟踪的太阳方位检测装置”，即采用一种基于光电控制的太阳方位检测装置与双向跟踪结构结合实现日光跟踪；申请号为200910086876.1所公布的“太阳能光伏发电全天候自跟踪系统”则将太阳运动轨迹跟踪控制与光电跟踪控制通过跟踪方式控制模块结合起来采用双向跟踪结构实现日光跟踪；申请号为201010244994.3所公布的“自动跟踪太阳光装置”，即将根据太阳运动轨迹的天文常数设定的跟踪控制程序与双向跟踪结构结合实现日光跟踪。另外，申请号为201020181844.8所公布的“双涡轮双轴太阳能跟踪机构”主要介绍了一种改进的双向跟踪结构。

对于现有的这些跟踪系统，无论是采用太阳运动轨迹跟踪控制还是光电跟踪控制，其控制信号最终反馈到控制程序，通过程控步进系统实行跟踪。程控单元的使用无疑增加了系统的复杂度，这限制了系统的应用范围。另外，单向跟踪结构，其跟踪精度难以提高；双向跟踪结构，即通过水平旋转和竖直俯仰实现太阳的方位角和高度角跟踪，这种跟踪结构本身就会使运动误差具有累积性，其跟踪精度也有局限。因此，有必要对现有跟踪系统做进一步优化改进，使其更普遍地应用于太阳能利用领域。

发明内容：

本发明所要解决的问题是：如何构建一种自动日光跟踪系统，其跟踪精度相比于现有系统的跟踪精度能有所提高，而且可以减小控制系统的复杂度，并能扩展应用于不同需求下的日光跟踪领域。

本发明所提供的技术问题是这样解决的：它包括跟踪板(1)、感光伸缩模块(2(1)，2(2)，2(3)，...，2(n-2)，2(n-1)，2(n)(n＝2，3，4，......))和支撑模块(3)。所述的感光伸缩模块沿跟踪板边缘圆周(4)均匀排列一圈，且相互平行放置。所述的感光伸缩模块内部结构相同，包括感光单元(21)、跟踪板连接单元(22)、弹性支撑单元(23)和伸缩单元(24)。各感光伸缩模块根据其所在位置处圆周(4)内外侧光强的差异进行相应的伸缩，完成向阳的功能。

按照本发明所提供的仿生日光跟踪系统，其中的感光伸缩模块之感光单元(21)，其特征在于，感光单元(21)由光敏元件和相关电路构成，由此可将该单元在圆周(4)位置处内外侧光强的差异转换成相应的电信号输出到伸缩单元(24)。

按照本发明所提供的仿生日光跟踪系统，其中的感光伸缩模块之跟踪板连接单元(22)，其特征在于，跟踪板连接单元(22)主要完成跟踪板(1)与感光单元(21)和弹性支撑单元(23)的连接。

按照本发明所提供的仿生日光跟踪系统，其中的感光伸缩模块之弹性支撑单元(23)，其特征在于，弹性支撑单元(23)主要用于均衡各零部件的性能误差，有效提高系统跟踪精度。

按照本发明所提供的仿生日光跟踪系统，其中的感光伸缩模块之伸缩单元(24)，其特征在于，伸缩单元(24)根据感光单元(21)的输出信号实现直线伸缩运动，最终表现为：当圆周(4)内侧光强大于外侧光强时，伸缩单元伸长；当圆周(4)内侧光强小于外侧光强时，伸缩单元缩短。

按照本发明所提供的仿生日光跟踪系统，其中的支撑模块(3)，其特征在于，该模块作为整个系统的支撑部分，与感光伸缩模块相匹配，能很好的稳固并支撑整个系统。

按照本发明所提供的仿生日光跟踪系统，是一种完全基于向日葵向阳这一仿生理念的自动日光跟踪系统，它摆脱了复杂的逻辑电路结构和控制程序，通过感光元件和相关电路实现光电跟踪控制，并将光电跟踪控制与跟踪实现结构集成于一个独立的模块，即感光伸缩模块，通过模块的扩展即可实现不同精度需求的日光跟踪。

附图说明：

图1为系统的总体结构示意图；

图2为系统的俯视图；图3为感光伸缩模块结构示意图；

图4为感光伸缩模块之感光单元示例1——块状承载结构；

图5为感光伸缩模块之感光单元示例2——筒状承载结构；

图6为感光伸缩模块之跟踪板连接单元示例——螺纹结构；

图7为感光伸缩模块之弹性支撑单元示例1——橡胶结构；