本簡易太陽跟蹤器系太陽能采集裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有固定式太陽能采集裝置不能隨太陽位置移動而變動方向，因而太陽能采集利用率低。光電跟蹤式太陽能采集裝置因其成本高、結(jié)構(gòu)復雜、故障維修難而難以推廣到民間。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本簡易太陽跟蹤器采用平面分時盤、緯度調(diào)節(jié)板、節(jié)氣調(diào)節(jié)板、豎面分時板相互配合的方式跟蹤太陽，有效地采集太陽能。

本簡易太陽跟蹤器的結(jié)構(gòu)包括底盤、平面分時盤、緯度調(diào)節(jié)板、節(jié)氣調(diào)節(jié)板、豎面分時板、太陽能電池板。平面分時盤的中心軸孔套在底盤的立軸上并能繞立軸轉(zhuǎn)動。平面分時盤上面豎有一對緯度調(diào)節(jié)板支撐壁，緯度調(diào)節(jié)板上的緯度調(diào)節(jié)板中心軸兩端分別伸在緯度調(diào)節(jié)板支撐壁上的緯度調(diào)節(jié)板軸孔內(nèi)并能旋轉(zhuǎn)。緯度調(diào)節(jié)板上面設有節(jié)氣調(diào)節(jié)板撐壁，節(jié)氣調(diào)節(jié)板撐壁上的軸孔內(nèi)設有與節(jié)氣調(diào)節(jié)板固定的節(jié)氣調(diào)節(jié)板軸。節(jié)氣調(diào)節(jié)板的上面設有一對豎面分時板撐壁，與太陽能電池板固定的電池板框轉(zhuǎn)軸之兩端分別伸在兩側(cè)的豎面分時板撐壁的電池板框轉(zhuǎn)軸孔內(nèi)。

底盤中心設有立軸。底盤邊沿上標有子午線，子午線上設有指北針。底盤上還設有步進電機齒輪。底盤上標有過立軸中心并平行于子午線的時間指示線。底盤下面設有支腳。

平面分時盤的中心軸孔套在底盤的立軸上。平面分時盤的圓周上等分標有1點至24點時刻。平面分時盤的下平面固定有與底盤上的步進電機齒輪嚙合的控時齒輪圈。平面分時盤上標有一對平行于12點與24點連線的緯度調(diào)節(jié)板撐壁裝配線。

緯度調(diào)節(jié)板的中心軸兩端伸入在緯度調(diào)節(jié)板撐壁上的緯度調(diào)節(jié)板軸孔內(nèi)，過緯度調(diào)節(jié)板軸孔中心且平行于緯度調(diào)節(jié)板撐壁底邊的直線標示為回歸線[緯度23度26分]。以緯度調(diào)節(jié)板軸孔為圓心從回歸線向下旋轉(zhuǎn)23度26分角度標示為緯度0度示線[赤道]；以緯度調(diào)節(jié)板軸孔中心為圓心從0度示線向上旋轉(zhuǎn)60度角度，標示為緯度60度。在0度示線與60度示線之間等分標出各緯度線。從0度示線至60度示線之間開有緯度弧形槽孔用于固定緯度調(diào)節(jié)板兩側(cè)的緯度調(diào)節(jié)板固定件。緯度調(diào)節(jié)板上面標有節(jié)氣調(diào)節(jié)板撐壁按裝線。

節(jié)氣調(diào)節(jié)板的節(jié)氣調(diào)節(jié)板軸兩端伸出在節(jié)氣調(diào)節(jié)板撐壁上節(jié)氣調(diào)節(jié)板軸孔，并且在其一端設有節(jié)氣調(diào)節(jié)板軸輪。節(jié)氣調(diào)節(jié)板軸輪上固定有節(jié)氣指示針，過節(jié)氣調(diào)節(jié)板軸孔的中心且與節(jié)氣調(diào)節(jié)板撐壁底邊平行的直線設為夏至示線，以節(jié)氣調(diào)節(jié)板軸孔中心為圓心從夏至示線向上旋轉(zhuǎn)46度52分角度設為冬至示線。在夏至示線與冬至示線之間的弧度線上畫出12等分線分別從上向下依次標為小寒、大雪/大寒、小雪/立春、立冬/雨水、霜降/......等節(jié)氣示線。在夏至示線及冬至示線處設限位換向開關(guān)。節(jié)氣調(diào)節(jié)板撐壁設有步進電機輪，步進電機輪與節(jié)氣調(diào)節(jié)板軸輪之間用中間輪嚙合。節(jié)氣調(diào)節(jié)板上面標有豎面分時板撐壁按裝線。

設有太陽能電池板的電池板框轉(zhuǎn)軸伸出豎面分時板撐壁上的電池板框軸孔。以電池板框軸孔中心為圓心的半圓上標有1點至24點的等分線其中11點線與13點線重合、10點線與14點線重合......1點線與23點線重合。電池板框轉(zhuǎn)軸的一端固定有帶指示針的電池板框轉(zhuǎn)軸輪。電池板框轉(zhuǎn)軸輪與步進電機輪經(jīng)中間輪嚙合。過電池板框軸孔中心并平行于豎面分時板撐壁端面底邊且相交于豎面分時板撐壁前端面處設有限位換向開關(guān)。

具體操作：按當?shù)靥煳臅r刻將平面分時盤圓周所標的相應時刻對準底盤上的時間指示線，將平面分時盤套底盤立軸上，使控時齒輪圈與步進電機輪嚙合。到設定的時間接通步進電機電源?？貢r齒輪圈在步進電機帶動下帶著平面分時盤繞立軸每24小時轉(zhuǎn)一圈。

將緯度調(diào)節(jié)板撐壁安裝在平面分時盤上的緯度撐壁裝配線。再按當?shù)氐木暥?，使緯度調(diào)節(jié)板的厚度中心線對準緯度調(diào)節(jié)板撐壁上所示緯度線后，在緯度弧形槽孔上固定住緯度調(diào)節(jié)板兩側(cè)的緯度調(diào)節(jié)板固定件。

安裝于南半球時，應將底盤邊沿的子午線上標示的南北方向與指北針相反。

將節(jié)氣調(diào)節(jié)板撐壁安裝在緯度調(diào)節(jié)板上后，使節(jié)氣調(diào)節(jié)板軸輪上固定的節(jié)氣指示針對準節(jié)氣調(diào)節(jié)板撐壁上的當時所處節(jié)氣標線。然后將中間輪嚙合在步進電機輪與節(jié)氣調(diào)節(jié)板軸輪之間后，接通步進電機電源。

在節(jié)氣調(diào)節(jié)板上安裝好豎面分時板。按當?shù)靥煳臅r將電池板框轉(zhuǎn)軸輪上的指示針對準豎面分時板上所標示的相應時間后，安上中間輪嚙合電池板框轉(zhuǎn)軸輪與步進電機輪后接通步進電機電源。

附圖說明

圖1：簡易太陽跟蹤器總裝示意圖。

圖2：簡易太陽跟蹤器底盤示意圖。

圖3：簡易太陽跟蹤器平面分時盤示意圖。

圖4：簡易太陽跟蹤器緯度調(diào)節(jié)板示意圖。

圖5：簡易太陽跟蹤器節(jié)氣調(diào)節(jié)板示意圖。

圖6：簡易太陽跟蹤器豎面分時板示意圖。

圖中：1、底盤，2、立軸，3、步進電機，4、平面分時盤，5、平面分對盤中心軸孔，6、控時齒輪圈，7、緯度調(diào)節(jié)板撐壁裝配線，8、緯度調(diào)節(jié)板撐壁，9、緯度弧形槽孔，10、回歸線示線，11、緯度調(diào)節(jié)板軸孔，12、緯度調(diào)節(jié)板，13、緯度調(diào)節(jié)板中心軸，14、緯度調(diào)節(jié)板固定件，15、節(jié)氣調(diào)節(jié)板撐壁按裝線，16、節(jié)氣調(diào)節(jié)板撐壁，17、節(jié)氣調(diào)節(jié)板，18、節(jié)氣調(diào)節(jié)板軸，19、節(jié)氣調(diào)節(jié)板軸孔，20、節(jié)氣調(diào)節(jié)板軸輪，21、變速中間輪，22、步進電機，23、節(jié)氣示盤，24、太陽能電池板，25、限位換向開關(guān)，26、豎面分時板撐壁，27、電池板框轉(zhuǎn)軸，28、電池板框轉(zhuǎn)軸輪，29、中間輪。30、步進電機。31、限位換向開關(guān)，32、支腳，33、指北針，34、節(jié)氣指示針，35、豎面分時板撐壁按裝線，36、電池板框軸孔，37、子午線，38、時間指示線。

具體實施方式

圖1是一種太陽跟蹤器示意圖，包括底盤(1)，平面分時盤(4)，緯度調(diào)節(jié)板(12)，節(jié)氣調(diào)節(jié)板(17)，豎面分時板(26)，太陽能電池板(24)。

圖2中底盤(1)中心設立軸(2)，底盤(1)邊上標有子午線(37)，子午線(37)上設有指北針(33)，底盤(1)上還設有帶齒輪的步進電機(3)，底盤(1)上標有過立軸(2)中心并平行于子午線(37)的時間指示線(38)，底盤(1)下面有支腳(32)。

圖3中的平面分時盤(4)的中心軸孔(5)套在底盤(1)的立軸(2)上并能繞立軸(2)轉(zhuǎn)動。平面分時盤(4)上面豎有一對緯度調(diào)節(jié)板支撐壁(8)，緯度調(diào)節(jié)板(12)的緯度調(diào)節(jié)板中心軸(13)兩端分別伸在緯度調(diào)節(jié)板支撐壁(8)上的緯度調(diào)節(jié)板軸孔(11)內(nèi)并能旋轉(zhuǎn)。緯度調(diào)節(jié)板(12)上面設有節(jié)氣調(diào)節(jié)板撐壁(16)，節(jié)氣調(diào)節(jié)板撐壁(16)的軸孔(19)內(nèi)設有與節(jié)氣調(diào)節(jié)板(17)固定的節(jié)氣調(diào)節(jié)板軸(18)。節(jié)氣調(diào)節(jié)板(17)的上面設有一對豎面分時板撐壁(26)。與太陽能電池板(24)固定的電池板框轉(zhuǎn)軸(27)兩端分別伸在兩側(cè)的豎面分時板撐壁(26)的電池板框轉(zhuǎn)軸孔(36)內(nèi)。平面分時盤(4)的圓周上等分標有1點至24點時刻。平面分時盤(4)的下面固定有與底盤(1)上的步進電機齒輪(3)嚙合的控時齒輪圈(6)。平面分時盤(4)上標有一對平行于12點與24點連線的緯度撐壁裝配線(7)。

圖4所示緯度調(diào)節(jié)板(12)的中心軸(13)兩端伸入在緯度調(diào)節(jié)板撐壁(8)上的緯度調(diào)節(jié)板軸孔(11)內(nèi)。過緯度調(diào)節(jié)板軸孔(11)中心且平行于緯度調(diào)節(jié)板撐壁(8)底邊的直線標為回歸線示線【緯度23度26分】(10)。以緯度調(diào)節(jié)板軸孔(11)為圓心從回歸線向下旋轉(zhuǎn)23度26分標為緯度0度示線(赤道示線)。以緯度調(diào)節(jié)板軸孔(11)中心為圓心從0度線向上旋轉(zhuǎn)60度標為緯度60度示線。在0度線與60度線之間等分標出各緯度示線。從0度至60度之間開有緯度弧形槽孔(9)，用于固定緯度調(diào)節(jié)板(12)兩側(cè)的緯度調(diào)節(jié)板固定件(14)。緯度調(diào)節(jié)板(12)上面標有節(jié)氣調(diào)節(jié)板撐壁按裝線(15)。

圖5中節(jié)氣調(diào)節(jié)板(17)的節(jié)氣調(diào)節(jié)板軸(18)兩端伸出在節(jié)氣調(diào)節(jié)板撐壁(16)上的節(jié)氣調(diào)節(jié)板軸孔(19)，并且在其一端設有節(jié)氣調(diào)節(jié)板軸輪(20)，節(jié)氣調(diào)節(jié)板軸輪(20)上固定有節(jié)氣指示針(34)。過節(jié)氣調(diào)節(jié)板軸孔(19)中心且與節(jié)氣調(diào)節(jié)板撐壁(16)底邊平行的直線設為夏至示線；以節(jié)氣調(diào)節(jié)板軸孔(19)中心作圓心從夏至線向上旋轉(zhuǎn)46度52分角度設為冬至示線。在冬至示線與夏至示線之間的弧度線上標示出12等分線，從上向下依次標示冬至/小寒、大雪/大寒、小雪/立春、立冬/雨水、霜降/驚蟄、寒露/春分、秋分/清明、白露/谷雨、處暑/立夏、立秋/小滿、大暑/芒種、小暑/夏至組成節(jié)氣示盤(23)。在夏至示線及冬至示線處各設置限位換向開關(guān)(25)。節(jié)氣調(diào)節(jié)板撐壁(16)上設有步進電機輪(22)，并在步進電機輪(22)與節(jié)氣調(diào)節(jié)板軸輪(20)之間用變速中間輪(21)嚙合。節(jié)氣調(diào)節(jié)板(17)上面標有豎面分時板(26)之按裝線(35)。

圖6所示的固定有太陽能電池板(24)的電池板框轉(zhuǎn)軸(27)伸出豎面分時板(26)上的電池板框軸孔(36)。豎面分時板(26)上以電池板框軸孔(36)的中心為圓心并直徑垂直于豎面分時板(26)底邊的半圓上標有0點至12點的時點等分線，從上向下依次標示時點：12/13、11/14、10/15、9/16、8/17、7/18、6/19、5/20、4/21、3/22、2/23、1/0。電池板框轉(zhuǎn)軸(27)的一端固定有帶指示針的電池板框轉(zhuǎn)軸輪(28)。電池板框轉(zhuǎn)軸輪(28)與步進電機輪(30)經(jīng)中間輪(29)嚙合。過電池板框軸孔中心并平行于豎面分時板(26)端面底邊且相交于豎面分時板(26)前端面處設有限位換向開關(guān)(31)。

本簡易太陽跟蹤器是以北回歸線處夏至日中午12點鐘太陽位置作基準而設定的太陽跟蹤器。在配套的驅(qū)動步進電機動作的微機配合下，只要知道安裝本裝置處的經(jīng)、緯度就能自行安裝并使用分散在居民家的單只簡易太陽跟蹤器，也適用于統(tǒng)一工作的太陽采用集群。

本簡易太陽跟蹤器具體安裝、使用方法如下：將底盤(1)邊上的子午線(37)調(diào)整到與指北針(33)成一直線，并處于水平狀態(tài)后將底盤(1)的支腳(32)固定在基礎上。再將按當?shù)靥煳臅r刻設定的時刻，將平面分時盤(4)圓周上所標的時刻對準底盤(1)上的時間指示線(38)并將平面分時盤(4)套在底盤(1)的立軸(2)上，使控時齒輪圈(6)與步進電機輪(3)嚙合。到了設定的當?shù)靥煳臅r刻，接通步進電機(3)驅(qū)動電源。控時齒輪圈(6)在步進電機輪(3)推動下帶著平面分時盤(4)繞立軸(2)每24小時轉(zhuǎn)一圈。[也可在平面分時盤（4）上6點及18點處各設置限位換向開關(guān)并將底盤(1)上的時間指示線(38)處豎立限位觸碰桿，使平面分時盤(4)于24小時往返一次]。

在平面分時盤(4)上的緯度撐壁裝配線(7)上固定好緯度調(diào)節(jié)板撐壁(8)。將緯度調(diào)節(jié)板(12)的中心軸(13)兩端分別伸入到一對緯度調(diào)節(jié)板撐壁(8)上的緯度調(diào)節(jié)板軸孔(11)內(nèi)。再使緯度調(diào)節(jié)板(12)的厚度中心線對準緯度調(diào)節(jié)板撐壁(8)上所示緯度線后，在緯度弧形槽孔(9)上固定緯度調(diào)節(jié)板(12)兩側(cè)的緯度調(diào)節(jié)板固定件(14)。本簡易太陽跟蹤器安裝于南半球時，將底盤(1)上的子午線方向改成與指北針(33)反方向即可。

在緯度調(diào)節(jié)板(12)的節(jié)氣調(diào)節(jié)板撐壁按裝線(15)處固定節(jié)氣調(diào)節(jié)板撐壁(16)。將節(jié)氣調(diào)節(jié)板(17)的節(jié)氣調(diào)節(jié)板軸(18)兩端伸出節(jié)氣調(diào)節(jié)板撐壁(16)上的節(jié)氣調(diào)節(jié)板軸孔(19)。并在節(jié)氣調(diào)節(jié)板(17)面向上且呈水平時，將節(jié)氣調(diào)節(jié)板軸(18)的一端固定住帶有節(jié)氣指示針(34)的節(jié)氣調(diào)節(jié)板軸輪(20)并使節(jié)氣指示針(34)指向節(jié)氣示盤(23)上的相應節(jié)氣。運轉(zhuǎn)本裝置節(jié)氣在夏至日后就按一下夏至示線處的限位換向開關(guān)(25)，[如運轉(zhuǎn)本裝置節(jié)氣在冬至日后就按一下冬至示線處的限位換向開關(guān)(25)]。再用變速中間輪(21)嚙合節(jié)氣調(diào)節(jié)板軸輪(20)與步進電機(22)齒輪。此時，接通步進電機(22)的驅(qū)動電源。節(jié)氣調(diào)節(jié)板(12)就在步進電機輪(3)推動下帶著節(jié)氣調(diào)節(jié)板(17)按微機設定的速度，每一天文年(365天+6小時)在節(jié)氣示盤(23)間均速往返一次。

豎面分時板撐壁(26)安裝在節(jié)氣調(diào)節(jié)板(17)上的豎面分時板撐壁安裝線(35)。固定有太陽能電池板(24)的電池板框轉(zhuǎn)軸(27)兩端分別伸出豎面分時板撐壁(26)上的電池板框轉(zhuǎn)軸孔(36)。豎面分時板撐壁(26)上以電池板框軸孔(36)的中心為圓心并直徑垂直于豎面分時板(26)底邊的半圓上標有0點至12點的時點等分線，從上向下依次標示時點：12/13、11/14、10/15、9/16、8/17、7/18、6/19、5/20、4/21、3/22、2/23、1/0。電池板框轉(zhuǎn)軸(27)一端固定有帶指針的電池板框轉(zhuǎn)軸輪(28)，固定在電池板框轉(zhuǎn)軸輪(28)上的指針與太陽能電池板(24)面垂直。將電池板框轉(zhuǎn)軸輪(28)的指針按當?shù)靥煳臅r刻對準豎面分時板撐壁(26)上時點等分線中相應鐘點線。此時，將電池板框轉(zhuǎn)軸輪(28)與步進電機輪(30)經(jīng)中間輪(29)嚙合，并接通步進電機(30)的微機驅(qū)動電源。在過電池板框軸孔中心并平行于豎面分時板撐壁(26)端面底邊，且相交于豎面分時板撐壁(26)前端面處設有限位換向開關(guān)(31)。如運轉(zhuǎn)本裝置時間在12點以前，就按一下限位換向開關(guān)(31)上面的觸點，[如運轉(zhuǎn)本裝置時間在12點以后，就按一下限位換向開關(guān)(31)下面的觸點]。步進電機(30)帶動太陽能電池板(24)以每小時15度角速度轉(zhuǎn)動。到中午12點，太陽能電池板(24)上邊緣觸到限位換向開關(guān)(31)的下觸點后，步進電機(30)的微機驅(qū)動電源就控制步進電機(30)反向轉(zhuǎn)動帶動太陽能電池板(24)以每小時15度角速度反向轉(zhuǎn)動。到子夜0點，太陽能電池板(24)下邊緣觸到限位換向開關(guān)(31)的上觸點后，步進電機(30)的微機驅(qū)動電源就控制步進電機(30)再變向轉(zhuǎn)動帶動太陽能電池板(24)反向轉(zhuǎn)動.......。如此，24小時循環(huán)重復。

本簡易太陽跟蹤器24小時運轉(zhuǎn)，適應不同時節(jié)，不同地區(qū)的日出、日落時間變化。

如因搬遷等等原因而停止運轉(zhuǎn)后，在異地重新安裝、啟動運轉(zhuǎn)也簡捷、方便。尤其適宜缺乏專業(yè)技術(shù)人員的地區(qū)居民及流動工作人員使用。

本簡易太陽跟蹤器更適用于集群式太陽能發(fā)電站的微機統(tǒng)一控制供電。