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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 太陽(yáng)光追蹤儀
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 機(jī)械與控制
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作A類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 本作品是一種利用太陽(yáng)光定位和追蹤太陽(yáng)的系統(tǒng)裝置，它能使各種需要接受太陽(yáng)光的設(shè)備時(shí)刻以最大面積接受太陽(yáng)光,從而提高太陽(yáng)能的利用效率。
- 詳細(xì)介紹：
- 原 理 介 紹 本裝置主要由探測(cè)頭，功能電路，傳動(dòng)系統(tǒng)組成。其中探測(cè)頭的頂面與太陽(yáng)能電池板面平行， 探測(cè)頭利用太陽(yáng)光的平行特性感應(yīng)太陽(yáng)的位置，產(chǎn)生特定信號(hào)，信號(hào)經(jīng)由電路識(shí)別，轉(zhuǎn)換，放大并指導(dǎo)系統(tǒng)調(diào)節(jié)太陽(yáng)能電池板的方位，使之與陽(yáng)光垂直。 控制電路時(shí)是裝置的核心部分，我們的設(shè)計(jì)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)高靈敏度，高穩(wěn)定性的調(diào)節(jié)，而電路作 為系統(tǒng)中識(shí)別信號(hào)，指揮調(diào)節(jié)的部分，起著非常關(guān)鍵的作用。 針對(duì)要實(shí)現(xiàn)的功能以及探測(cè)原理，我們?cè)陔娐愤@一塊提出了很多預(yù)案，經(jīng)過(guò)不斷地嘗試、改進(jìn) 與完善，最后形成兩套完整方案，方案一采用二極管以及晶體管器件，功耗較大。方案二沿用方案 一的電路布局，采用了MOS 器件，使功耗降低了很多且更加靈敏。 本電路是由五個(gè)相似的單元電路組成。 支路一和支路二控制變速馬達(dá)M1，可在方位角上調(diào)節(jié)，支路三和支路四控制馬達(dá)M2，在仰角上進(jìn)行調(diào)節(jié)。 支路五直接控制支路一，同時(shí)通過(guò)J5控制支路二，實(shí)現(xiàn)后向調(diào)節(jié)，并且協(xié)調(diào)支路一、二、五的工作。 傳動(dòng)部分只用兩個(gè)馬達(dá)，分別從“經(jīng)度和緯度”上調(diào)節(jié)電池板的朝向。1號(hào)馬達(dá)用以調(diào)節(jié)裝置方位角的指向，可以使其360°旋轉(zhuǎn)，2號(hào)馬達(dá)用來(lái)調(diào)節(jié)裝置的仰俯角，與橫向齒輪相連，調(diào)節(jié)范圍超過(guò)180 ° 兩馬達(dá)通過(guò)變速齒輪的減速，可使轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)降為6秒一周。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 本作品是一種利用太陽(yáng)光定位和追蹤太陽(yáng)的系統(tǒng)裝置，它能使各種需要接受太陽(yáng)光的設(shè)備時(shí)刻以最大面積接受太陽(yáng)光,從而提高太陽(yáng)能的利用效率。基本思路：運(yùn)用獨(dú)特的傳感原理識(shí)別太陽(yáng)光信號(hào),利用控制電路和傳動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)的自動(dòng)追蹤。 創(chuàng)新點(diǎn)：⑴探測(cè)頭設(shè)計(jì)巧秒，運(yùn)用遮光原理可在地平面以上任何一個(gè)角度追蹤太陽(yáng)。⑵控制電路簡(jiǎn)單穩(wěn)定，能夠?qū)崿F(xiàn)自主追蹤且耗極低。技術(shù)關(guān)鍵是探測(cè)頭的形狀布局以及電路的設(shè)計(jì)和簡(jiǎn)化。主要技術(shù)指標(biāo)是跟蹤精確度（探測(cè)頭指向與光線(xiàn)的誤差角）。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 太陽(yáng)追蹤方面，現(xiàn)有的技術(shù)是根據(jù)不同角度光的強(qiáng)弱來(lái)辨別太陽(yáng)的方位，其控制電路較為復(fù)雜。本系統(tǒng)采用了獨(dú)特的傳感方式，大大簡(jiǎn)化了控制電路，提高了追蹤的靈敏度而且其精度可調(diào)。傳動(dòng)部分只用簡(jiǎn)單的兩組馬達(dá)的配合，從經(jīng)緯兩個(gè)角度雙軸調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)全方位的追蹤。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)精巧簡(jiǎn)單，成本低，很適合大規(guī)模推廣。 資料顯示，在太陽(yáng)能發(fā)電方面，采用單軸太陽(yáng)追蹤系統(tǒng)(只從一個(gè)方向追蹤太陽(yáng))比固定式系統(tǒng)能增加25％ 的功率輸出，而采用雙軸太陽(yáng)追蹤系統(tǒng)(從方位角和仰角上同時(shí)追蹤)比固定式系統(tǒng)能增加41％ 的功率輸出。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 已做出實(shí)物模型，可以實(shí)現(xiàn)追蹤太陽(yáng)的目的，并且各項(xiàng)指標(biāo)均已達(dá)標(biāo)！
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專(zhuān)利
作品可展示的形式
- 實(shí)物
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的此類(lèi)系統(tǒng)控制部分較為復(fù)雜，大都采用了集成度較高的單片機(jī)、計(jì)算機(jī)或其他較為復(fù)雜的控制電路，這些部件雖然在一定程度上可以提高追蹤精度，但成本和耗能會(huì)大大提高且不易維護(hù)，所以很難大規(guī)模推廣和應(yīng)用。 本系統(tǒng)采用了獨(dú)特的傳感方式、簡(jiǎn)潔高效的控制電路，是一種低成本、低耗能、適合于大規(guī)模推廣的太陽(yáng)追蹤系統(tǒng)，可用于高效太陽(yáng)能光伏發(fā)電、太陽(yáng)能制氫、太陽(yáng)輻照度測(cè)量、材料老化實(shí)驗(yàn)、太陽(yáng)能空調(diào)、高效太陽(yáng)能熱水器等，在太陽(yáng)能利用效率提高方面會(huì)有很好的應(yīng)用前景。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 目前已有很多對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行追蹤的裝置，跟蹤方式可分為兩大類(lèi)：光電跟蹤和視日軌跡跟蹤。 光電跟蹤是由光電傳感器根據(jù)入射光線(xiàn)的強(qiáng)弱變化,將信號(hào)反饋到特定電路或計(jì)算機(jī)，電路或計(jì)算機(jī)經(jīng)識(shí)別和控制傳動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)的跟蹤。這種追蹤方式時(shí)時(shí)性好，定位準(zhǔn)確且穩(wěn)定性高，但實(shí)現(xiàn)電路較為復(fù)雜，成本較高，易受天氣影響。而視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤是事先觀測(cè)記錄全年每天太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)，輸入到計(jì)算機(jī)程序，再控制傳動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)的跟蹤，這種方式的原理和裝置結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，成本相對(duì)較低且可實(shí)現(xiàn)全天候的太陽(yáng)定位，但它為裝置的安放位置有較高要求，對(duì)不同的緯度需要另加測(cè)量且精度較差；太陽(yáng)追蹤系統(tǒng)有單軸系統(tǒng)和雙軸機(jī)械跟蹤定位系統(tǒng)。單軸系統(tǒng)只能自東向西追蹤太陽(yáng)，而雙軸系統(tǒng)能在自東向西追蹤太陽(yáng)的同時(shí)，還能從仰角上跟蹤太陽(yáng)高度的變化。 國(guó)內(nèi)外已有很多太陽(yáng)定位追蹤裝置，他們的傳感器原理大多是根據(jù)不同角度光的強(qiáng)弱實(shí)現(xiàn)追蹤，或計(jì)算好太陽(yáng)軌道，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)追蹤,如北京中慧天誠(chéng)科技有限公司展示的BYT-STS-1全自動(dòng)太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)。為了提高精度，控制電路集成度越來(lái)越高，甚至運(yùn)用衛(wèi)星來(lái)定位，如由深圳集美華太科技有限公司生產(chǎn)的太陽(yáng)自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，采用了多種定位方式相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)全天候的太陽(yáng)追蹤。
