电子向日葵装置的研制

彭仕林 万 里 汤 波

（江苏农林职业技术学院，江苏 句容212400）

1 研制背景

太阳能发电技术是一种可持续发展理想特征的可再生能源发电技术，目前已经普及到民用发电。太阳能发电技术的探索中最重要的是对太阳能电池板转换率的研究[1]。研究表明，固定大小的太阳能发电面板，如果能始终正对太阳，其发电效率可以提高35%左右[1]。目前市场上的追光发电装置种类繁多，但大多数结构复杂，系统维护困难，维修成本高，普通民众更加难以承受。本文研发一种低成本、易安装、易维护、发电效率高的民用太阳能发电装置。能够实现系统自动识别环境中光照强度，并且只在环境中光照充足（白天晴天）实现太阳能板自动追踪太阳光源，始终保持太阳能发电板近似正对太阳方向，提高发电效率。

2 研制方案

为解决上述问题，降低成本，方便安装，实现太阳能板自动追踪太阳光源，提高发电效率，研制了一种可以自动追光的电子向日葵装置，其工作原理如图1 所示。具体技术方案如下：

（1）本装置由控制部分和工作部分组成。控制部分由安装平台，电源，2 个光敏开关，电磁开关，2 个光敏电阻，信号发射器，保护电阻，2 个光敏电阻安装套，安装平台，太阳能发电板组成。

（2）太阳能发电板、光敏电阻安装套安装在安装平台上靠近太阳能发电板的位置，一个光敏电阻安装在套内1cm 深处，用于识光照方向是否偏离太阳能板。另外一个光敏电阻安装在套外，用于识别环境中是否有充足的光照。安装平台与水平方向成45 度角安装在安装平台上，上述其余各部件用导线连接，固定在安装平台上。

（3）工作部分由电源，信号接收器，电机，固定支架，电机转轴组成。其中电源、信号接收器、电机通过导线连接固定在固定支架上，安装平台固定在电机转轴上，电机的转动实现调节太阳能发电板方向。

（4）控制部分与工作部分相对独立，控制部分通过安装平台的孔安装在电机转轴上，可实现快速与电机轴拆解分离。

图1 电子向日葵工作原理

3 研制装置详解

结合文中图2 到图4，完整描述研制的技术方案。图中：1 电磁开关、2 信号发射器、3 保护电阻、4 安装平台、5 光敏开关、6灵敏度调节旋钮、7 安装支架、8 太阳能发电板、9 光敏电阻、10光敏电阻、11 光敏电阻安装套、12 安装平台、13 电机、14 信号接收器、15 电源、16 电源、17 光敏开关、18 灵敏度调节旋钮、19电源、20 电机转轴。

图2 结构图

图3 侧视图

如图2～图4 所示：根据需要调节灵敏度调节旋钮18，把光敏开关17 的灵敏度调到较低值，即在光照严重不足（阴天、晚上）时，光敏开关17 闭合。调节灵敏度调节旋钮6，设定光敏开关5 的灵敏度，当光照强度低于设定值时，光敏开关5 闭合。

图4 控制部分图

环境中光照充足时，当太阳能发电板8 正对太阳时，光敏电阻9 和光敏电阻10 光照充足，光敏开关5 和光敏开关17 都断开，控制系统电路处于断开状态，电机不转动。太阳移动偏转后，当阳光偏转一定的角度后，斜射在光敏电阻10 和光敏电阻9上，由于光敏电阻9 完全外露在安装平台12 上，此时光照强度大于光敏开关17 的设定值，光敏开关17 断开。此时光敏电阻安装套11 高出光敏电阻10 的筒壁部分阻挡部分光照，光敏电阻10 接收到的光照强度低于设定值，光敏开关5 闭合，信号发射器2 导通并发射信号，信号接收器14 接收信号，工作系统电路导通，电机转轴20 转动。太阳能发电板8 伴随电机转动而转动，再次近似正对太阳光源时，光敏电阻10 接收的光照强度充足，高于设定值，光敏开关5 断开，信号发射器2 断路，电机停止转动。当环境中光照强度较低（阴天或者晚上），低于光敏开关17的设定值时，光敏开关17 闭合，电磁开关1 通电闭合，信号发射器2 被短路，信号接收器14 无法接收信号，电机不转动。

4 结论

本装置自动化程度高，安装方便，易维护，生产成本低，控制部分与工作部分相对独立，能快速拆解分离，能够实现系统自动识别环境中光照强度，并且只在环境中光照充足（白天晴天）实现太阳能板自动追踪太阳光源，一个光敏电阻完全暴露在外界，另一个光敏电阻安装在光敏电阻安装套内以提高整个装置对光源追踪的灵敏度。通过控制系统的对信号的处理，无线遥控电机转动和停止，始终保证太阳能发电板近似正对太阳光源，提高发电效率。