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专利号: 2020114610126
申请人: 英之茂科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种水上自动跟踪太阳装置,其特征在于:包括环形浮体、固设在环形浮体上的底座和太阳能电池板支架,底座上侧沿周向依次间隔设置有第一电动推杆、第二电动推杆、第三电动推杆、第四电动推杆、第五电动推杆、第六电动推杆、第七电动推杆和第八电动推杆,太阳能电池板支架上设有4个固定座;

太阳能电池板支架上设有4个太阳能电池板,以太阳能电池板支架的中点作为原点,以太阳能电池板支架所在平面作为x轴和y轴所在平面,即,xy平面,建立坐标系oxyz,其中z轴垂直于太阳能电池板支架所在平面,4个太阳能电池板分别位于xy平面上的4个象限内;

第五电动推杆通过一个滑块带动第一电动推杆的底部,第一电动推杆的顶部通过球面副机构连接一个固定座;

第五电动推杆通过一个滑块铰接第一电动推杆的底部,第一电动推杆的顶部通过球面副机构连接一个固定座;

第六电动推杆通过一个滑块铰接第二电动推杆的底部,第二电动推杆的顶部通过球面副机构连接一个固定座;

第七电动推杆通过一个滑块铰接第三电动推杆的底部,第七电动推杆的顶部通过球面副机构连接一个固定座;

第八电动推杆通过一个滑块铰接第四电动推杆的底部,第四电动推杆的顶部通过球面副机构连接一个固定座;

底座上还设有控制盒,控制盒中设有线路板,线路板上设有MCU、步进电机驱动器A、步进电机驱动器B、步进电机驱动器C、步进电机驱动器D、步进电机驱动器A1、步进电机驱动器B1、步进电机驱动器C1、步进电机驱动器D1、LORA模块、太阳追踪传感器、电压采集电路A、电压采集电路B、电压采集电路C和电压采集电路D,步进电机驱动器A、步进电机驱动器B、步进电机驱动器C、步进电机驱动器D、步进电机驱动器A1、步进电机驱动器B1、步进电机驱动器C1、步进电机驱动器D1、LORA模块、太阳追踪传感器、电压采集电路A、电压采集电路B、电压采集电路C和电压采集电路D均与MCU连接;

步进电机驱动器A、步进电机驱动器B、步进电机驱动器C、步进电机驱动器D分别用于驱动第一电动推杆、第二电动推杆、第三电动推杆和第四电动推杆;

步进电机驱动器A1、步进电机驱动器B1、步进电机驱动器C1、步进电机驱动器D1分别用于驱动第五电动推杆、第六电动推杆、第七电动推杆和第八电动推杆;

电压采集电路A、电压采集电路B、电压采集电路C和电压采集电路D分别用于测量位于第一象限的太阳能电池板的电压U1、位于第二象限的太阳能电池板的电压U2、位于第三象限的太阳能电池板的电压U3和位于第四象限的太阳能电池板的电压U4;

步进电机驱动器A在驱动第一电动推杆时,每次控制第一电动推杆运动的位移量为一个固定的预设值d;

步进电机驱动器B在驱动第二电动推杆时,每次控制第二电动推杆运动的位移量为所述固定的预设值d;

步进电机驱动器C在驱动第三电动推杆时,每次控制第三电动推杆运动的位移量为所述固定的预设值d;

步进电机驱动器D在驱动第四电动推杆时,每次控制第四电动推杆运动的位移量为所述固定的预设值d;

步进电机驱动器A1、步进电机驱动器B1、步进电机驱动器C1和步进电机驱动器D1为同步驱动;

采用如下步骤进行追光控制:

步骤S1:MCU通过LORA模块与上位机通信,从上位机获取气象信息,当气象信息中的风速信息在预设范围内时,执行步骤S3;反之执行步骤S2;

步骤S2:进入防风模式,即,第一电动推杆、第二电动推杆、第三电动推杆和第四电动推杆均缩至最小运动量程,使太阳能电池板支架降至最低位置,放置大风将太阳能电池板支架吹倾覆;

定时获取气象信息,执行步骤S1;

步骤S3:进入正常工作模式,即,第一电动推杆、第二电动推杆、第三电动推杆和第四电动推杆分别运动行程d1、行程d2、行程d3和行程d4的距离,达到正常工位,行程d1、行程d2、行程d3和行程d4分别为第一电动推杆、第二电动推杆、第三电动推杆和第四电动推杆的全行程的一半;

步骤S4:MCU通过太阳追踪传感器获取太阳的大概位置,即,太阳在西面或东面,太阳在东面即太阳位于xy平面的第二象限和第三象限,太阳在西面即太阳位于xy平面的第一象限和第四象限;

步骤S5:MCU延迟预定时间后,通过电压采集电路A、电压采集电路B、电压采集电路C和电压采集电路D分别检测位于第一象限的太阳能电池板的输出电压U1、位于第二象限的太阳能电池板的输出电压U2、位于第三象限的太阳能电池板的输出电压U3和位于第四象限的太阳能电池板的输出电压U4;

步骤S6:根据判断U1、U2、U3和U4中的最大值,根据最大值判断太阳的位置偏向哪一个象限,即太阳偏移位置;

设定一个电压阈值ΔU,当U1的电压值大于ΔU时,才判断此时太阳位置偏向于第一象限,如果U1小于ΔU,则判断此时太阳几乎直射在xy平面上;

步骤S7:根据太阳偏移位置,通过控制第一电动推杆、第二电动推杆、第三电动推杆和第四电动推杆,使太阳直射与xy平面,具体步骤如下:步骤S701:当太阳偏移位置处于第三象限时,控制第一电动推杆向上运动固定增量Δd1,同时,控制第三电动推杆向下运动固定增量Δd3,Δd1=Δd3,固定增量Δd1和固定增量Δd3的取值均为所述固定的预设值d;

步骤S702:延迟一定时间后,继续测量U1、U2、U3和U4,从而判断太阳偏移位置,并根据步骤S701的方法再次对xy平面进行调节,即,对太阳能电池板支架进行调节;

步骤S703:重复执行步骤S701和步骤S702,直到U1、U2、U3和U4均小于电压阈值ΔU,即太阳直射于xy平面;

步骤S704:当太阳偏移位置处于第一象限时,控制第一电动推杆向下运动固定增量Δd1,同时,控制第三电动推杆向上运动固定增量Δd3,Δd1=Δd3,固定增量Δd1和固定增量Δd3的取值均为所述固定的预设值d;

步骤S705:延迟一定时间后,继续测量U1、U2、U3和U4,从而判断太阳偏移位置,并根据步骤S704的方法再次对xy平面进行调节,即,对太阳能电池板支架进行调节;

其第一象限和第三象限的调节计算公式如下:d1+(Δd1)×N;

d3+(Δd3)×N;

其中,N为调节的次数,N取值为正整数;

步骤S706:重复执行步骤S704和步骤S705,直到U1、U2、U3和U4均小于电压阈值ΔU,即太阳直射于xy平面;

步骤S707:当太阳偏移位置处于第二象限时,控制第二电动推杆向下运动固定增量Δd2,同时,控制第四电动推杆向上运动固定增量Δd4,Δd2=Δd4,固定增量Δd2和固定增量Δd4的取值均为所述固定的预设值d;

步骤S708:延迟一定时间后,继续测量U1、U2、U3和U4,从而判断太阳偏移位置,并根据步骤S707的方法再次对xy平面进行调节,即,对太阳能电池板支架进行调节;

步骤S709:重复执行步骤S707和步骤S708,直到U1、U2、U3和U4均小于电压阈值ΔU,即太阳直射于xy平面;

步骤S710:当太阳偏移位置处于第四象限时,控制第二电动推杆向上运动固定增量Δd2,同时,控制第四电动推杆向下运动固定增量Δd4,Δd2=Δd4,固定增量Δd2和固定增量Δd4的取值均为所述固定的预设值d;

步骤S711:延迟一定时间后,继续测量U1、U2、U3和U4,从而判断太阳偏移位置,并根据步骤S710的方法再次对xy平面进行调节,即,对太阳能电池板支架进行调节;

步骤S712:重复执行步骤S710和步骤S711,直到U1、U2、U3和U4均小于电压阈值ΔU,即太阳直射于xy平面;

其第二象限和第四象限的调节计算公式如下:d2+(Δd2)×N;

d4+(Δd4)×N;

其中,N为调节的次数,N取值为正整数。

2.如权利要求1所述的一种水上自动跟踪太阳装置,其特征在于:所述球面副机构为关节轴承。

3.如权利要求2所述的一种水上自动跟踪太阳装置,其特征在于:所述底座上侧设有数对导轨,每一个滑块对应滑动连接在一对导轨上;

固定座下侧固设有连接轴,关节轴承包括内圈体和外圈体,连接轴插入关节轴承的内圈体并与内圈体固定连接;

沿环形浮体的内圈表面依次间隔均布设置数个凸出部,每个凸出部均螺钉连接在底座下侧;

所述固定座与太阳能电池板支架的边框固定连接;

第五电动推杆的底端、第六电动推杆的底端、第七电动推杆的底端和第八电动推杆的底端分别通过销轴铰接连接一个滑块。

4.如权利要求1所述的一种水上自动跟踪太阳装置,其特征在于:所述太阳追踪传感器采用隔板式太阳位置传感器,用于判断太阳的位置;

所述LORA模块用于与上位机通信,获取气象信息。

5.如权利要求1所述的一种水上自动跟踪太阳装置,其特征在于:所述电压采集电路A、电压采集电路B、电压采集电路C和电压采集电路D均采用采样电阻电路获取相应的太阳能电池板的电压值。

6.如权利要求1所述的一种水上自动跟踪太阳装置,其特征在于:所述第一电动推杆、所述第二电动推杆、所述第三电动推杆、所述第四电动推杆、所述第五电动推杆、所述第六电动推杆、所述第七电动推杆和所述第八电动推杆均采用不进电动推杆器,其驱动推杆的电机为步进电机。