電子向日葵裝置的研制

彭仕林 萬 里 湯 波

（江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 句容212400）

1 研制背景

太陽能發(fā)電技術(shù)是一種可持續(xù)發(fā)展理想特征的可再生能源發(fā)電技術(shù)，目前已經(jīng)普及到民用發(fā)電。太陽能發(fā)電技術(shù)的探索中最重要的是對太陽能電池板轉(zhuǎn)換率的研究[1]。研究表明，固定大小的太陽能發(fā)電面板，如果能始終正對太陽，其發(fā)電效率可以提高35%左右[1]。目前市場上的追光發(fā)電裝置種類繁多，但大多數(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，系統(tǒng)維護(hù)困難，維修成本高，普通民眾更加難以承受。本文研發(fā)一種低成本、易安裝、易維護(hù)、發(fā)電效率高的民用太陽能發(fā)電裝置。能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)自動識別環(huán)境中光照強(qiáng)度，并且只在環(huán)境中光照充足（白天晴天）實(shí)現(xiàn)太陽能板自動追蹤太陽光源，始終保持太陽能發(fā)電板近似正對太陽方向，提高發(fā)電效率。

2 研制方案

為解決上述問題，降低成本，方便安裝，實(shí)現(xiàn)太陽能板自動追蹤太陽光源，提高發(fā)電效率，研制了一種可以自動追光的電子向日葵裝置，其工作原理如圖1 所示。具體技術(shù)方案如下：

（1）本裝置由控制部分和工作部分組成?？刂撇糠钟砂惭b平臺，電源，2 個光敏開關(guān)，電磁開關(guān)，2 個光敏電阻，信號發(fā)射器，保護(hù)電阻，2 個光敏電阻安裝套，安裝平臺，太陽能發(fā)電板組成。

（2）太陽能發(fā)電板、光敏電阻安裝套安裝在安裝平臺上靠近太陽能發(fā)電板的位置，一個光敏電阻安裝在套內(nèi)1cm 深處，用于識光照方向是否偏離太陽能板。另外一個光敏電阻安裝在套外，用于識別環(huán)境中是否有充足的光照。安裝平臺與水平方向成45 度角安裝在安裝平臺上，上述其余各部件用導(dǎo)線連接，固定在安裝平臺上。

（3）工作部分由電源，信號接收器，電機(jī)，固定支架，電機(jī)轉(zhuǎn)軸組成。其中電源、信號接收器、電機(jī)通過導(dǎo)線連接固定在固定支架上，安裝平臺固定在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上，電機(jī)的轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)太陽能發(fā)電板方向。

（4）控制部分與工作部分相對獨(dú)立，控制部分通過安裝平臺的孔安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上，可實(shí)現(xiàn)快速與電機(jī)軸拆解分離。

圖1 電子向日葵工作原理

3 研制裝置詳解

結(jié)合文中圖2 到圖4，完整描述研制的技術(shù)方案。圖中：1 電磁開關(guān)、2 信號發(fā)射器、3 保護(hù)電阻、4 安裝平臺、5 光敏開關(guān)、6靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕、7 安裝支架、8 太陽能發(fā)電板、9 光敏電阻、10光敏電阻、11 光敏電阻安裝套、12 安裝平臺、13 電機(jī)、14 信號接收器、15 電源、16 電源、17 光敏開關(guān)、18 靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕、19電源、20 電機(jī)轉(zhuǎn)軸。

圖2 結(jié)構(gòu)圖

圖3 側(cè)視圖

如圖2～圖4 所示：根據(jù)需要調(diào)節(jié)靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕18，把光敏開關(guān)17 的靈敏度調(diào)到較低值，即在光照嚴(yán)重不足（陰天、晚上）時，光敏開關(guān)17 閉合。調(diào)節(jié)靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕6，設(shè)定光敏開關(guān)5 的靈敏度，當(dāng)光照強(qiáng)度低于設(shè)定值時，光敏開關(guān)5 閉合。

圖4 控制部分圖

環(huán)境中光照充足時，當(dāng)太陽能發(fā)電板8 正對太陽時，光敏電阻9 和光敏電阻10 光照充足，光敏開關(guān)5 和光敏開關(guān)17 都斷開，控制系統(tǒng)電路處于斷開狀態(tài)，電機(jī)不轉(zhuǎn)動。太陽移動偏轉(zhuǎn)后，當(dāng)陽光偏轉(zhuǎn)一定的角度后，斜射在光敏電阻10 和光敏電阻9上，由于光敏電阻9 完全外露在安裝平臺12 上，此時光照強(qiáng)度大于光敏開關(guān)17 的設(shè)定值，光敏開關(guān)17 斷開。此時光敏電阻安裝套11 高出光敏電阻10 的筒壁部分阻擋部分光照，光敏電阻10 接收到的光照強(qiáng)度低于設(shè)定值，光敏開關(guān)5 閉合，信號發(fā)射器2 導(dǎo)通并發(fā)射信號，信號接收器14 接收信號，工作系統(tǒng)電路導(dǎo)通，電機(jī)轉(zhuǎn)軸20 轉(zhuǎn)動。太陽能發(fā)電板8 伴隨電機(jī)轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，再次近似正對太陽光源時，光敏電阻10 接收的光照強(qiáng)度充足，高于設(shè)定值，光敏開關(guān)5 斷開，信號發(fā)射器2 斷路，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動。當(dāng)環(huán)境中光照強(qiáng)度較低（陰天或者晚上），低于光敏開關(guān)17的設(shè)定值時，光敏開關(guān)17 閉合，電磁開關(guān)1 通電閉合，信號發(fā)射器2 被短路，信號接收器14 無法接收信號，電機(jī)不轉(zhuǎn)動。

4 結(jié)論

本裝置自動化程度高，安裝方便，易維護(hù)，生產(chǎn)成本低，控制部分與工作部分相對獨(dú)立，能快速拆解分離，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)自動識別環(huán)境中光照強(qiáng)度，并且只在環(huán)境中光照充足（白天晴天）實(shí)現(xiàn)太陽能板自動追蹤太陽光源，一個光敏電阻完全暴露在外界，另一個光敏電阻安裝在光敏電阻安裝套內(nèi)以提高整個裝置對光源追蹤的靈敏度。通過控制系統(tǒng)的對信號的處理，無線遙控電機(jī)轉(zhuǎn)動和停止，始終保證太陽能發(fā)電板近似正對太陽光源，提高發(fā)電效率。