基本信息
- 项目名称：
- 太阳光追踪仪
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本作品是一种利用太阳光定位和追踪太阳的系统装置，它能使各种需要接受太阳光的设备时刻以最大面积接受太阳光,从而提高太阳能的利用效率。
- 详细介绍：
- 原 理 介 绍 本装置主要由探测头，功能电路，传动系统组成。其中探测头的顶面与太阳能电池板面平行， 探测头利用太阳光的平行特性感应太阳的位置，产生特定信号，信号经由电路识别，转换，放大并指导系统调节太阳能电池板的方位，使之与阳光垂直。 控制电路时是装置的核心部分，我们的设计目标是实现高灵敏度，高稳定性的调节，而电路作 为系统中识别信号，指挥调节的部分，起着非常关键的作用。 针对要实现的功能以及探测原理，我们在电路这一块提出了很多预案，经过不断地尝试、改进 与完善，最后形成两套完整方案，方案一采用二极管以及晶体管器件，功耗较大。方案二沿用方案 一的电路布局，采用了MOS 器件，使功耗降低了很多且更加灵敏。 本电路是由五个相似的单元电路组成。 支路一和支路二控制变速马达M1，可在方位角上调节，支路三和支路四控制马达M2，在仰角上进行调节。 支路五直接控制支路一，同时通过J5控制支路二，实现后向调节，并且协调支路一、二、五的工作。 传动部分只用两个马达，分别从“经度和纬度”上调节电池板的朝向。1号马达用以调节装置方位角的指向，可以使其360°旋转，2号马达用来调节装置的仰俯角，与横向齿轮相连，调节范围超过180 ° 两马达通过变速齿轮的减速，可使转动数降为6秒一周。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本作品是一种利用太阳光定位和追踪太阳的系统装置，它能使各种需要接受太阳光的设备时刻以最大面积接受太阳光,从而提高太阳能的利用效率。基本思路：运用独特的传感原理识别太阳光信号,利用控制电路和传动装置实现对太阳的自动追踪。 创新点：⑴探测头设计巧秒，运用遮光原理可在地平面以上任何一个角度追踪太阳。⑵控制电路简单稳定，能够实现自主追踪且耗极低。技术关键是探测头的形状布局以及电路的设计和简化。主要技术指标是跟踪精确度（探测头指向与光线的误差角）。
科学性、先进性
- 太阳追踪方面，现有的技术是根据不同角度光的强弱来辨别太阳的方位，其控制电路较为复杂。本系统采用了独特的传感方式，大大简化了控制电路，提高了追踪的灵敏度而且其精度可调。传动部分只用简单的两组马达的配合，从经纬两个角度双轴调节，实现全方位的追踪。本系统设计精巧简单，成本低，很适合大规模推广。 资料显示，在太阳能发电方面，采用单轴太阳追踪系统(只从一个方向追踪太阳)比固定式系统能增加25％ 的功率输出，而采用双轴太阳追踪系统(从方位角和仰角上同时追踪)比固定式系统能增加41％ 的功率输出。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 已做出实物模型，可以实现追踪太阳的目的，并且各项指标均已达标！
技术转让方式
- 专利
作品可展示的形式
- 实物
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 国内外现有的此类系统控制部分较为复杂，大都采用了集成度较高的单片机、计算机或其他较为复杂的控制电路，这些部件虽然在一定程度上可以提高追踪精度，但成本和耗能会大大提高且不易维护，所以很难大规模推广和应用。 本系统采用了独特的传感方式、简洁高效的控制电路，是一种低成本、低耗能、适合于大规模推广的太阳追踪系统，可用于高效太阳能光伏发电、太阳能制氢、太阳辐照度测量、材料老化实验、太阳能空调、高效太阳能热水器等，在太阳能利用效率提高方面会有很好的应用前景。
同类课题研究水平概述
- 目前已有很多对太阳进行追踪的装置，跟踪方式可分为两大类：光电跟踪和视日轨迹跟踪。 光电跟踪是由光电传感器根据入射光线的强弱变化,将信号反馈到特定电路或计算机，电路或计算机经识别和控制传动装置实现对太阳的跟踪。这种追踪方式时时性好，定位准确且稳定性高，但实现电路较为复杂，成本较高，易受天气影响。而视日运动轨迹跟踪是事先观测记录全年每天太阳的运动轨迹参数，输入到计算机程序，再控制传动装置，实现对太阳的跟踪，这种方式的原理和装置结构较为简单，成本相对较低且可实现全天候的太阳定位，但它为装置的安放位置有较高要求，对不同的纬度需要另加测量且精度较差；太阳追踪系统有单轴系统和双轴机械跟踪定位系统。单轴系统只能自东向西追踪太阳，而双轴系统能在自东向西追踪太阳的同时，还能从仰角上跟踪太阳高度的变化。 国内外已有很多太阳定位追踪装置，他们的传感器原理大多是根据不同角度光的强弱实现追踪，或计算好太阳轨道，通过编程实现追踪,如北京中慧天诚科技有限公司展示的BYT-STS-1全自动太阳跟踪系统。为了提高精度，控制电路集成度越来越高，甚至运用卫星来定位，如由深圳集美华太科技有限公司生产的太阳自动跟踪系统，采用了多种定位方式相结合，实现全天候的太阳追踪。
