[发明专利]一种基于光敏电阻元件的太阳跟踪实现技术

说明书

为了解决现有较高精度太阳跟踪器的核心驱动技术复杂、设备成本高的问题，本发明利用光敏电阻元件在光照射强度变化时，其自身电阻值会随之发生相应改变的特性，并根据光敏电阻元件与固定值电阻元件在固定电压的电路中串联后，当其所受阳光的照射强度发生改变时，其高电位值亦随之发生相应变化的规律，提供了一种通过驱动电机旋转对太阳位置进行实时跟踪的简单技术与方法，并给出了实现该技术与方法的优选实施方案。该实施方案中的所述装置，结构简单，灵敏度高，成本低，易于维护保养，适用于各种太阳能设备，可以在民用方面的光伏发电、采光、吸热等领域推广普及应用，具有较高的社会与经济效益。

技术领域

本发明属于光机电一体化技术领域，涉及一种太阳跟踪技术，特别是涉及一种基于光敏电阻元件的不依赖于单片机、使用简单电子控制电路即可实现太阳跟踪功能的简单技术。

背景技术

随着太阳能光热、光电转换技术的日趋成熟，利用太阳能的产品也在不断迅猛增多，太阳能的有效利用正在为人类的绿色节能环保、生产生活便捷发挥着巨大作用。太阳能作为一种不竭的可再生新能源，已经受到了人类的高度重视与依赖，它将成为人类今后生产生活的重要能源支柱。

人类利用太阳能的途径之一就是利用专业设备对太阳光进行采集、发电、蓄热、照明。然而，由于地球自转及公转的原因，地面上的太阳能专业设备与太阳之间的相对位置时刻都在变化，这就给专业设备对太阳光采集的效率带来了严重影响。针对太阳跟踪应用技术，国内外学者曾做过专题研究，对光伏发电采用双轴太阳自动跟踪后，其发电效率比固定式光伏发电效率提高41％。由此可见，对太阳能设备辅以精确的太阳跟踪系统十分必要。

为了使太阳能设备时刻与太阳保持着正对的位置姿势，以便最大限度地提高太阳能的利用效率，人们引入了太阳跟踪技术。目前，人们常用的高精度太阳跟踪技术，依据其核心控制逻辑原理主要分为：视日轨迹跟踪法、传感器跟踪法两大类。

(1)视日轨迹跟踪法。根据太阳能设备所处的实地位置(大地经纬度坐标)，运用复杂的专业数学计算，计算出每分或每秒太阳的位置参数(太阳高度角、太阳方位角)，据此，驱动设备实时计算出每分或每秒应转动的角度，然后驱动太阳能设备根据太阳位置的变化实时保持转动。

优点：对太阳的跟踪精度较高，不受外界因素的干扰；

缺点：对于安置在不同区域的设备，其存储的太阳位置参数也不一样，需因地制宜，因此，设备在不同地域应用前要进行不同的初始化计算，通用性欠佳；驱动系统不能识别天气状况，总是在全天候地工作，浪费了大量的不必要运行成本；设备技术含量要求过高、投资成本高、维护难度大、推广应用的普及性差。

(2)传感器跟踪法。借助线阵式或面阵式的光电池或光感器矩阵，根据其瞬间内能够接收到太阳光照射的所有光电池或光感器的位置分布情况，通过计算机控制系统推算并确定出太阳位置的变化趋势及准确位置，然后，驱动电动机旋转，从而实现跟踪目的。

优点：对太阳的跟踪精度较高，对室外环境的适用性强；

缺点：控制系统原理复杂、设备价格昂贵、维护难度大、推广普及应用性差。

综上，目前，人们常用的精度较高的两类太阳跟踪装置，其核心控制驱动部件均需依赖于单片机(微型计算机系统)，其共同缺点是：设备价格昂贵、维护难度大、普及推广应用性差。于是，人们期待着一种能够摆脱单片机、原理及结构简单、成本低廉的新型的高精度太阳跟踪技术的早日出现。

发明内容

本发明为了解决现有较高精度太阳跟踪器的核心驱动技术复杂、设备成本高的问题，利用光敏电阻元件在光照射强度变化时，其自身电阻值会随之发生相应改变的特性，并根据光敏电阻元件与固定值电阻元件在固定电压的电路中串联后，当其所受照射阳光的强度发生改变时，其高电位值亦随之发生相应变化的规律，提供了一种通过驱动电机旋转对太阳位置进行实时跟踪的简单技术与方法，并给出了实现该技术与方法的优选实施方案。