電子向日葵裝置的研制

彭仕林 萬 里 湯 波

（江蘇農林職業技術學院，江蘇 句容212400）

1 研制背景

太陽能發電技術是一種可持續發展理想特征的可再生能源發電技術，目前已經普及到民用發電。太陽能發電技術的探索中最重要的是對太陽能電池板轉換率的研究[1]。研究表明，固定大小的太陽能發電面板，如果能始終正對太陽，其發電效率可以提高35%左右[1]。目前市場上的追光發電裝置種類繁多，但大多數結構復雜，系統維護困難，維修成本高，普通民眾更加難以承受。本文研發一種低成本、易安裝、易維護、發電效率高的民用太陽能發電裝置。能夠實現系統自動識別環境中光照強度，并且只在環境中光照充足（白天晴天）實現太陽能板自動追蹤太陽光源，始終保持太陽能發電板近似正對太陽方向，提高發電效率。

2 研制方案

為解決上述問題，降低成本，方便安裝，實現太陽能板自動追蹤太陽光源，提高發電效率，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。具體技術方案如下：

（1）本裝置由控制部分和工作部分組成。控制部分由安裝平臺，電源，2 個光敏開關，電磁開關，2 個光敏電阻，信號發射器，保護電阻，2 個光敏電阻安裝套，安裝平臺，太陽能發電板組成。

（2）太陽能發電板、光敏電阻安裝套安裝在安裝平臺上靠近太陽能發電板的位置，一個光敏電阻安裝在套內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，固定支架，電機轉軸組成。其中電源、信號接收器、電機通過導線連接固定在固定支架上，安裝平臺固定在電機轉軸上，電機的轉動實現調節太陽能發電板方向。

（4）控制部分與工作部分相對獨立，控制部分通過安裝平臺的孔安裝在電機轉軸上，可實現快速與電機軸拆解分離。

圖1 電子向日葵工作原理

3 研制裝置詳解

結合文中圖2 到圖4，完整描述研制的技術方案。圖中：1 電磁開關、2 信號發射器、3 保護電阻、4 安裝平臺、5 光敏開關、6靈敏度調節旋鈕、7 安裝支架、8 太陽能發電板、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、14 信號接收器、15 電源、16 電源、17 光敏開關、18 靈敏度調節旋鈕、19電源、20 電機轉軸。

圖2 結構圖

圖3 側視圖

如圖2～圖4 所示：根據需要調節靈敏度調節旋鈕18，把光敏開關17 的靈敏度調到較低值，即在光照嚴重不足（陰天、晚上）時，光敏開關17 閉合。調節靈敏度調節旋鈕6，設定光敏開關5 的靈敏度，當光照強度低于設定值時，光敏開關5 閉合。

圖4 控制部分圖

環境中光照充足時，當太陽能發電板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5 和光敏開關17 都斷開，控制系統電路處于斷開狀態，電機不轉動。太陽移動偏轉后，當陽光偏轉一定的角度后，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，此時光照強度大于光敏開關17 的設定值，光敏開關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 接收到的光照強度低于設定值，光敏開關5 閉合，信號發射器2 導通并發射信號，信號接收器14 接收信號，工作系統電路導通，電機轉軸20 轉動。太陽能發電板8 伴隨電機轉動而轉動，再次近似正對太陽光源時，光敏電阻10 接收的光照強度充足，高于設定值，光敏開關5 斷開，信號發射器2 斷路，電機停止轉動。當環境中光照強度較低（陰天或者晚上），低于光敏開關17的設定值時，光敏開關17 閉合，電磁開關1 通電閉合，信號發射器2 被短路，信號接收器14 無法接收信號，電機不轉動。

4 結論

本裝置自動化程度高，安裝方便，易維護，生產成本低，控制部分與工作部分相對獨立，能快速拆解分離，能夠實現系統自動識別環境中光照強度，并且只在環境中光照充足（白天晴天）實現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以提高整個裝置對光源追蹤的靈敏度。通過控制系統的對信號的處理，無線遙控電機轉動和停止，始終保證太陽能發電板近似正對太陽光源，提高發電效率。