[发明专利]太阳能跟踪器

说明书

 

技术领域

本发明涉及太阳能采集设备领域，具体地，是一种可以自动判别太阳直射方向，并对太阳进行跟踪的太阳能跟踪器。

 

背景技术

随着世界工业的快速发展，能源问题日趋严峻，由此，节能技术、新型能源的开发已成为人类可持续发展的重大工程。其中，风能、潮汐能、太阳能等技术已经得到了产业化发展，并获得了较好的节能成效。特别是对于太阳能技术，主要由太阳能热水器和光伏发电两大方面，前者已经普及至广大普通百姓，后者则广泛见于发电厂、路灯、企业。

对于天阳能技术领域，其太阳能采集效率是一个极为重要的问题，由于太阳在一日的行程中，对于地面的照射角度按0°—90°—0°变化，因此，对于固定的太阳能吸收面，大部分时间中，太阳并未直射吸收面，即便照射至吸收面的太阳能被全部吸收，效率亦较低，再考虑到吸收面上的玻璃对于太阳光的反射、全反射现象，其吸收效率可谓很低。

该种低效率的太阳能吸收效果尤其体现在普通的固定式光伏板上，由于光伏板表面具有一块玻璃盖板，因此，在阳光斜射时，其反射量很大，甚至出现全反射，因此，欲提高其太阳能采集效率，需采用太阳能跟踪系统，使光伏板实时正对太阳光照。

对于太阳能跟踪系统，目前主要存在两种形式。其一是通过一套可预先调试的钟表式机械系统，随一天的时间流逝实时驱动光伏板转动，该种系统通常由调试师傅按照各地的经纬度在安装时对跟踪系统进行调试，调试完成后，跟踪系统按照钟表系统的原理实时运转，并实时驱动光伏板，以确保其实时正对太阳光照，该种系统通常安装较为麻烦，一旦转移地点，则需要专业人员对跟踪系统进行重新调试，十分不便，且在移动装置上无法实现跟踪功能。其二是传感式跟踪系统，其主要原理是，在一个跟踪头的周围分布多个光电传感器，根据各光电传感器反馈的电流差异，计算出太阳所在位置，该种系统的问题在于，各光电传感器的参数不可避免地会存在差异，如此，按照其反馈的电流值计算得出的太阳位置准确性较差，且由于光电传感器较多，任意一个的安装位置有差异或者损坏，则可能造成准确度严重不足，并且，该系统电子部件较多，装配精度要求较高，成本亦较高。

 

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种太阳能跟踪器，该跟踪器不仅能准确地跟踪太阳，以保证太阳能采集面正对太阳光，并且结构简单，成本低廉。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该太阳能跟踪器包括一个腔体；所述腔体的一个端部设有一块遮光薄板；所述腔体内设有一个倒扣于所述遮光薄板上的半球形屏幕板；所述遮光薄板中心开设有可将阳光引入所述腔体内并照射至所述屏幕板上的光斑孔；所述腔体内正对所述屏幕板固定一个摄像头，该摄像头电性连接控制电路板；所述控制电路板包括图像分析模块、电机控制模块；

所述图像分析模块的图像处理方法如下：以所述屏幕板的正投影面的中心为原点建立直角坐标系，分析光斑在所述正投影面上的位置的坐标值，将该坐标值返回给所述电机控制模块；

所述电机控制模块控制驱动所述腔体左右转动的第一步进电机和控制所述腔体上下转动的第二步进电机，且所述电机控制模块的驱动方法是：使所述图像分析模块返回的所述坐标值中的两个坐标参数分别对应一个步进电机，当任意一个所述坐标参数的值不为零时，则由该坐标参数所对应的步进电机向使该坐标参数的绝对值减小的方向连续驱动所述腔体。

作为优选，所述图像分析模块在图像处理时，先对图像进行二值化处理，以便于后续计算。

作为优选，所述图像分析模块在分析光斑位置坐标时，按照如下方法，记录所有具有亮度值的横坐标，求具有亮度值的连续横坐标的平均值；记录所有具有亮度值的纵坐标，求具有亮度值的连续纵坐标的平均值；返还所述的两个平均值，作为光斑中心的位置坐标。

作为优选，所述图像分析模块在分析光斑位置坐标时，还可采用半二值化的方法进行，逐渐提高二值化的阈值，使阈值下方的亮度值均置零，阈值上方的亮度值保持不变，直至只剩下一个像素块仍然保有亮度值，返还该像素块对应的坐标，作为光斑中心的位置坐标。

作为优选，所述电机控制模块依据所述坐标值中的两个坐标的绝对值大小分别控制所述第一步进电机和第二步进电机的转速，各步进电机的转速与它所对应的坐标的绝对值大小成正比。

作为优选，所述遮光薄板中心的所述光斑孔内嵌置一颗球形透明玻璃珠，并使玻璃珠的中切面与遮光薄板所在平面重合，以防止光斑孔被尘杂堵塞，保证光线的良好入射效果。