申请日2017.05.31
公开(公告)日2017.08.29
IPC分类号G05D3/12
摘要
一种用于污水处理的太阳能发电板自动跟踪设备及使用方法，设备：位移平台上部固设有推动电机、两个滑杆和两个支撑柱，其中一个滑杆的两端各设置有一个位置传感器;固定支架的底板中部可转动地设置有转动轴，转动轴由转动电机驱动，且输出轴上还安装有转角传感器;太阳能板包括推杆、两个支撑杆、太阳能电池模块、两个滑块和四个太阳光线偏角传感器;蓄电池、太阳光线偏角传感器、转角传感器和转动电机分别与控制器连接。方法：太阳光线偏角传感器监测到太阳光线入射角并与控制器通讯;控制器控制转动电机和推杆电机运动以调整位移平台和太阳能电池模块的移动。该设备结构简单、跟踪范围广，维护过程方便;该方法能提高跟踪效率。
权利要求书
1.一种用于污水处理的太阳能发电板自动跟踪设备，包括水平设置的位移平台(2)、设置于位移平台(2)下部的固定支架(4)、固定设置在固定支架(4)内部的转动电机(7)、设置于位移平台(2)上部的太阳能板(3)以及设置于固定支架(4)内部的蓄电池(1)和控制器(8)，其特征在于，
所述位移平台(2)上部左侧固定设置有推动电机(2-1)和两个沿位移平台(2)长度方向延伸的滑杆(2-2)，其上部右侧前后对称地固定设置有两个支撑柱(2-4)，两个滑杆(2-2)对称地设置在推动电机(2-1)的前后两侧，每个滑杆(2-2)的两端分别由两个固定设置在位移平台(2)上的固定台(2-3)支撑;其中一个滑杆(2-2)的两端各设置有一个位置传感器(2-5);
所述固定支架(4)的底板中部可转动地设置有竖直的转动轴(5)，转动轴(5)的上端延伸到固定支架(4)的外部并与所述位移平台(2)固定连接;所述转动轴(5)的中部套装有从动齿轮;
所述转动电机(7)的输出轴上套装有与所述从动齿轮相啮合的驱动齿轮;且转动电机(7)的输出轴上还安装有转角传感器(6);
所述太阳能板(3)包括推杆(3-1)、两个支撑杆(3-2)、太阳能电池模块(3-3)、两个滑块(3-5)和四个设置在太阳能电池模块(3-3)上表面四角处的太阳光线偏角传感器(3-4);两个支撑杆(3-2)的上端分别与太阳能电池模块(3-3)一端的前后两侧铰接，其下端分别与套装在两个滑杆(2-2)上两个滑块(3-5)的上端铰接;太阳能电池模块(3-3)的另一端前后两侧分别与两个支撑柱(2-4)铰接;所述两个滑块(3-5)之间布置有连杆，所述推杆(3-1)的右端与所述连杆的中部固定连接，其左端与推动电机(2-1)的输出端固定连接;
所述蓄电池(1)、太阳光线偏角传感器(3-4)、转角传感器(6)、转动电机(7)、推动电机(2-1)和位置传感器(2-5)分别与控制器(8)连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于污水处理的太阳能发电板自动跟踪设备，其特征在于，所述太阳光线偏角传感器(3-4)包括扭变聚光镜(3-4-2)、基座(3-4-3)、光感仪(3-4-4)和机壳罩(3-4-1);
所述扭变聚光镜(3-4-2)内部具有上下贯通的圆柱形空腔，其外部为横断面呈多齿状瓦楞形的扭曲拉制结构，且在其外表面涂覆有石墨材料;
所述基座(3-4-3)固定连接在扭变聚光镜(3-4-2)的下端，且其具有连通所述圆柱形空腔的容纳空间;
所述光感仪(3-4-4)包括玻璃管状的直射进光杆(3-4-4-2)、散射光纤(3-4-4-1)、由感光材料制成的可双面感光的半透明的光敏电阻(3-4-4-3)、多个由有机玻璃材质制成的聚光镜(3-4-4-4)、环形光纤(3-4-4-5)和反射格栅(3-4-4-6);
所述直射进光杆(3-4-4-2)、散射光纤(3-4-4-1)均设置在扭变聚光镜(3-4-2)的圆柱形空腔的中心区域，所述光敏电阻(3-4-4-3)、聚光镜(3-4-4-4)、环形光纤(3-4-4-5)和反射格栅(3-4-4-6)由上到下地依次相间隔地固定设置在基座(3-4-3)的容纳空间中;
所述直射进光杆(3-4-4-2)固定设置在扭变聚光镜(3-4-2)的轴心线上，其顶部与扭变聚光镜(3-4-2)的顶部相平齐，其底端到光敏电阻(3-4-4-3)的距离为10mm～20mm，其外表面涂覆有石墨涂层;所述散射光纤(3-4-4-1)为绕直射进光杆(3-4-4-2)旋转轴心的螺旋式结构，其下端固定连接在光敏电阻(3-4-4-3)的上表面;所述光敏电阻(3-4-4-3)的外缘面与基座(3-4-3)的内侧壁之间留有供经过扭变聚光镜(3-4-2)内侧壁折射的光通过的环形空间;光敏电阻(3-4-4-3)的上表面和下表面分别与控制器(8)连接;多个聚光镜(3-4-4-4)在所述环形光纤(3-4-4-5)上部等间距地排列，聚光镜(3-4-4-4)为锥底面朝上的锥体结构，且在其表面涂覆有银光涂层，聚光镜(3-4-4-4)的下端与环形光纤(3-4-4-5)的一端固定连接，环形光纤(3-4-4-5)的另一端与控制器(8)的光口连接;
所述反射格栅(3-4-4-6)由多条呈十字交叉网状排列的不锈钢镜面材质制成的格栅组成;
所述机壳罩(3-4-1)的内部具有圆柱形空腔，其上端开口并在开口处嵌设有玻璃罩，为由透明材料制成的圆柱形结构，其罩设在扭变聚光镜(3-4-2)和基座(3-4-3)的外部，其下端固定连接在太阳能电池模块(3-3)的上部。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于污水处理的太阳能发电板自动跟踪设备，其特征在于，所述机壳罩(3-4-1)采用玻璃钢材质制成。
4.根据权利要求3所述的一种用于污水处理的太阳能发电板自动跟踪设备，其特征在于，所述扭变聚光镜(3-4-2)采用玻璃材质制成，扭变聚光镜(3-4-2)顶部截面相对于底部截面的水平扭曲度为15～35度。
5.根据权利要求4所述的一种用于污水处理的太阳能发电板自动跟踪设备，其特征在于，所述散射光纤(3-4-4-1)的螺旋直径为50mm～90mm，其螺旋间距为5mm～10mm。
6.根据权利要求5所述的一种用于污水处理的太阳能发电板自动跟踪设备，其特征在于，所述直射进光杆(3-4-4-2)的直径为10mm～20mm。
7.根据权利要求6所述的一种用于污水处理的太阳能发电板自动跟踪设备，其特征在于，所述聚光镜(3-4-4-4)采用玻璃材质制成，其数量为6个。
8.根据权利要求7所述的一种用于污水处理的太阳能发电板自动跟踪设备，其特征在于，所述机壳罩(3-4-1)高度为20mm～60mm，直径为10mm～20mm。
9.根据权利要求8所述的一种用于污水处理的太阳能发电板自动跟踪设备，其特征在于，所述格栅间距为10mm～20mm;所述基座(3-4-3)为圆柱形。
10.一种用于污水处理的太阳能发电板自动跟踪设备的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：通过控制器(8)控制以接通供电通路，太阳光线偏角传感器(3-4)开始工作，其对太阳光线与太阳能电池模块(3-3)的夹角进行实时监测;当太阳光线偏角传感器(3-4)监测到太阳光线与太阳能电池模块(3-3)的方位角和俯仰角均不在其设定值范围内时，太阳光线偏角传感器(3-4)产生一个电信号A并传输至控制器(8);
步骤二：控制器(8)收到电信号A后，首先控制转动电机(7)带动位移平台(2)沿一个方向进行旋转，当太阳光线偏角传感器(3-4)监测太阳光线与太阳能电池模块(3-3)的方位角在其设定值范围内时，太阳光线偏角传感器(3-4)产生一个电信号B并传输至控制器(8);在转动电机(7)工作过程中，位于转动电机(7)转动轴上的转角传感器(6)实时监测转动电机(7)的转动角度，当转动电机(7)转动至转角传感器(6)设定的极限值时，转角传感器(6)发出警告电信号至控制器(8)，控制器(8)转动电机(7)反向转动，直至达到所需要位置;
步骤三：控制器(8)收到电信号B后，控制转动电机(7)停止工作，并控制推动电机(2-1)工作，以对太阳能电池模块(3-3)进行俯仰角的调节;当太阳光线偏角传感器(3-4)监测太阳光线与太阳能电池模块(3-3)的俯仰角在其设定值范围内时，太阳光线偏角传感器(3-4)产生一个电信号C传输至控制器(8)，控制器(8)收到电信号C后控制推动电机(2-1)停止工作;在推动电机(2-1)工作过程中，位于滑杆(2-2)两端的位置传感器(2-5)实时监测滑块(3-5)的相对位置，当滑块(3-5)即将运动至滑杆(2-2)两端的极限位置时，此时位置传感器(2-5)发出警告电信号至控制器(8)，控制器(8)控制推动电机(2-1)反向转动，直至达到所需要位置。
说明书
用于污水处理的太阳能发电板自动跟踪设备及其使用方法
技术领域
本发明属于新能源设备领域，具体涉及一种用于污水处理的太阳能发电板自动跟踪设备及其使用方法。
背景技术
传统的太阳能板是固定角度与方位的，这样不能充分有效地利用太阳能。通过使太阳能板对太阳进行跟踪，可以保证太阳光的入射角度与太阳能板相垂直，进而可以提高太阳能板的发电效率。现有的太阳能跟踪器的出现很好地解决了上述问题，太阳跟踪器可以实现对太阳的跟踪，提高发电效率。但是现有的太阳能跟踪器结构复杂，跟踪范围有限，且维护过程不方便。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种用于污水处理的太阳能发电板自动跟踪设备及其使用方法，该设备结构简单、跟踪范围广，维护过程方便;该方法能快速地调节太阳能电源模块相对于太阳光的角度，能快速地追踪到最佳的太阳光的入射位置，从而能提高跟踪效率。
为了实现上述目的，本发明提供一种用于污水处理的太阳能发电板自动跟踪设备，包括水平设置的位移平台、设置于位移平台下部的固定支架、固定设置在固定支架内部的转动电机、设置于位移平台上部的太阳能板以及设置于固定支架内部的蓄电池和控制器，
所述位移平台上部左侧固定设置有推动电机和两个沿位移平台长度方向延伸的滑杆，其上部右侧前后对称地固定设置有两个支撑柱，两个滑杆对称地设置在推动电机的前后两侧，每个滑杆的两端分别由两个固定设置在位移平台上的固定台支撑;其中一个滑杆的两端各设置有一个位置传感器;
所述固定支架的底板中部可转动地设置有竖直的转动轴，转动轴的上端延伸到固定支架的外部并与所述位移平台固定连接;所述转动轴的中部套装有从动齿轮;
所述转动电机的输出轴上套装有与所述从动齿轮相啮合的驱动齿轮;且转动电机的输出轴上还安装有转角传感器;
所述太阳能板包括推杆、两个支撑杆、太阳能电池模块、两个滑块和四个设置在太阳能电池模块上表面四角处的太阳光线偏角传感器;两个支撑杆的上端分别与太阳能电池模块一端的前后两侧铰接，其下端分别与套装在两个滑杆上两个滑块的上端铰接;太阳能电池模块的另一端前后两侧分别与两个支撑柱铰接;所述两个滑块之间布置有连杆，所述推杆的右端与所述连杆的中部固定连接，其左端与推动电机的输出端固定连接;
所述蓄电池、太阳光线偏角传感器、转角传感器、转动电机、推动电机和位置传感器分别与控制器连接。
在该技术方案中，调节电机和转动轴的设置可以方便的实现位移平台在水平方向的调节，从而方便地找到最佳太阳光的入射方位，再通过推杆的设置能够便于通过两个套设在滑杆外部的滑块左右移动，来调节最佳的入射角度，该设备结构简单、安装和维护过程方便，便于操作，跟踪范围广，且可以方便快捷地实现太阳能电池模块仰角的调整。该设备自动化程度高，跟踪精度高，其结构稳定，具有较强的抗冲击能力。
进一步，所述太阳光线偏角传感器包括扭变聚光镜、基座、光感仪和机壳罩;所述扭变聚光镜内部具有上下贯通的圆柱形空腔，其外部为横断面呈多齿状瓦楞形的扭曲拉制结构，且在其外表面涂覆有石墨材料;所述基座固定连接在扭变聚光镜的下端，且其具有连通所述圆柱形空腔的容纳空间;所述光感仪包括玻璃管状的直射进光杆、散射光纤、由感光材料制成的可双面感光的半透明的光敏电阻、多个由有机玻璃材质制成的聚光镜、环形光纤和反射格栅;所述直射进光杆、散射光纤均设置在扭变聚光镜的圆柱形空腔的中心区域，所述光敏电阻、聚光镜、环形光纤和反射格栅由上到下地依次相间隔地固定设置在基座的容纳空间中;所述直射进光杆固定设置在扭变聚光镜的轴心线上，其顶部与扭变聚光镜的顶部相平齐，其底端到光敏电阻的距离为10mm～20mm，其外表面涂覆有石墨涂层;所述散射光纤为绕直射进光杆旋转轴心的螺旋式结构，其下端固定连接在光敏电阻的上表面;所述光敏电阻的外缘面与基座的内侧壁之间留有供经过扭变聚光镜内侧壁折射的光通过的环形空间;光敏电阻的上表面和下表面分别与控制器连接;多个聚光镜在所述环形光纤上部等间距地排列，聚光镜为锥底面朝上的锥体结构，且在其表面涂覆有银光涂层，聚光镜的下端与环形光纤的一端固定连接，环形光纤的另一端与控制器的光口连接;所述反射格栅由多条呈十字交叉网状排列的不锈钢镜面材质制成的格栅组成;所述机壳罩的内部具有圆柱形空腔，其上端开口并在开口处嵌设有玻璃罩，为由透明材料制成的圆柱形结构，其罩设在扭变聚光镜和基座的外部，其下端固定连接在太阳能电池模块的上部。
在该技术方案中，通过扭变聚光镜的设置能够有效屏蔽掉由其侧壁方向入射的光线对直射进光杆所需要采光的影响，通过散射光纤的设置能对由扭变聚光镜上开口端进入直射进光杆的光线进行补光增强的作用，进而可以在进入直射进光杆的光线较弱的情况下仍能有效激发光敏电阻的上表面，进而可以在光线较弱时仍能通过直射进光杆和光敏电阻来获得与直射进入的光相对应的电信号强度。通过环形空间的设置，可以使一部分经过扭变聚光镜多轮折射后的光通过聚光镜的上表面再折射到光敏电阻的下表面，还可以使一部分经过扭变聚光镜多轮折射后的光通过反射格栅折射到光敏电阻的下表面，这样还能通过光敏电阻的下表面来获取经过扭变聚光镜多轮折射后的光所对应的电信号强度。通过光敏电阻上下表面分别获得的电信号强度能够更精确地分析光强，从而能有效地保证感应精度和反应速度，能更有效地提高跟踪精度，同时，也能更有利于判断光线的入射角度。该太阳光线偏角传感器跟踪精度高，能适应多种自然条件下的工作。
进一步，为了提高反射效果，所述机壳罩采用玻璃钢材质制成。
进一步，为了提高过滤外侧壁入射光的效果，同时也能提高内部折射光的折射效果，所述扭变聚光镜采用玻璃材质制成，扭变聚光镜顶部截面相对于底部截面的水平扭曲度为15～35度。
进一步，为了提高补光效果，所述散射光纤的螺旋直径为50mm～90mm，其螺旋间距为5mm～10mm。
进一步，为了提高补光效果，所述直射进光杆的直径为10mm～20mm。
进一步，为了提高反射效果，所述聚光镜采用玻璃材质制成，其数量为6个。
作为一种优选，所述机壳罩高度为20mm～60mm，直径为10mm～20mm。
进一步，为了提高反射效果，所述格栅间距为10mm～20mm;所述基座为圆柱形。
本发明结构稳定，自动化程度高，易于安装操作，可在多种恶劣天气情况安全稳定运行;该装置控制系统稳定，抗干扰能力强，具有较高的跟踪精度，能有效提高发电效率。
一种用于污水处理的太阳能发电板自动跟踪设备的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：通过控制器控制以接通供电通路，太阳光线偏角传感器开始工作，其对太阳光线与太阳能电池模块的夹角进行实时监测;当太阳光线偏角传感器监测到太阳光线与太阳能电池模块的方位角和俯仰角均不在其设定值范围内时，太阳光线偏角传感器产生一个电信号A并传输至控制器;
步骤二：控制器收到电信号A后，首先控制转动电机带动位移平台沿一个方向进行旋转，当太阳光线偏角传感器监测太阳光线与太阳能电池模块的方位角在其设定值范围内时，太阳光线偏角传感器产生一个电信号B并传输至控制器;在转动电机工作过程中，位于转动电机转动轴上的转角传感器实时监测转动电机的转动角度，当转动电机转动至转角传感器设定的极限值时，转角传感器发出警告电信号至控制器，控制器转动电机反向转动，直至达到所需要位置;
步骤三：控制器收到电信号B后，控制转动电机停止工作，并控制推动电机工作，以对太阳能电池模块进行俯仰角的调节;当太阳光线偏角传感器监测太阳光线与太阳能电池模块的俯仰角在其设定值范围内时，太阳光线偏角传感器产生一个电信号C传输至控制器，控制器收到电信号C后控制推动电机停止工作;在推动电机工作过程中，位于滑杆两端的位置传感器实时监测滑块的相对位置，当滑块即将运动至滑杆两端的极限位置时，此时位置传感器发出警告电信号至控制器，控制器控制推动电机反向转动，直至达到所需要位置。
该方法能快速地调节太阳能电源模块相对于太阳光的角度，能快速地追踪到最佳的太阳光的入射位置，从而能提高跟踪效率。
