专利名称：一种太阳光反射聚光定日定位传感器及跟踪传动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳光反射聚光定日定位传感器及跟踪传动装置，属太阳能应用 技术领域。
背景技术：
随着石油、煤炭等全球化学能源的日趋耗尽和价格日趋升高以及低碳环保节能潮 流的日益兴起，使太阳能应用倍受关注，特别是高温太阳能应用。但高温太阳能的获得却因 其控制技术复杂、制造工艺复杂、成本高昂而制约了其应用，甚至是可望而不可及。目前的 控制方法是将地球自转速度和地球围绕太阳公转的速度以及地球自转平面与地球绕太阳 公转平面的夹角输入计算机。使用时首先必须将太阳能旋转跟踪主轴调准到与地球的旋转 轴方向一致，然后输入所在位置的精确经纬度，时间及反射镜面现在与地平面的东西和南 北面的精确夹角，此时计算机根据所输入的参数，计算出当前时刻太阳在天空中的位置，通 过控制太阳能装置上的X和Y方向的步进电机转动，将聚光聚热面调整对准太阳，是一种主 动式跟踪方式。如果是多个装置，特别高温太阳能，都是由很多反射面组成，各自的位置和 初始角度又不一样，校准起来将更为复杂。而且，因为是采用主动跟踪方式，不可能考虑天 气状况和云层运动状况，导致无论天气晴朗或阴雨以及有无云层遮挡，均控制聚光聚热面 始终对准太阳，从而导致不必要的电能消耗。此外，由于采用步进电机进行控制，存在耗电 量大，价格高的缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，而本提供一种太阳光反射聚光定日 传感器及跟踪传动装置。本发明的太阳光反射聚光定日传感器及跟踪传动装置，采用阳光随动控制方式， 当阳光强度达到预设基准值以上时，装置即时将太阳光准确反射到聚热器上。本发明的一种太阳光反射聚光定日定位传感器及跟踪传动装置，由太阳光反射聚 光定日定位传感器、通过转动主轴(17)与太阳光反射聚光定日定位传感器连接的太阳光 反射聚光跟踪传动机构组成。接线盒(8)所述的太阳光反射聚光定日定位传感器由定日瞄准传感器(18)和太阳光正射反 射转换器(12)组成；太阳光反射聚光跟踪传动机构由由转动主轴(17)、置于转动主轴(17) 上的半圆驱动轮(16)、安装在半圆驱动轮(16)支架上的太阳光反射镜片(13)、置于半圆驱 动轮(16)下方的橡皮驱动轮(14)、与橡皮驱动轮(14)连接的直流减速电机(15)构成；直 流减速电机(15)通过橡皮驱动轮(14)和半圆驱动轮(16)在160°范围内转动，带动太阳 光反射镜片(13)将太阳光反射到固定的集热器上。所述的定日瞄准传感器(18)由左侧太阳光亮采集腔(1)、右侧太阳光亮采集腔 (5)及位于两个太阳光亮采集腔中部的定日瞄准臂(3)、置于外壳框架(7)下部的接线盒 ⑶构成。其中，左侧太阳光亮采集腔⑴中部紧贴定日瞄准臂⑶左侧中部装有左侧红外光敏二极管(2)，右侧太阳光亮采集腔(5)中部紧贴定日瞄准臂(3)右侧中部装有右侧红外 光敏二极管(6)。定日瞄准传感器的外壳框架(7)上贴装有一层浅色漫透散射光材质薄片 (4)；定日瞄准臂(3)采用不透光不反光材质，用于分隔左右光路。太阳光从定日瞄准臂两 侧透过浅色漫透散射光材质薄片进入左右两个太阳光亮采集腔，并通过腔内的红外光敏二 极管(2)进行光度检测与比较控制。所述的太阳光正射反射转换器(12)由主动齿轮(9)、从动齿轮(11)和换向齿轮 (10)相互啮合组成。三个齿轮采用硬质基轮并贴装上韧性涤纶齿带，构成无转动间歇的齿 轮组，其中，主动齿轮与从动齿轮的齿数比为2 1，完成太阳光正射到反射的光线转换；换 向齿轮与从动齿轮齿数比为1 1，完成太阳光反射聚光定日传感器的定日换向功能。反射聚光跟踪传动机构由转动主轴(17)、半圆驱动轮(16)、直流减速电机(15)、 橡皮驱动轮(14)以及安装在半圆驱动轮支架上的太阳光反射镜片(13)组成。其中，直流 减速电机(15)通过橡皮驱动轮(14)驱动半圆驱动轮(16)在160°范围内转动，带动太阳 光反射镜片(13)将太阳光反射到固定位置的集热器上；橡皮驱动轮(14)通过摩擦力驱动 半圆驱动轮(16)，当半圆器动轮支架上出现卡死现象时，橡皮驱动轮与半圆驱动轮打滑，能 够防止直流减速电机损毁。本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果1、采用定日瞄准传感器与太阳光随动跟踪方式，当太阳光光亮低于一定阀值时， 跟踪即停止，减少电能消耗，能够有效主动式跟踪方式所固有的在阴天或有云层遮挡时仍 跟踪耗电的缺点。安装时也不必强调经纬度及方位，使安装、调试和维护非常简便，不论任 何位置安装都能够精确跟踪太阳并准确将太阳光反射到集热器上。2、采用直流减速电机进行跟踪驱动，耗电极低，也能够有效降低制造成本；3、采用本发明定日瞄准传感器结构，能够准确检测和比较太阳光的方向，有效消 除阳光检测死角，即使太阳光从定日瞄准臂的反方向照射，也能够进行检测比较并将阳光 反射面跟踪到阳光最强的方向，最大限度提高太阳能的利用率，特别适合于中高温太阳能 应用。
图1是本发明的太阳光反射聚光定日传感器主视剖面结构示意图。图2本发明的太阳光正射反射转换器主视结构示意图。图3是本发明的整体结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。本发明的零件均为市场购买。参见图1 图4，本发明主要由太阳光反射聚光定日传感器18，太阳光正射反射转 换器12和由转动主轴17、半圆驱动轮16、直流减速电机15、橡皮驱动轮14以及安装在半圆 轮支架上的太阳光反射镜片13所构成的反射聚光跟踪传动机构三个主体部分组成。定日瞄准传感器18包括左侧太阳光亮采集腔1、右侧太阳光亮采集腔5和定日瞄 准臂3、置于外壳框架(7)下部的接线盒(8)构成；左右侧太阳光亮采集腔内分别包括左侧 红外光敏二极管2和右侧红外光敏二极管6 ；定日瞄准传感器的外壳框架7上是一层浅色漫透散射光材质薄片4 ；聚光定日传感器18与太阳光正射反射转换器12的主动齿轮9进 行同轴连接。太阳光正射反射转换器12由主动齿轮9、从动齿轮11和换向齿轮10相互啮合组 成。三个齿轮采用硬质基轮并贴装上韧性涤纶齿带，构成无转动间歇的齿轮组，其中，主动 齿轮与从动齿轮的齿数比为2 1，完成太阳光正射到反射的光线转换；换向齿轮与从动齿 轮齿数比为1 1，完成太阳光反射聚光定日传感器的定日换向功能。反射聚光跟踪传动机构包括转动主轴17、半圆驱动轮16、直流减速电机15、橡皮 驱动轮14以及安装在半圆驱动轮支架上的太阳光反射镜片13。转动主轴17与太阳光正射 反射转换器12的主动齿轮9进行同轴连接；直流减速电机15通过橡皮驱动轮14驱动半圆 驱动轮16在160°范围内转动，带动太阳光反射镜片13将太阳光反射到固定位置的集热器 上。该装置在工作时，首先由定日瞄准传感器18通过左右两个太阳光亮采集腔的红 外光敏二极管2从左右两个方向检测出太阳光的光亮值，送入控制电路，控制电路进行光 亮差的计算与比较，当光亮差超过一定阀值，控制电路发出控制信号，控制直流减速电机15 驱动半圆驱动轮16，并带动太阳光反射镜片13转动。由于定日瞄准传感器18是与反射镜 面13通过转动主轴17联动的，从而左右两个太阳光亮采集腔的红外光敏二极管2所检测 的光亮差值越来越接近，当光亮差值趋近零时，定日瞄准臂3也瞄准太阳光最强的方向，直 流减速电机15此时也停止转动，从而锁定阳光最强的方向。当太阳运动位移后，左右两个 太阳光亮采集腔的红外光敏二极管2检测出的太阳光亮差值将逐步增大，当光亮差超过一 定阀值时，将重复以上跟踪过程，使定日瞄准传感器18始终保持锁定太阳光最强的方向。 由于定日瞄准传感器18与反射镜面13之间通过了太阳光正射反射转换器12对阳光进行 正射到反射的转换，所以此时反射镜面的反射光将准确定位于固定位置的集热器上。左侧红外光敏二极管2和右侧红外光敏二极管6在安装时紧贴定日瞄准臂3以提 高瞄准精度。定日瞄准臂3的臂长越长，瞄准精准度也将越高；但要以达到预定精度为宜。 太阳光透过贴装在定日瞄准传感器的外壳框架7上的浅色漫透散射光材质薄片4，提供漫 散射光给左右两个太阳光亮采集腔。定日瞄准臂3将左右光路进行隔离，使控制电路能准 确得到光亮差；定日瞄准传感器18整个外壳为封闭不漏光反光结构。
权利要求
一种太阳光反射聚光定日定位传感器及跟踪传动装置，其特征在于它有由太阳光反射聚光定日定位传感器、通过转动主轴(17)与太阳光反射聚光定日定位传感器连接的太阳光反射聚光跟踪传动机构组成。
2.权利要求1所述的太阳光反射聚光定日传感器及跟踪传动装置，其特征在于太阳光 反射聚光定日定位传感器由定日瞄准传感器(18)和通过轴与之连接的太阳光正射反射转 换器(12)构成。
3.权利要求1和2所述的太阳光反射聚光定日定位传感器及跟踪传动装置，其特征在 于，所述定日瞄准传感器(18)由其上贴装有一层浅色的漫透光散射光材质薄片(4)的外壳 框架(7)，左侧太阳光亮采集腔(1)，右侧太阳光亮采集腔(5)，及位于两个太阳光亮采集腔 中部分、用不透光不反光材质制备且分隔左右光路的定日瞄准臂(3)，及置于外壳框架(7) 下部的接线盒(8)构成；其中，左侧太阳光亮采集腔(1)中部紧贴定日瞄准臂(3)左侧中部 装有左侧红外光敏二极管(2)，右侧太阳光亮采集腔(5)中部紧贴定日瞄准臂(3)右侧中部 装有右侧红外光敏二极管(6)。
4.权利要求1和2所述的太阳光反射聚光定日定位传感器及跟踪传动装置，其特征在 于，所述太阳光正射反射转换器(12)由主动齿轮(9)、从动齿轮(11)和换向齿轮(10)相互 啮合组成；主动齿轮(9)、从动齿轮(11)和换向齿轮(10)由硬质基轮及贴装在基轮上的韧 性涤纶齿带构成；主动齿轮(9)与从动齿轮(11)的齿数比为2 1，换向齿轮(10)与从动 齿轮(11)的齿数比为1 1，完成二比一正射到反射光线的转换。
5.权利要求1所述的太阳光反射聚光定日定位传感器及跟踪传动装置，其特征在于， 所述太阳光反射聚光跟踪传动机构由置于转动主轴(17)上的半圆驱动轮(16)、安装在半 圆驱动轮(16)支架上的太阳光反射镜片(13)、置于半圆驱动轮(16)下方的橡皮驱动轮 (14)、与橡皮驱动轮(14)连接的直流减速电机(15)构成；直流减速电机(15)通过橡皮驱 动轮(14)、半圆驱动轮(16)在160°范围内转动，带动太阳光反射镜片(13)将太阳光反射 到固定的集热器上。
全文摘要
本发明涉及一种太阳光反射聚光定日定位传感器及跟踪传动装置，属太阳能应用技术领域。本发明由太阳光反射聚光定日定位传感器、通过转动主轴(17)与太阳光反射聚光定日定位传感器连接的太阳光反射聚光跟踪传动机构组成。太阳光反射聚光定日传感器由定日瞄准传感器(18)和太阳光正射反射转换器(12)构成。太阳光反射聚光跟踪传动机构由半圆驱动轮(16)、安装在半圆驱动轮(16)支架上的太阳光反射镜片(13)、置于半圆驱动轮(16)下方的橡皮驱动轮(14)、与橡皮驱动轮(14)连接的直流减速电机(15)构成。本发明具有构造简单，造价低廉，可任意摆放，不受方向和角度限制，跟踪精确，耗电极省的优点，适合于中高温太阳能聚热的应用。
文档编号G05D3/00GK101893897SQ20101020798
公开日2010年11月24日 申请日期2010年6月24日 优先权日2010年6月24日
发明者余英, 刘家明, 夏朝凤, 李 杰, 浦绍选, 陈国栋 申请人:云南师范大学;陈国栋;昆明晟昱达模具有限公司;昆明高德新能源开发有限公司