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太阳追踪系统
技术领域
本发明涉及一种太阳追踪系统，具体是一种驱动太阳能利用装置对正太阳的装置，属于太阳能利用领域，及太阳能发电领域。
背景技术
能源是国民经济发展和人民生活水平提高的物质基础，随着我国经济的持续高速增长，化石能源对环境的污染等问题越来越突出。污染问题成了我国经济飞速发展的主要制约因素，同时也是世界上最大的经济制约因素。随着全球变暖的加剧，人类使用化石能源已经成为一场环境灾难。这时，利用各种新能源，特别是核能、太阳能、生物质能等新能源，就成为中国的急迫任务。太阳能是永不枯竭并且清洁无污染的资源，发展太阳能利用技术，特别是太阳能热能利用和太阳能发电，就成为解决这一问题的办法之一，而且是最彻底的解决办法。
而现有的太阳追踪系统一般使用电脑控制，依赖于事先设定的参数，成本高昂，兼容性差并且控制并不灵敏。发明人自己的另一项发明专利200810010000.4《一种太阳追踪系统》有了利用太阳光收集元件控制太阳追踪系统向日追踪的能力。本发明则可使用太阳光收集单元控制太阳追踪系统向日追踪更加灵敏方便。
发明内容
本发明的目的：是生产一种灵敏的太阳追踪系统。该系统是不需要事先设定任何参数的，灵敏的，能够在未知的环境中即时调整太阳能利用装置使其对正太阳的。
本发明产品：一个使用光敏元件或热敏元件或热敏探测仪器产生电信号，并对这些电信号进行比较，用比较结果控制机械装置，使之向光照强度较高的方向转动的电信号控制系统。
其具体结构是：
方案一是光信号采集单元是只有一个方向通过开口接受太阳光线进入，其它各个方向封闭或因安装时向下或受其它东西阻挡而不能接受太阳光线进入的容器，最好是一个五个方向封闭，只有一个方向开口的容器，容器里面放置一个光敏元件或热敏元件或热敏探测仪器，四个这样的光信号采集单元构成一个完整的光信号控制系统，其容器的开口分别朝向东西南北四个方向，这四个光信号采集单元可以是用一个容器分隔而成或者其他方式制成；而这四个光信号采集单元都安装在太阳能利用装置的转动部件上，随着该转动部件的转动而完全同步调整方向。不同强度的光线照射光敏元件或热敏元件或热敏探测仪器所探测的物体上时，该光敏元件或热敏元件或热敏探测仪器的电学状态也不同，或者是电压的大小不同，或者是电阻值的大小不同，或者是其他状态的不同。两个向相反方向开口的光信号采集单元为一组，其中向东开口与向西开口的光信号采集单元为一组，向南开口与向北开口的光信号采集单元为一组，一组光信号采集单元中的两个光敏元件或热敏元件或热敏探测仪器的电学状态转变为电信号，输入比较电路进行比较。由于同一地点同一时刻直射光比散射光强，所以在向相反方向安装的一组光信号采集单元的光敏元件或热敏元件或热敏探测仪器所探测的物体中，一方受到直射光照射，一方完全没有直射光照射，其所转化的电信号就会有所不同，比较电路就输出指令，控制转动装置向光强度较强的方向转动。
方案二是以四个光信号采集单元作为电信号源，光信号采集单元主要部件是一个热敏元件或热敏探测仪器，安放在一个只接受一个方向光照的容器内或只接受一个方向光照的物体上，热敏元件或热敏探测仪器在其探测的物体或其本身接受不同强度的光照时处于不同的物理状态，转变为相应的电信号或数字信号并输入到比较电路；四个光信号采集单元都安装在太阳能利用装置的转动部件上，随着转动部件转动而同步调整，四个光信号采集单元分别采集东西南北四个方向的光照，接受东方光照与接受西方光照的光信号采集单元为一组，接受南方光照与接受北方光照的光信号采集单元为一组，每组光信号采集单元连接到一个比较电路，当一组中的两个热敏元件或热敏探测仪器探测的物体接受到的光照强度不同时，比较电路控制太阳能利用装置向受光照较强的光信号采集单元所接受的光照所来自的方向转动。
比较电路的输入输出逻辑关系如下：

  接受的光照强度  比较关系  接受的光照强度  输出指令  接受东方光照的光信号采集单元  ＞  接受西方光照的光信号采集单元  向东转动  接受东方光照的光信号采集单元  ＜  接受西方光照的光信号采集单元  向西转动  接受东方光照的光信号采集单元  ＝  接受西方光照的光信号采集单元  保持原状  接受南方光照的光信号采集单元  ＞  接受北方光照的光信号采集单元  向南转动  接受南方光照的光信号采集单元  ＜  接受北方光照的光信号采集单元  向北转动  接受南方光照的光信号采集单元  ＝  接受北方光照的光信号采集单元  保持原状
光信号采集单元必须以适当的方式安装，以使其所产生的电信号刚好是所需要的电信号。以负责使太阳能利用装置向东西方向转动的一组光信号采集单元为例，该组光信号采集单元以特定的方位角度安装在太阳能利用装置的转动部件上，使得当光线刚好从太阳能利用装置的最佳采光角度照射的时候，光线刚好不能直射到两个光信号采集单元的光敏元件或热敏元件或热敏探测仪器所探测的物体上，全部的光敏元件或热敏元件或热敏探测仪器所探测的物体采集的都是散射光，比较电路就不输出指令。当光线向西偏移一定角度时，光线就能够直射到向西开口的光敏元件或热敏元件或热敏探测仪器所探测的物体上，从而令比较电路产生需要的电信号，通过其控制转动部件向西转动。当调整到最佳采光角度时，光线立即不能直射到光敏元件或热敏元件或热敏探测仪器所探测的物体上，比较电路就不输出指令，调整运动结束。负责使太阳能利用装置向南北方向转动的光信号采集单元的工作原理相同。
所述的光敏元件可以是光敏电阻，可以是光敏二极管，可以是光伏电池，只要光照能够使其电学状态改变，就可以用来做本发明的光敏元件。所述的热敏元件可以是正温度系数热敏电阻、负温度系数热敏电阻或热电偶等。
机械装置可以使用双层结构，一层控制东西方向调整，一层控制南北方向调整。因为东西方向调整的角度范围较大并且是每天都进行的，并且调整频繁，所以最好将它置于上层。以东西方向调整为例，太阳能利用装置的东西方向调整使用一台电动机的正反转动进行驱动，或者使用其他装置控制，例如液压系统。当电信号控制系统发出向西运动的信号时，该电动机正转，驱动太阳能利用装置向西转动，以达到最佳采光角度；当达到最佳采光角度时，电信号控制系统的电信号消失，电动机停止。反之，当电信号控制系统发出向东运动的信号时，该电动机反转，驱动太阳能利用装置向东转动，以达到最佳采光角度，当达到最佳采光角度时，电信号控制系统的电信号消失，电动机停止。同理，南北方向调整也是利用电信号控制系统的电信号作为指令控制电动机的正反转动进行驱动。使用液压控制则是利用液压系统的工作液体的压入与放出控制机械装置向不同的方向转动。
在这个太阳追踪系统中，最好另加装一个在夜里控制转动装置向东转动，并且转动到一定角度时停止转动的电路，其开关启闭用光敏元件来控制，有一定光照强度时开关断开，电路不工作；光照强度低于设定阀值时，开关闭合，电路控制转动装置向东转动；当转动装置转动到向东方向的设定角度时，断开一个限位开关，上述电路停止工作。
本发明的优点和效果
本发明可以令太阳能利用装置在任何纬度、任何时间都能够迅速调整到最佳采光角度，而其所需要的材料非常简单而廉价，其相应电路也非常简单，只要是具有最基本的电气知识的人，都能够设计并安装这样的电路。采用本发明的产品，可以令太阳能利用产品的成本大幅度降低，使聚光型太阳能热水器这类产品具有经济可行性；其它的聚光型太阳能产品也就能够投入商业使用。
在使用液压系统或者其他高度稳定的转动方式来转动太阳光利用装置时，就可以直接使用聚光器来加热发电锅炉发电。其具体方式是：发电锅炉安放在聚光器的焦点位置上，聚光器，发电锅炉，汽轮机以及发电机四者焊接或者铆接为一个构件，这样发电锅炉工作时的震动就不会对发电系统和转动系统造成损害，使直接使用聚光器来加热发电锅炉发电具有商业可行性。
具体实施例
1、用一种电阻的阻值随着光照强度增强而减小的光敏电阻作为光敏元件，安放于一个五面封闭，一面开口的长方体容器中作为光信号采集单元。四个光信号采集单元安装在太阳能利用装置的转动部件上，开口分别朝向东西南北四个方向。开口向东与向西的光信号采集单元为一组，开口向南与向北的光信号采集单元为一组，这两个一组的光敏电阻的电学参数应该非常接近。这两个光敏电阻分别与两个固定阻值并且完全相同的电阻串联，电源电压通过电线连接到这两个串联电路上，在光敏电阻与固定阻值电阻之间的分压点产生电压分压。光敏电阻端接正极，固定阻值电阻接负极，光敏电阻的阻值变小时，分压点分到的电压变大，光敏电阻的阻值变大时，分压点分到的电压变小。两个分压点的电压通过电压比较电路进行比较，输出向电压较高一方转动的指令。机械装置使用双层结构，一层控制东西方向调整，一层控制南北方向调整。东西方向调整机械装置置于上层。加装一个在夜里控制转动装置向东转动，并且转动到一定角度时停止转动的电路，其开关启闭用一个光敏元件来控制，有一定光照强度时开关断开，电路不工作；光照强度低于阀值时，开关闭合，电路控制转动装置向东转动；当转动装置转动到向东方向的设定角度时，断开一个限位开关，上述电路停止工作。
以上述装置驱动张耀明的“反射聚光光伏发电系统”(申请号：200610038071.6)为例。其太阳能利用装置为反射镜阵列。四个光信号采集单元安装在该反射镜阵列的转动支架上，开口分别朝向东西南北四个方向。这些光信号采集单元的开口最上端与光敏电阻的下端的连线刚好与反射镜阵列的最佳采光角度时的光线平行。状态调整为：当光线刚好以最佳采光角度照射时，刚好不能直射到任何一个光敏电阻上。
以东西方向调整为例，太阳能利用装置的东西方向调整使用一台电动机的正反转动进行驱动。当电信号控制系统发出向西运动的信号时，该电动机正转，驱动太阳能利用装置向西转动，以达到最佳采光角度，当达到最佳采光角度时，电信号控制系统的电信号消失，电动机停止。反之，当电信号控制系统发出向东运动的信号时，该电动机反转，驱动太阳能利用装置向东转动，以达到最佳采光角度，当达到最佳采光角度时，电信号控制系统的电信号消失，电动机停止。同理，南北方向调整也是利用电信号控制系统的电信号作为指令控制电动机的正反转进行驱动。
2、用一种电阻的阻值随着光照强度增强而增大的光敏电阻作为光敏元件，安放于一个五面封闭，一面开口的长方体容器中作为光信号采集单元。四个光信号采集单元安装在太阳能利用装置的转动部件上，开口分别朝向东西南北四个方向。开口向东与向西的光信号采集单元为一组，开口向南与向北的光信号采集单元为一组，这两个一组的光敏电阻的电学参数应该非常接近。这两个光敏电阻分别与两个固定阻值并且完全相同的电阻串联，电源电压通过电线连接到这两个串联电路上，在光敏电阻与固定阻值电阻之间的分压点产生电压分压。光敏电阻端接正极，固定阻值电阻接负极，光敏电阻的阻值变小时，分压点分到的电压变小，光敏电阻的阻值变大时，分压点分到的电压变大。两个分压点的电压通过电压比较电路进行比较，输出向电压较低一方转动的指令。机械装置使用双层结构，一层控制东西方向调整，一层控制南北方向调整。东西方向调整机械装置置于上层。加装一个在夜里控制转动装置向东转动，并且转动到一定角度时停止转动的电路，其开关启闭用一个光敏元件来控制，有一定光照强度时开关断开，电路不工作；光照强度低于阀值时，开关闭合，电路控制转动装置向东转动；当转动装置转动到向东方向的设定角度时，断开一个限位开关，上述电路停止工作。
以上述装置驱动张耀明的“反射聚光光伏发电系统”(申请号：2006100380716)为例。其太阳能利用装置为反射镜阵列。四个光信号采集单元安装在该反射镜阵列的转动支架上，开口分别朝向东西南北四个方向。这些光信号采集单元的开口最上端与光敏电阻的下端的连线刚好与反射镜阵列的最佳采光角度时的光线平行。状态调整为：当光线刚好以最佳采光角度照射时，刚好不能照射到任何一个光敏电阻上。
以东西方向调整为例，太阳能利用装置的东西方向调整使用一个电动机的正反转动进行驱动。当电信号控制系统发出向西运动的信号时，该电动机正转，驱动太阳能利用装置向西转动，以达到最佳采光角度，当达到最佳采光角度时，电信号控制系统的电信号消失，电动机停止。反之，当电信号控制系统发出向东运动的信号时，该电动机反转，驱动太阳能利用装置向东转动，以达到最佳采光角度，当达到最佳采光角度时，电信号控制系统的电信号消失，电动机停止。同理，南北方向调整也是利用电信号控制系统的电信号作为指令控制电动机的正反转进行驱动。
3、用一种一定强度的光照射时就产生电压，无光就没有电压，并且所产生的电压随着光照的增强而增大的光伏电池作为光敏元件，安放于一个五个方向封闭，一个方向开口的球体容器中作为光信号采集单元。四个光信号采集单元安装在太阳能利用装置的转动部件上，开口分别朝向东西南北四个方向。开口向东与向西的光信号采集单元为一组，开口向南与向北的光信号采集单元为一组，这两个一组的光伏电池的电学参数应该非常接近。两个光伏电池产生的电压通过电压比较电路进行比较，输出向电压较高一方转动的指令。机械装置使用双层结构，一层控制东西方向调整，一层控制南北方向调整。东西方向调整机械装置置于上层。加装一个在夜里控制转动装置向东转动，并且转动到一定角度时停止转动的电路，其开关启闭用一个光敏元件来控制，有一定光照强度时开关断开，电路不工作；光照强度低于阀值时，开关闭合，电路控制转动装置向东转动；当转动装置转动到向东方向的设定角度时，断开一个限位开关，上述电路停止工作。
以上述装置驱动张耀明的“反射聚光光伏发电系统”(申请号：200610038071.6)为例。其太阳能利用装置为反射镜阵列。四个光信号采集单元安装在该反射镜阵列的活动支架上，开口分别朝向东西南北四个方向。这些光信号采集单元的开口最上端与光伏电池的下端的连线刚好与反射镜阵列的最佳采光角度时的光线平行。状态调整为：当光线刚好以最佳采光角度照射时，刚好不能照射到任何一个光伏电池上。
以东西方向调整为例，太阳能利用装置的东西方向调整使用一个电动机的正反转动进行驱动。当电信号控制系统发出向西运动的信号时，该电动机正转，驱动太阳能利用装置向西转动，以达到最佳采光角度，当达到最佳采光角度时，电信号控制系统的电信号消失，电动机停止。反之，当电信号控制系统发出向东运动的信号时，该电动机反转，驱动太阳能利用装置向东转动，以达到最佳采光角度，当达到最佳采光角度时，电信号控制系统的电信号消失，电动机停止。同理，南北方向调整也是利用电信号控制系统的电信号作为指令控制电动机的正反转进行驱动。
4、用一种电流大小随着光照强度而增大的光敏二极管作为光敏元件，安放于一个五面封闭，一面开口的长方体容器中作为光信号采集单元。四个光信号采集单元安装在太阳能利用装置的转动部件上，开口分别朝向东西南北四个方向。开口向东与向西的光信号采集单元为一组，开口向南与向北的光信号采集单元为一组，这两个一组的光敏二极管的电学参数应该非常接近。分别通过与两个固定阻值并且完全相同的电阻串联，电源电压通过电线连接到这两个串联电路上，在光敏二极管与固定阻值电阻之间的分压点产生电压分压。光敏二极管端接正极，固定阻值电阻接负极，光敏电阻的电流变大时，分压点分到的电压变大，光敏电阻的电流变小时，分压点分到的电压变小。两个分压点的电压通过电压比较电路进行比较，输出向电压较高一方转动的指令。机械装置使用双层结构，一层控制东西方向调整，一层控制南北方向调整。东西方向调整机械装置置于上层。加装一个在夜里控制转动装置向东转动，并且转动到一定角度时停止转动的电路，其开关启闭用一个光敏元件来控制，有一定光照强度时开关断开，电路不工作；光照强度低于阀值时，开关闭合，电路控制转动装置向东转动；当转动装置转动到向东方向的设定角度时，断开一个限位开关，上述电路停止工作。
以上述装置驱动张耀明的“反射聚光光伏发电系统”(申请号：200610038071.6)为例。其太阳能利用装置为反射镜阵列。四个光信号采集单元安装在该反射镜阵列的转动支架上，开口分别朝向东西南北四个方向。这些光信号采集单元的开口最上端与光敏二极管的下端的连线刚好与反射镜阵列的最佳采光角度时的光线平行。状态调整为：当光线刚好以最佳采光角度照射时，刚好不能照射到任何一个光敏二极管上。
以东西方向调整为例，太阳能利用装置的东西方向调整使用液压装置来驱动。当电信号控制系统发出向西运动的信号时，该液压装置驱动太阳能利用装置向西转动，以达到最佳采光角度，当达到最佳采光角度时，电信号控制系统的电信号消失，液压装置的调整运动停止。反之，当电信号控制系统发出向东运动的信号时，该液压装置驱动太阳能利用装置向东转动，以达到最佳采光角度，当达到最佳采光角度时，电信号控制系统的电信号消失，液压装置的调整运动停止。同理，南北方向调整也是利用电信号控制系统的电信号作为指令控制液压装置来进行。
5、用一种电阻的阻值随着温度升高而减小的热敏电阻作为热敏元件，安放于一个五面封闭，一面开口的长方体容器中作为光信号采集单元。四个光信号采集单元安装在太阳能利用装置的转动部件上，开口分别朝向东西南北四个方向。开口向东与向西的光信号采集单元为一组，开口向南与向北的光信号采集单元为一组，这两个一组的热敏电阻的电学参数应该非常接近，太阳光照会使热敏电阻温度上升，直射光的强度比散射光要强，产生的温度上升幅度要大。这两个热敏电阻分别与两个固定阻值并且完全相同的电阻串联，电源电压通过电线连接到这两个串联电路上，在热敏电阻与固定阻值电阻之间的分压点产生电压分压。热敏电阻端接正极，固定阻值电阻接负极，热敏电阻的阻值变小时，分压点分到的电压变大，热敏电阻的阻值变大时，分压点分到的电压变小。由于光照会使热敏电阻温度上升，阻值变小，两个分压点的电压通过电压比较电路进行比较，输出向电压较高一方转动的指令。机械装置使用双层结构，一层控制东西方向调整，一层控制南北方向调整。东西方向调整机械装置置于上层。加装一个在夜里控制转动装置向东转动，并且转动到一定角度时停止转动的电路，其开关启闭用一个光敏元件来控制，有一定光照强度时开关断开，电路不工作；光照强度低于阀值时，开关闭合，电路控制转动装置向东转动；当转动装置转动到向东方向的设定角度时，断开一个限位开关，上述电路停止工作。
以上述装置驱动张耀明的“反射聚光光伏发电系统”(申请号：200610038071.6)为例。其太阳能利用装置为反射镜阵列。四个光信号采集单元安装在该反射镜阵列的转动支架上，开口分别朝向东西南北四个方向。这些光信号采集单元的开口最上端与光敏电阻的下端的连线刚好与反射镜阵列的最佳采光角度时的光线平行。状态调整为：当光线刚好以最佳采光角度照射时，刚好不能直射到任何一个热敏电阻上。
以东西方向调整为例，太阳能利用装置的东西方向调整使用一台电动机的正反转动进行驱动。当电信号控制系统发出向西运动的信号时，该电动机正转，驱动太阳能利用装置向西转动，以达到最佳采光角度，当达到最佳采光角度时，电信号控制系统的电信号消失，电动机停止。反之，当电信号控制系统发出向东运动的信号时，该电动机反转，驱动太阳能利用装置向东转动，以达到最佳采光角度，当达到最佳采光角度时，电信号控制系统的电信号消失，电动机停止。同理，南北方向调整也是利用电信号控制系统的电信号作为指令控制电动机的正反转进行驱动。
6、用一种一定强度的光照射时就产生电压，无光就没有电压，并且所产生的电压随着光照的增强而增大的光伏电池作为光敏元件，安放于一个五个方向封闭，一个方向开口的长方体容器中作为光信号采集单元。四个光信号采集单元安装在太阳能利用装置的转动部件上，开口分别朝向东西南北四个方向。开口向东与向西的光信号采集单元为一组，开口向南与向北的光信号采集单元为一组，这两个一组的光伏电池的电学参数应该非常接近。两个光伏电池产生的电压通过电压比较电路进行比较，输出向电压较高一方转动的指令。机械装置使用双层结构的液压传动系统，一层控制东西方向调整，一层控制南北方向调整。东西方向调整机械装置置于上层。加装一个在夜里控制转动装置向东转动，并且转动到一定角度时停止转动的电路，其开关启闭用一个光敏元件来控制，有一定光照强度时开关断开，电路不工作；光照强度低于阀值时，开关闭合，电路控制转动装置向东转动；当转动装置转动到向东方向的设定角度时，断开一个限位开关，上述电路停止工作。
在本实施例中，以一个采光面积为100平方米的聚光器作为太阳光利用装置，在聚光器的焦点安装一个发电锅炉用来发电，聚光器，发电锅炉，汽轮机以及发电机四者焊接或者铆接为一个构件。