專利名稱：一種自動跟蹤太陽能變頻空調(diào)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及太陽能變頻空調(diào)器技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及具有太陽光自動跟蹤功能的太陽能變頻空調(diào)器。
背景技術(shù)：
隨著人們生活水平的提高，家庭中的電器產(chǎn)品越來越多。市場上銷售的家用空調(diào)器，不管是定頻空調(diào)，還是變頻空調(diào)，絕大多數(shù)使用傳統(tǒng)的電力作為動力。由于空調(diào)器在運行時產(chǎn)生的能耗比較大，在天氣炎熱的夏季使用時間比較長，造成用電量明顯增加。因此， 開發(fā)新能源的空調(diào)器產(chǎn)品具有廣闊的市場前景。太陽能是新能源應(yīng)用技術(shù)中比較成熟、具有一定規(guī)模和商業(yè)化發(fā)展的能源，雖然缺點是分散性、不穩(wěn)定、效率較低，但具有來源豐富、環(huán)保等優(yōu)點。目前，也有一些太陽能變頻空調(diào)產(chǎn)品面市，但這些太陽能變頻空調(diào)產(chǎn)品的太陽能裝置安裝在固定的位置，通常是將一定面積的太陽能電池板固定在金屬支架上，利用太陽能電池板吸收陽光的能量轉(zhuǎn)化成電能，通過逆變器升壓后給變頻空調(diào)供電，同時配備蓄電池儲存多余的電能，這種固定式太陽能電池板的局限性在于太陽能電池板不能隨太陽的運轉(zhuǎn)進行同步轉(zhuǎn)動，由于不能持續(xù)保持太陽能電池板與太陽光垂直，造成太陽能的利用率在一定程度上受到影響。

實用新型內(nèi)容本實用新型所解決的問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計一種能自動根據(jù)太陽光方向來調(diào)整太陽能電池板朝向的具有全方位自動跟蹤功能的太陽能變頻空調(diào)器，有效提高太陽能的利用率。本實用新型所采用的技術(shù)方案是一種自動跟蹤太陽能變頻空調(diào)器，包括空調(diào)機組、主控板、支架底座、樞轉(zhuǎn)連接的支架與支架框、固定在支架上的太陽能電池板、蓄電池， 還包括光敏傳感器、微處理器、設(shè)置在支架與支架框樞接處的第一擺動裝置，設(shè)置在支架與支架底座連接處的第二擺動裝置，所述光敏傳感器連接微處理器的輸入端，所述微處理器的輸出端連接主控板，所述第一擺動裝置、第二擺動裝置由主控板驅(qū)動。優(yōu)選地，所述第一擺動裝置包括第一驅(qū)動電機及第一輸出軸、軸承座，所述輸?shù)谝惠敵鲚S連接軸承座，所述軸承座嵌裝在支架框上。優(yōu)選地，所述光敏傳感器設(shè)置在支架框上，所述第一輸出軸以南北方向嵌插在支架框的中部，使得支架框在第一輸出軸的兩側(cè)可東西方向擺動。優(yōu)選地，所述光敏傳感器包括基座、垂直于基座的中空的擋桿、在基座上圍繞擋桿均布的多個光敏電阻、和在所述擋桿內(nèi)和擋桿外設(shè)置的光電二極管。優(yōu)選地，所述擋桿內(nèi)外各設(shè)置一個光電二極管，擋桿外的光電二極管設(shè)置在基座上且遠離擋桿。優(yōu)選地，所述軸承座由座體和軸承體構(gòu)成，在軸承體的一端設(shè)有輸出軸孔，在軸承體對應(yīng)輸出軸孔的壁部設(shè)有與貫通軸承體和輸出軸孔的通孔。[0011]優(yōu)選地，所述輸出軸插入在軸承座的輸出軸孔內(nèi)，所述貫通軸承體和輸出軸孔的通孔內(nèi)設(shè)有緊固件，所述輸出軸的側(cè)壁上包括一平面，所述緊固件抵壓在輸出軸側(cè)壁的平面上。優(yōu)選地，第二擺動裝置包括第二驅(qū)動電機和第二輸出軸，所述第二驅(qū)動電機設(shè)在支架底座上，所述第二輸出軸插入所述支架內(nèi)，所述支架隨第二輸出軸同步轉(zhuǎn)動本實用新型的有益效果是這種可感應(yīng)太陽光而自動轉(zhuǎn)動的太陽能電池板支架在水平方向可以實現(xiàn)0° -360°轉(zhuǎn)動，其在垂直方向上轉(zhuǎn)動角度是0° -90°，可以大大提高太陽能的轉(zhuǎn)化率，而且裝置的兼容性強、可靠性好，可以給用戶帶來更多的便利和實惠。本實用新型解決了目前固定式的太陽能電池板日照時間不充分的缺點，通過對不同光敏電阻阻值進行邏輯運算，輸出電池板的最佳傾斜角度，從而輸入控制信號使驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動，光伏電池板自動跟蹤太陽光，使電池板得到最大日照量。本實用新型具有蓄電功能，可保證在陰天天氣、晚間無太陽光的情況下空調(diào)器都有足夠的電力維持正常的運行耗能。

圖1是可轉(zhuǎn)動的太陽能電池板支架示意圖；圖2是光敏傳感器裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是光電二極管的安裝位置示意圖；圖4是光敏傳感器電路控制圖；圖5是支架擺動裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是圖5的剖示圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。如圖1所示，本實用新型的自動跟蹤太陽能變頻空調(diào)器，包括由主控板驅(qū)動由空調(diào)室內(nèi)機和室外機組成的空調(diào)機組，用于接收和轉(zhuǎn)換太陽能的裝置有支架底座1、支架12、 支架框2、固定在支架上的太陽能電池板3、固定在支架底座上的蓄電池4，還包括光敏傳感器5、第一驅(qū)動電機6、第一輸出軸、軸承座7 ；第二驅(qū)動電機13、第二輸出軸。其中，支架與支架框樞轉(zhuǎn)連接，支架框2是東西方向安裝的，第一驅(qū)動電機6和第一輸出軸、軸承座7構(gòu)成第一擺動裝置，第二驅(qū)動電機13和第二輸出軸構(gòu)成第二擺動裝置，兩者是可使支架朝最有利于接收太陽光的方向轉(zhuǎn)動的部件，由第一擺動裝置和第二擺動裝置可實現(xiàn)太陽能電池板在水平方向0° -360°轉(zhuǎn)動，在垂直方向上可轉(zhuǎn)動0° -90°。我們知道，太陽光的照射角度是隨著時間的不同而不同的。如果太陽能電池板固定在某個角度，隨著太陽照射角度的變化，電池板無法始終保持與太陽光垂直，使得轉(zhuǎn)換效率偏低。針對這種固定方式電池板的缺點，我們利用光電元件(光敏電阻)的電阻值與光強的關(guān)系特性，以及通過擋桿在不同角度的太陽光線下對不同位置上的光敏電阻的阻值影響，將太陽光線與板面之間角度的變化轉(zhuǎn)化成電學(xué)量的變化，通過邏輯運算，轉(zhuǎn)換為支架的旋轉(zhuǎn)角度輸出，驅(qū)動電動機做出相應(yīng)反應(yīng)，保證電池板板面始終與光線垂直，達到太陽光的最大利用率。圖2-4示出了光敏傳感器5的結(jié)構(gòu)和工作原理，在本實用新型中，光敏傳感器5的結(jié)構(gòu)見圖2，包括基座、垂直于基座的擋桿9，檔桿是圓筒狀的塑料擋桿9，基座上有八個光敏電阻8、基座上還有兩個安裝固定孔10，八個光敏電阻8圍成一個圓形，均勻分配并設(shè)置在圓柱形塑料擋桿9周圍，光敏傳感器5上有安裝固定孔10，通過緊固件可將光敏傳感器與支架框2緊固連接(見圖1)。光敏傳感器5通過光敏電阻8來自動感應(yīng)太陽光，當(dāng)光敏電阻8的阻值發(fā)生變化時，會通過微處理器22把信號反饋給主控板21，主控板21的芯片讀取信號數(shù)據(jù)并進行邏輯運算，從而判斷光照的強度、輸出信號使設(shè)置在太陽能電池板一側(cè)的驅(qū)動電機帶動輸出軸轉(zhuǎn)動，從而使支架上的太陽能電池板在東西方向朝著與太陽光垂直的方向轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)自動跟蹤太陽光的功能。參見圖3，光敏傳感器的圓筒形擋桿內(nèi)設(shè)有一個光電二極管11，在基座遠離檔桿的地方也裝設(shè)一個光電二極管11，兩個光電二極管與主控板通訊連接，它提供給主控板當(dāng)前支架是否在合適光照位置的信號。參見圖4的電路控制原理，微處理器22 (型號為1^9 與基座上光敏電阻組23通訊連接，光敏電阻組23包括八個光敏電阻8 (參見圖2、3)，當(dāng)太陽光偏離一定角度照射在光敏傳感器的擋桿上時，擋桿內(nèi)的光電二極管11因光線被檔桿遮擋，運放將輸出低電平，而在遠離檔桿的光電二極管則輸出高電平，兩個光電二極管的連接參見圖4的連接電路24，當(dāng)主控板檢測到兩光電二極管的電平差異時，主控板讀取微處理器L293的八個光敏電阻的阻值，并通過阻值的差異判斷太陽光線的入射角度，輸出信號控制第一驅(qū)動電機和第驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動，由于第一輸出軸和第二輸出軸的轉(zhuǎn)動實現(xiàn)太陽能電池板在東西方向的轉(zhuǎn)動，本實用新型的太陽能電池板其在垂直方向上轉(zhuǎn)動角度是0° -90°，在水平方向可360°任意擺動。在晚間時，兩個光電二極管均輸出低電平到主控板的輸入端，此時，主控板控制太陽能電池板轉(zhuǎn)動到初始狀態(tài)，即太陽能電池板處在垂直于早上太陽光線的角度上。圖5和圖6是軸承座的結(jié)構(gòu)示意圖，軸承座7由座體和軸承體構(gòu)成，座體嵌裝在支架上，在軸承體的一端設(shè)有輸出軸孔71，在軸承體對應(yīng)輸出軸孔的壁部設(shè)有與貫通軸承體和輸出軸孔的通孔72，第一驅(qū)動電機6的輸出軸插入在軸承座7的輸出軸孔71內(nèi)。輸出軸的側(cè)壁上有一平面，通孔72內(nèi)設(shè)有緊固件，例如平頭螺釘，輸出軸側(cè)壁的平面的作用是使平頭螺釘通過壓緊該平面而使得輸出軸被壓緊在輸出軸孔71內(nèi)，輸出軸不能在輸出軸孔內(nèi)滑轉(zhuǎn)，從而使得，當(dāng)驅(qū)動電機驅(qū)使輸出軸轉(zhuǎn)動時，軸承座同步轉(zhuǎn)動，從而帶動支架轉(zhuǎn)動。分體式高能效的變頻空調(diào)運行時所需的輸入功率一般在400W左右，而多晶硅太陽能電池板在日照好的情況下發(fā)電量為140W/M2，因此當(dāng)多晶硅太陽能電池板規(guī)格為 3M(長)X1M(寬)=3M2，可輸出的功率在420W左右，配合本太陽能自動跟蹤裝置，可滿足變頻空調(diào)運行所需功率，即空調(diào)所需的電能全部由多晶硅太陽能電池板所收集的太陽能轉(zhuǎn)化提供，達到設(shè)計目標(biāo)。本太陽能變頻空調(diào)器還設(shè)計有儲能功能，在支架底座上固定蓄電池4，蓄電池一方面為驅(qū)動電機提供電能，當(dāng)晚上沒光照的時候，主控板需要控制支架復(fù)位到起始位置，等待第二天太陽的照射，此時，蓄電池里儲存的電量供驅(qū)動電機使用，完成程序復(fù)位的過程。另一方面，蓄電池作為儲能裝置，可以儲存多余的電量用于晚間或者沒有太陽光照的時候?？照{(diào)器的電源單元連接太陽能電池板和市電，空調(diào)器控制系統(tǒng)通過功率檢測電路、最大功率跟蹤電路(MPPT)來檢測不同時間和環(huán)境下太陽能轉(zhuǎn)化的電量是否充足，太陽能電量不充足部分則由電網(wǎng)補充。當(dāng)控制器接收到用戶關(guān)閉空調(diào)器的信號后且檢測到此時太陽能板發(fā)電量足時，控制器發(fā)出指令，切斷家里總的市電輸入線路，切換成太陽能供電輸入線路，為用戶家居提供免費的電能。而到晚上如果檢測到儲電量充足時系統(tǒng)會自動切斷市電使用蓄電池電能，當(dāng)電量不足時系統(tǒng)會自動轉(zhuǎn)換回市電以供空調(diào)使用。 本實用新型大大的提高了太陽能的轉(zhuǎn)化率，給用戶提供了更多的方便和利益，且整個電氣系統(tǒng)無需和電網(wǎng)并發(fā)，杜絕了孤島效應(yīng)的發(fā)生，大大的增強了其可靠性。所以整個控制裝置具有高效率、低成本、兼容性強等優(yōu)點。滿足機器系列化的通用性需求，為普通太陽能變頻空調(diào)升級改造成可跟蹤太陽能變頻空調(diào)提供了便捷的方法。隨著節(jié)能減排和低碳生活的深入人心，這種新型太陽能變頻空調(diào)定將會成為未來家用變頻空調(diào)的主流產(chǎn)品。
權(quán)利要求1.一種自動跟蹤太陽能變頻空調(diào)器，包括空調(diào)機組、主控板、支架底座、樞轉(zhuǎn)連接的支架與支架框、固定在支架上的太陽能電池板、蓄電池，其特征在于還包括光敏傳感器、微處理器、設(shè)置在支架與支架框樞接處的第一擺動裝置，設(shè)置在支架與支架底座連接處的第二擺動裝置，所述光敏傳感器連接微處理器的輸入端，所述微處理器的輸出端連接主控板，所述第一擺動裝置、第二擺動裝置由主控板驅(qū)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動跟蹤太陽能變頻空調(diào)器，其特征在于所述第一擺動裝置包括第一驅(qū)動電機及第一輸出軸、軸承座，所述輸?shù)谝惠敵鲚S連接軸承座，所述軸承座嵌裝在支架框上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動跟蹤太陽能變頻空調(diào)器，其特征在于所述光敏傳感器設(shè)置在支架框上，所述第一輸出軸以南北方向嵌插在支架框的中部，使得支架框在第一輸出軸的兩側(cè)可東西方向擺動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的自動跟蹤太陽能變頻空調(diào)器，其特征在于所述光敏傳感器包括基座、垂直于基座的中空的擋桿、在基座上圍繞擋桿均布的多個光敏電阻、和在所述擋桿內(nèi)和擋桿外設(shè)置的光電二極管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自動跟蹤太陽能變頻空調(diào)器，其特征在于所述擋桿內(nèi)外各設(shè)置一個光電二極管，擋桿外的光電二極管設(shè)置在基座上且遠離擋桿。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自動跟蹤太陽能變頻空調(diào)器，其特征在于所述軸承座由座體和軸承體構(gòu)成，在軸承體的一端設(shè)有輸出軸孔，在軸承體對應(yīng)輸出軸孔的壁部設(shè)有與貫通軸承體和輸出軸孔的通孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自動跟蹤太陽能變頻空調(diào)器，其特征在于所述輸出軸插入在軸承座的輸出軸孔內(nèi)，所述貫通軸承體和輸出軸孔的通孔內(nèi)設(shè)有緊固件，所述輸出軸的側(cè)壁上包括一平面，所述緊固件抵壓在輸出軸側(cè)壁的平面上。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自動跟蹤太陽能變頻空調(diào)器，其特征在于第二擺動裝置包括第二驅(qū)動電機和第二輸出軸，所述第二驅(qū)動電機設(shè)在支架底座上，所述第二輸出軸插入所述支架內(nèi)，所述支架隨第二輸出軸同步轉(zhuǎn)動。
專利摘要本實用新型公開了一種自動跟蹤太陽能變頻空調(diào)器，包括空調(diào)機組、主控板、支架底座、樞轉(zhuǎn)連接的支架與支架框、固定在支架上的太陽能電池板、蓄電池，還包括光敏傳感器、微處理器、設(shè)置在支架與支架框樞接處的第一擺動裝置，設(shè)置在支架與支架底座連接處的第二擺動裝置，所述光敏傳感器連接微處理器的輸入端，所述微處理器的輸出端連接主控板，所述第一擺動裝置、第二擺動裝置由主控板驅(qū)動。本實用新型可以實現(xiàn)全方位自動跟蹤太陽光，大大提高太陽能的轉(zhuǎn)化率，而且裝置的兼容性強、可靠性好，可以給用戶帶來更多的便利和實惠。
文檔編號F24F5/00GK202101351SQ20112022448
公開日2012年1月4日 申請日期2011年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月29日
發(fā)明者吳宗雁, 黃永毅 申請人:Tcl空調(diào)器(中山)有限公司