[实用新型]势能可控驱动的太阳光跟踪装置

说明书

本实用新型涉及一种用势能驱动的太阳光跟踪装置。

为有效利用太阳能，常要求对阳光进行跟踪。步进电机驱动的太阳光跟踪装置，精度高但造价昂贵且需配备减速机构和功率电源；有一种发条驱动的太阳光跟踪装置，它无需用电但跟踪误差较大。

本实用新型的目的是提供一种太阳光跟踪装置，它利用势能工作并且跟踪误差小。

本实用新型的目的是这样实现的，采用一个由弹性元件或重物组成的势能蓄能机构、一个控制电路包括控制信号及其输入环节、负载和约束负载运动的机构和一个作为控制电路执行机构对势能驱动的负载或其传动部件提供间隙性消失的阻力的电动释阻机构组成一个势能可控驱动的太阳光跟踪装置、特别是势能可控驱动的聚焦式太阳能集热和利用装置的采光板跟踪阳光照射角的装置。

根据控制理论，本实用新型是一个自动控制系统。附图1是系统框图。其中用阿拉伯数字表示的输入输出端及各框图的含意为：

1：手动势能输入端。

2：手动控制信号输入端。

3：风力信号输入端。

4：阳光照射角信号输入端。

5：受光部件或采光板或负载的状态。

6：势能蓄能和驱动机构。

7：“位置／光”放大环节。

8：“光／电”放大环节。

9：控制电路，包含控制信号估计器。

10：执行环节，即电动释阻机构。

由图可见：系统输入为阳光照射角，并可输入风力传感器提供的风力报警信号及其它控制信号，输出为受光部件或采光板或负载的状态，带负反馈环节。本实用新型也可用于太阳高度角的跟踪以及非东西向和非南北向布置的槽状聚焦反光板等负载的太阳高度角和照射角的综合跟踪。

图1中，手动控制信号输入端用于在阴天启动控制信号估计器或关机，也可使装置处于某一特殊状态。装置工作期间，输入输出比较后经“位置／光”和“光／电”两环节放大再送到控制电路，一旦装置照射角超差，控制电路会令执行机构对输出状态进行调整以实现跟踪；控制信号估计器是根据地球表面线性有差阳光跟踪系统两次相邻动作的时间间隔接近为一常数，采用一个具有相同时间常数的信号发生器来估计照射角的误差，有时它也称作程序控制器，采用控制信号估计器可使装置透过浓云跟踪阳光，但使用时要防止其累计误差并需校对第一个信号发出的时刻。最好将光电元件与估计器结合使用，但控制电路优先响应光电元件的信号。制造时估计器和控制电路可一起制作，框图中也不另外画出。

附图2给出本实用新型的一个实施例，这是一个势能可控驱动装置的工作原理图。由图可见：当对齿条11作用一个足够大的向左的力时，齿条11将因受弧形轨道移动副12约束作逆时针方向转动并通过皮常13带动发条盘14使其顺时针转动。同时，因磨擦使与发条盘14端面接触的拨杆15逆时针转动并带动常阻片16顺时针转动而与齿条11脱离，齿条11运动不受影响，负载因此置位。发条盘14也因此获得势能并蓄之以供驱动负载。以后，线圈17每一次得电，都可通过衔铁18使常阻片16向左跳过一齿，这使齿条11在发条势能驱动下开始作顺时针转动但因暂阻片19阻挡，齿条11右移不到一个齿距；线圈17失电时，暂阻片19退回。齿条11继续转动行满一个齿距后重又被常阻片16阻挡而静止。这过程可重复从而使齿条11带动负载按控制要求动作。这里，线圈17和衔铁18组成一个电磁铁并驱动常阻片16使之与齿条相齿合或脱离从而阻止或允许齿条11的运动。电磁铁和常阻片16、暂阻片19构成对势能驱动的负载或传动部件的运动提供间隙性消失的阻力以实现间隙性驱动进行跟踪阳光的作用的    电动释阻机构。通过将齿条11改为小齿轮可减小装置体积并改变负载运动形式使适应各种要求和用途。齿条和小齿轮可通称为动齿片。

势能可控驱动的太阳光跟踪装置结构简单、重量轻、造价低、输出力矩大、跟踪精度高、耗电少并且无需使用功率电源。它为人类广泛而有效地使用高品位的太阳能提供了一种简单而可靠的装置。