DE102009020084A1

DE102009020084A1 - Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102009020084A1
Application number: DE102009020084A
Authority: DE
Inventors: Yi-Chieh Chang; Yarn-Chen Chen
Original assignee: Sunplus mMedia Inc
Current assignee: Sunplus mMedia Inc
Priority date: 2008-09-10
Filing date: 2009-05-06
Publication date: 2010-03-25
Also published as: US8129668B2; US8324547B2; TW201011240A; US20100059042A1; TWI369470B; US20120097214A1

Abstract

Es wird eine Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung mit einer Reflexionseinheit, einer Empfangseinheit, einer Steuerungsvorrichtung und einer Vielzahl von Fotosensoren bereitgestellt. Die Empfangseinheit wird verwendet, um das reflektierte Sonnenlicht zu empfangen, das durch die Reflexionseinheit reflektiert wurde. Die Empfangseinheit und die Reflexionseinheit sind einander zugewandt. Die Empfangseinheit ist angepasst, um sich entlang einer ersten Richtung zu bewegen. Gemäß der Position und der Zeit der Reflexionseinheit, steuert die Steuerungsvorrichtung einen Rotationswinkel eines Trägerelements und steuert eine erste Bewegungsposition der Empfangseinheit, die sich entlang der ersten Richtung bewegt, wobei das Trägerelement die Reflexionseinheit und die Empfangseinheit trägt. Die Fotosensoren werden verwendet, um das Sonnenlicht zu detektieren, das durch die Reflexionseinheit zur Empfangseinheit reflektiert wurde, und sind angepasst, um ein erstes Feedbacksignal auszugeben, um eine Richtung der Empfangseinheit zu kalibrieren, die der Reflexionseinheit zugewandt ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Folge- bzw. Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung, insbesondere auf eine Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung.
2. Beschreibung des verwandten Standes der Technik
Solarenergie ist eine erneuerbare und verschmutzungsfreie Energiequelle, und ist immer das Zentrum der Aufmerksamkeit während des Lösungsprozesses der gegenwärtigen Verschmutzungs- und Mangelprobleme der petrochemischen Energiequelle. Insbesondere hat ein Solarpanel eine fotovoltaische Zelle (PV-Zelle), und somit kann das Solarpanel die optische Energie direkt in elektrische Energie umwandeln. Aber gegenwärtig ist es ein sehr wichtiges Forschungsziel, wie man das Solarpanel dazu bringt, eine größere fotoelektrische Umwandlungseffizienz aufzuweisen.
Falls das Solarpanel zu jedem Zeitpunkt der Sonne zugewandt ist, wird allgemein gesagt, die fotoelektrische Umwandlungseffizienz eines herkömmlichen Solarpanels, der fest (unverändert) angebracht ist, stark verbessert und zwar um 25% bis zu 40%. Zusätzlich ist mit der Erdrotation die Bewegungsposition der Sonne jeden Tag von Ost nach West, und ein Neigungswinkel zwischen der Rotationsachse der Erde und der Ekliptik beträgt 23,5 Grad, so dass die Bewegungsposition der Sonne über das gesamte Jahr von Norden nach Süden ist. Wenn es demnach beabsichtigt ist, der Sonne exakt nachgeführt zu werden, um eine höhere fotoelektrische Umwandlungseffizienz zu erzielen, muss mindestens eine uni-axiale Solarnachführungs-vorrichtung verwendet werden, so dass das Solarpanel effizient der Sonne zugewandt ist.
Wenn das Sonnenlicht zusätzlich gebündelt wird, um die Intensität der Lichteinstrahlung auf das Solarpanel pro Flächeneinheit zu verbessern, kann die fotoelektrische Umwandlungseffizienz des Solarpanels gewaltig verbessert werden. In dem gegenwärtig gutbekannten Hochkonzentrationsfotovoltaiksolarpanelsystem (HCPV) wird die fotoelektrische Umwandlungseffizienz auf die Art und Weise von Bündelung des Sonnenlichts verbessert.
Allerdings wird der Betrieb der herkömmlichen Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung normalerweise durch Anwenden eines relativ komplizierten mechanischen Antriebs gesteuert und daher sind die Herstellungskosten erhöht und die Komplexität während des Betriebs ist erhöht, was die Funktionssicherheit mindert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Daher ist die vorliegende Erfindung auf eine Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gerichtet, die eine bevorzugte fotoelektrische Umwandlungseffizienz und einen relativ einfacheren Solarnachführungsmechanismus aufweist, unter Verringerung der Herstellungskosten.
Die vorliegende Erfindung ist ebenfalls auf eine Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gerichtet, die einen relativ gleichbleibenden mechanischen Ansteuerungsmechanismus während des Betriebs neben den zuvor genannten Wirksamkeiten aufweist.
Die vorliegende Erfindung ist weiter auf eine Solarbündelungsvorrichtung gerichtet, die einen einfacheren Solarbündelungsmechanismus und geringere Herstellungskosten aufweist.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung bereit, die eine Reflexionseinheit, eine Empfangseinheit, eine Steuerungsvorrichtung, und eine Vielzahl an Fotosensoren enthält. Die Reflexionseinheit reflektiert und bündelt Sonnenlicht. Die Empfangseinheit empfängt das Sonnenlicht, das durch die Reflexionseinheit reflektiert wurde. Die Empfangseinheit und die Reflexionseinheit sind einander zugewandt. Die Empfangseinheit ist angepasst, um sich entlang einer ersten Richtung zu bewegen. Die Steuerungsvorrichtung ist angepasst, um einen Rotationswinkel eines Trägerelements zu steuern, und um eine erste Bewegungsposition des Empfangselements entlang der ersten Richtung gemäß einer Position und einer Zeit der Reflexionseinheit zu steuern, wobei das Trägerelement die Reflexionseinheit und die Empfangseinheit trägt. Die Fotosensoren sind auf der Umgebung der Empfangseinheit platziert, z. B. Ecken oder umlaufende Kanten. Die Fotosensoren erfassen das Sonnenlicht, das durch die Reflexionseinheit zur Empfangseinheit reflektiert wurde, und sind angepasst, um ein erstes Feedbacksignal auszugeben, um eine Richtung der Empfangseinheit zu kalibrieren, die der Reflexionseinheit zugewandt ist.
Die vorliegende Erfindung stellt ebenfalls eine Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung bereit, die mehrere Reflexionseinheiten, eine Empfangseinheit, eine Steuerungseinheit, und mehrere Fotosensoren bereit. Die Reflexionseinheiten reflektieren und bündeln das Sonnenlicht, wobei jede Reflexionseinheit eine Reflexionsfläche enthält. Die Empfangseinheit empfängt das Sonnenlicht, das durch eine der Reflexionseinheiten reflektiert wurde, wobei die Empfangseinheit und eine der verschiedenen Reflexionseinheiten zu verschiedenen Zeiten einander zugewandt sind. Zusätzlich ist die Empfangseinheit eingerichtet, sich entlang einer ersten Richtung zu bewegen. Die Steuerungsvorrichtung ein angepasst, um einen Rotationswinkel der Empfangseinheit zu steuern, die einer der Reflexionseinheiten zugewandt ist, und um eine erste Bewegungsposition der Empfangseinheit zu steuern, die sich entlang der ersten Richtung gemäß Positionen der Reflexionseinheiten und der Zeit bewegen. Die Fotosensoren sind auf der Umgebung der Empfangseinheit platziert, z. B. Ecken oder umlaufende Kanten, wobei die Fotosensoren das Sonnenlicht detektieren bzw. erfassen, das durch eine der Reflexionseinheiten zu der Empfangseinheit reflektiert wurde, und sie sind angepasst, um ein erstes Feedbacksignal an die Steuerungsvorrichtung auszugeben, um eine Richtung der Empfangseinheit zu kalibrieren, die einer der Reflexionseinheiten zugewandt ist.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung bereit, die eine Reflexionseinheit, eine Empfangseinheit, eine Steuerungsvorrichtung, und eine Neigungserkennungsvorrichtung enthält. Die Reflexionseinheit reflektiert und bündelt Sonnenlicht und weist eine Reflexionsfläche auf. Die Empfangseinheit empfängt das Sonnenlicht, das durch die Reflexionseinheit reflektiert wurde und weist eine Empfangsfläche auf, wobei die Empfangseinheit und die Reflexionseinheit einander zugewandt sind. Die Steuerungsvorrichtung steuert einen Rotationswinkel der Reflexionseinheit gemäß einer Position und einer Zeit der Reflexionseinheit. Die Neigungserkennungsvorrichtung ist auf der Empfangseinheit angeordnet, um eine Neigungsrichtung der Reflexionseinheit zu erfassen, und ist angepasst, um ein erstes Feedbacksignal an die Steuerungsvorrichtung auszugeben, um eine Richtung der Reflexionseinheit zu kalibrieren, die dem Sonnenlicht zugewandt ist.
Die vorliegende Erfindung stellt weiter eine Solarbündelungsvorrichtung bereit, die eine Reflexionseinheit, mehrere Empfangseinheiten und ein Trägerelement umfasst. Die Reflexionseinheit reflektiert und bündelt Sonnenlicht und weist eine Reflexionsfläche auf. Von der Vielzahl von Empfangseinheiten hat jedes eine verschiedene Höhe, um jeweils Sonnenlicht zu empfangen, das durch die Reflexionseinheit zu verschiedenen Zeiten reflektiert wurde. Jede Empfangseinheit hat eine Empfangsfläche, wobei jede Empfangsfläche der Reflexionsfläche zugewandt ist. Das Trägerelement trägt die Reflexionseinheit und die Empfangseinheiten.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Steuerungsvorrichtung einen Echtzeittaktgeber (RTC), eine Mikrosteuereinheit (MCU), eine Speichereinheit, eine Folge- bzw. Nachführungssteuereinheit, eine erste Rotationssteuereinheit und eine Eingabe/Ausgabeeinheit. Der RTC ist angepasst, um ein Zeitsignal der Reflexionseinheit zu erzeugen. Die MCU erzeugt ein Steuersequenzsignal gemäß eines Positionssignals der Reflexionseinheit und des Zeitsignals. Die Speichereinheit speichert das Positionssignal und das Steuersequenzsignal. Die Nachführungssteuereinheit ist angepasst, um das Steuersequenzsignal anzunehmen, um jeweils die erste Bewegungsposition der Empfangseinheit zu steuern, die sich entlang der ersten Richtung bewegt, und um die erste Richtung der Empfangseinheit zu steuern. Die erste Rotationssteuereinheit ist angepasst, um die erste Steuersequenz anzunehmen, um den Rotationswinkel des Trägerelements zu steuern, das die Reflexionseinheit und die Empfangseinheit verbindet. Die Eingabe/Ausgabeeinheit ist angepasst, um das erste Feedbacksignal der Fotosensoren zu liefern, um die Richtung der Empfangseinheit zu kalibrieren, die der Reflexionseinheit zugewandt ist.
Zusammenfassend ist die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung angepasst, um die Empfangseinheit zu steuern, sich entlang einer ersten Richtung zu bewegen, um das Sonnenlicht zu empfangen, das durch die Reflexionseinheit reflektiert und gebündelt worden ist, und um den Rotationswinkel das Trägerelement, das die Reflexionseinheit und die Empfangseinheit verbindet, gemäß der Position und der Zeit der Reflexionseinheit zu steuern, so dass die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung eine bevorzugte fotoelektrische Umwandlungseffizienz und einen dreidimensionalen Solarnachführungsmechanismus aufweist.
Zusätzlich kann die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung weiter mehrere Reflexionseinheiten verwenden, die Empfangseinheit steuern, um sich entlang einer ersten Richtung zu bewegen und den Rotationswinkel der Empfangseinheit, die einer der Vielzahl von Reflexionseinheiten zugewandt ist, gemäß der Positionen und der Zeiten der Reflexionseinheiten steuern, so dass die Empfangseinheit das Sonnenlicht empfangen kann, das durch die Reflexionseinheiten in jedem Moment zu verschiedenen Zeiten reflektiert wurde, um somit einen einfachen Nachführungsmechanismus zu erzielen. Anders gesagt, hat die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung einen einfacheren Solarnachführungsmechanismus und eine gleichbleibende mechanische Betätigung. Zusätzlich stellt die vorliegende Erfindung auch ein Solar-Nachführungs- und
Bündelungsverfahren mit zuvor genannten Wirksamkeiten bereit
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die begleitenden Zeichnungen sind eingeschlossen, um ein weitergehendes Verständnis der Erfindung bereitzustellen und sind eingeschlossen in und bilden einen Teil dieser Beschreibung. Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung, der Erklärung der Prinzipien der Erfindung.
1A ist eine schematische Seitenansicht einer Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
1B ist eine schematische Ansicht, in der die Reflexionseinheit von 1A Sonnenlicht auf eine Empfangseinheit reflektiert.
1C ist ein systematisches Blockdiagramm der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung von 1A.
2A bis 2C sind Ablaufdiagramme von Verfahren bzw. Prozessen einer Betätigung bzw. Stellbewegung der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung von morgens bis mittags.
2D bis 2E sind Ablaufdiagramme von Prozessen der Betätigung der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung von mittags bis nachmittags.
3A ist eine schematische Ansicht der Betätigung der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung im Frühling und Herbst.
3B ist eine schematische Ansicht der Betätigung der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung im Winter.
4 ist eine schematische Ansicht der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß eines anderen Implementierungsaspekts der vorliegenden Erfindung.
4A ist eine schematische Ansicht einer Neigungserkennungsvorrichtung von 4.
4B ist eine schematische Ansicht einer anderen Neigungserkennungsvorrichtung von 4.
5 ist ein Blockablaufdiagramm von Prozessen eines Solar-Nachführungs- und Bündelungsverfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6A ist eine schematische Seitenansicht der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6B ist eine schematische Seitenansicht der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß eines anderen Implementierungsaspektes.
6C ist ein systematisches Blockdiagramm einer Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung von 6A oder 6B.
7A ist eine schematische Seitenansicht der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7B ist ein schematisches Blockdiagramm der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung von 7A.
8A ist eine schematische Ansicht, in der die Reflexionseinheit das Sonnenlicht zu der Empfangseinheit in einem Zeitbereich am Morgen reflektiert.
8B ist eine schematische Ansicht, in der die Reflexionseinheit das Sonnenlicht zu der Empfangseinheit in einem Zeitbereich am Nachmittag reflektiert.
8C ist eine schematische Ansicht, in der die Reflexionseinheit das Sonnenlicht zu der Empfangseinheit an einem Sommermittag reflektiert.
8D und 8E sind schematische Ablaufdiagramme, in denen ein Rotationswinkel der Reflexionseinheit eingestellt wird, um das Sonnenlicht zur Empfangseinheit an einem Wintermittag zu reflektieren.
9A ist eine schematische Ansicht, in der eine Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung das Sonnenlicht an einem Sommermittag reflektiert.
9B ist eine schematische Ansicht, in der eine Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung das Sonnenlicht an einem Wintermittag reflektiert.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es wird nun detailliert Bezug auf die vorliegenden Ausführungsformen der Erfindung genommen, von denen Beispiele in den begleitenden Zeichnungen veranschaulicht sind. Wo immer es möglich ist, werden gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen und der Beschreibung verwendet, um auf gleiche oder ähnliche Teile Bezug zu nehmen.
[Erste Aüsführungsform]
1A ist eine schematische Seitenansicht einer Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bezugnehmend auf 1A umfasst eine Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 100 dieser Ausführungsform eine Reflexionseinheit 110, eine Empfangseinheit 120, eine Steuerungsvorrichtung 130, und mehrere Fotosensoren 140. Die Reflexionseinheit 110 reflektiert und bündelt Sonnenlicht 110a. Die Empfangseinheit 120 empfängt das Sonnenlicht 110a, das durch die Reflexionseinheit 110 reflektiert wurde. Die Empfangseinheit 120 und die Reflexionseinheit 110 sind einander zugewandt positioniert, und die Empfangseinheit 120 ist angepasst, um sich entlang einer ersten Richtung 122 zu bewegen, wie in 1A gezeigt ist.
Bezugnehmend auf 1A steuert die Steuerungsvorrichtung 130 einen Rotationswinkel 152 eines Trägerelements 150 und steuert eine erste Bewegungsposition 122a der Empfangseinheit 120, die sich entlang der ersten Richtung 122 bewegt, gemäß einer Position und einer Zeit der Reflexionseinheit 110. Das Trägerelement trägt die Reflexionseinheit 110 und die Empfangseinheit 120. Die Fotosensoren 140 sind in der Umgebung 120a der Empfangseinheit 120 positioniert, z. B. in Ecken oder umlaufenden Rändern. Die Fotosensoren 140 detektieren bzw. erfassen das Sonnenlicht 110a, das durch die Reflexionseinheit 110 zu der Empfangseinheit 120 reflektiert wurde, und sind angepasst, um ein erstes Feedbacksignal 142 an die Steuerungsvorrichtung 130 auszugeben, um eine Richtung der Empfangseinheit 120 zu kalibrieren, die der Reflexionseinheit 110 zugewandt ist.
In dieser Ausführungsform berechnet die Steuerungsvorrichtung 130 die gegenwärtige Position der Sonne gemäß der Position und der Zeit der Reflexionseinheit 110, um somit direkt die Rotation der Reflexionseinheit 110 und der Empfangseinheit 120 durch die erste Rotationssteuereinheit 135 zu steuern, und um die Empfangseinheit 120 zu steuern, damit sie sich entlang der ersten Richtung 122 bewegt, so dass die Reflexionseinheit 110 das Sonnenlicht 110a effektiv auf die Empfangseinheit 120 zu reflektieren. Anders gesagt, hat die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 100 dieser Ausführungsform einen dreidimensionalen Betätigungsmechanismus um der Sonne omnidirektional zu n.
In dieser Ausführungsform kann zusätzlich zum Reflektieren des Sonnenlichts 110a, die Reflexionseinheit 110 des Weiteren das Sonnenlicht 110a auf die Empfangseinheit 120 bündeln. Anders gesagt, kann die Reflexionseinheit 110 die Intensität des Lichts verbessern, das von der Empfangseinheit 120 pro Einheitsbereich empfangen wird, so dass die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 100 eine bevorzugte fotoelektrische Umwandlungseffizienz aufweist. Zusätzlich sind in der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 100 des Weiteren Fotosensoren 140 auf der Empfangseinheit 120 positioniert, um damit die Richtung der Empfangseinheit 120 zu kalibrieren, die der Reflexionseinheit 110 zugewandt ist. Auf diese Weise kann die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 100 exakter der Sonne folgen, wobei die Gesamtleistung verbessert wird.
Im Folgenden werden Verbindungsbeziehungen von verschiedenen Elementen und der Betätigungsmechanismus der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 100 dieser Ausführungsform detailliert beschrieben.
1B ist eine schematische Ansicht, in der die Reflexionseinheit von 1A Sonnenlicht auf eine Empfangseinheit reflektiert. Bezugnehmend auf 1A und 1B weist die Reflexionseinheit 110 dieser Ausführungsform mehrere Reflexionsspiegeln 112 auf, und jeder Reflexionsspiegel 112 ist angepasst, um das Sonnenlicht 110a auf die Empfangseinheit 120 zu reflektieren.
Insbesondere kann die Reflexionseinheit 110 verschiedene Implementierungen aufweisen, so dass jeder Reflexionsspiegel 112 der Reflexionseinheit 110 das Sonnenlicht 110a auf die Empfangseinheit 120 reflektieren kann. Wenn zum Beispiel eine Fläche der Reflexionseinheit 110 eine Ebene ist, und die Vielzahl von Reflexionsspiegeln 112 auf der Fläche positioniert ist, ist die Vielzahl von Reflexionsspiegeln 112 angepasst, um verschiedene Neigungswinkel (nicht gezeigt) aufzuweisen, so dass jeder Reflexionsspiegel 112 das Sonnenlicht 11a auf die Empfangseinheit 120 reflektieren kann. Alternativ dazu ist die Fläche der Reflexionseinheit 120 eine gekrümmte Fläche (z. B. eine gekrümmte Fläche in Form eines konkaven Spiegels), und die Vielzahl von Reflexionsspiegeln 112 ist auf der gekrümmten Fläche positioniert, um somit das Sonnenlicht 110a auf die Empfangseinheit 120 zu reflektieren. Zusätzlich können gemäß verschiedener Anforderungen der Benutzer, die Reflexionsspiegel 112 andere Positionierungsarten und Design-Arten annehmen, die vorhergehende Beschreibung ist nur beispielhaft anstatt der vorliegenden Erfindung beschränkend. In dieser Ausführungsform reflektieren die Refllexionsspiegel 112 das Sonnenlicht 110a auf die Empfangseinheit 120 und der Gesamtbereich der Reflexionsspiegel 112 ist größer als der Erkennungsbereich der Empfangseinheit 120, und somit wird die Intensität des Lichts durch die Empfangseinheit 120 pro Einheitsbereich erkannt.
In dieser Ausführungsform kann der Reflexionsspiegel 112 ein ebener Spiegel sein, wie in 1B gezeigt ist. In einer Ausführungsform kann der Reflexionsspiegel 112 auch ein konkaver Spiegel sein, in dem die Art der Positionierung des konkaven Spiegels auf der Reflexionseinheit 110 z. B. das zuvor genannte Konzept verwendet; somit wird es hier nicht mehr wiederholt. In einer anderen Ausführungsform kann die Reflexionseinheit 110 ein konkave Spiegel sein, wobei der konkave Spiegel angepasst ist, um das Sonnenlicht 110 auf die Empfangseinheit 120 zu reflektieren und zu bündeln.
Bezugnehmend auf die 1A und 1B kann die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 100 durch die externe Umwelt beeinflusst werden, z. B. Wind oder Erschütterung, was zu einer Abweichung und einem Fehler der Richtung der Empfangseinheit 120, die der Reflexionseinheit 110 zugewandt ist, führen kann, womit die Intensität des Lichts beeinflusst wird, das durch die Empfangseinheit 120 pro Einheitsbereich empfangen wird. Um die zuvor genannte Situation zu vermeiden ist die Vielzahl von Fotosensoren 140 in der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 100 an den Ecken der Empfangseinheit 120 positioniert, um die Richtung der Empfangseinheit 120, die der Reflexionseinheit 110 zugewandt ist, zu erkennen und zu kalibrieren, wie in den 1A und 1B gezeigt ist. Alternativ dazu können die Fotosensoren jeweils um die Empfangseinheit 120 herum positioniert werden, z. B. symmetrisch an den vier Rändern bzw. Kanten.
Insbesondere messen die Fotosensoren 140 die Lichtintensitätsverteilung des Sonnenlichts 110a, die auf die Empfangseinheit 120 abgestrahlt wird, um somit zu erkennen, ob die Richtung der Empfangseinheit 120, die der Reflexionseinheit 110 zugewandt ist, gemäß der Lichtintensitätsverteilung kalibriert ist, oder nicht. In dieser Ausführungsform können die Fotosensoren 140 an den vier Ecken der Empfangseinheit 120 positioniert werden, wie in 1A oder 1B gezeigt ist. Wenn die vier Fotosensoren 140 den gleichen Lichtintensitätswert messen, deutet dies darauf hin, dass die Empfangseinheit 120 wirksam bzw. effektiv der Reflexionseinheit 110 zugewandt ist. Im gegenteiligen Fall deutet dies darauf hin, dass die Empfangseinheit 120 kalibriert wird, um der Reflexionseinheit 110 zugewandt zu werden. Anders gesagt, wenn die vier Fotosensoren 140 verschiedene Lichtintensitätswerte messen, ist es nötig, die Richtung der Empfangseinheit 120, die der Reflexionseinheit 110 zugewandt ist, geeignet einzustellen, bis die Lichtintensitätswerte, die durch die vier Fotosensoren 140 detektiert werden, gleich groß sind. In dieser Ausführungsform kann die Richtung der Empfangseinheit 120, die der Reflexionseinheit 110 zugewandt ist, kalibriert und eingestellt werden durch Einstellen der Empfangseinheit 120, um sich in eine erste Richtung 122 zu bewegen, oder durch Einstellen des Rotationswinkels 152 des Trägerelements 150.
In dem zuvor genannten Implementierungsbeispiel sind die Fotosensoren 140 and den vier Ecken der Empfangseinheit 120 positioniert. Allerdings können gemäß dem Design und den Anforderungen des Benutzers die Fotosensoren 140 auch auf anderen Positionen der Empfangseinheit 120 positioniert werden, und das zuvor genannte ist nur eine beispielhafte Beschreibung. Vorzugsweise können die Fotosensoren 140 symmetrisch in Paaren auf der Empfangseinheit 120 angeordnet sein.
In dieser Ausführungsform kann die Empfangseinheit 120 eine fotoelektrische Einheit sein, die angepasst ist, um das Sonnenlicht 110a in elektrische Energie umzuwandeln. Die fotoelektrische Einheit kann zum Beispiel ein Solarpanel oder andere geeignete fotoelektrische Vorrichtungen sein. In dieser Ausführungsform als Implementierungsbeispiel ist die fotoelektrische Einheit des Solarpanels, ist aber nicht darauf beschränkt.
In einem anderen Implementierungsaspekt kann die Empfangseinheit 120 eine fotothermische Einheit sein, die angepasst ist, um das Sonnenlicht 110a in thermische Energie umzuwandeln. Die fotothermische Einheit kann zum Beispiel eine Heizvorrichtung sein. In einem Implementierungsaspekt verwendet die Heizvorrichtung z. B. Wasser als Medium. Das heißt, wenn das Sonnenlicht 110a auf das Wasser einstrahlt, sind die Wassermoleküle angepasst, die Energie des Sonnenlichts 110a aufzunehmen, so dass die Wassertemperatur steigt. Dementsprechend, je dichter das Sonnenlicht 110a auf das Wasser einstrahlt, desto höher ist die Energie, die die Wassermoleküle gewinnen, und desto höher ist die Wassertemperatur.
Zusätzlich dazu ist 1C ein systematisches Blockdiagramm der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung von 1A. Bezugnehmend auf 1A und 1C enthält die Steuerungsvorrichtung 130 in dieser Ausführungsform einen Echtzeittaktgeber (RTC) 131, eine Mikrosteuereinheit (MCU) 132, eine Speichereinheit 133, eine Nachführungssteuereinheit 134, eine erste Rotationssteuereinheit 135 und eine Eingabe/Ausgabe-Einheit 136.
In dieser Ausführungsform ist der RTC 131 angepasst, um ein Zeitsignal der Reflexionseinheit 110 zu erzeugen und das Zeitsignal kann an die MCU 132 oder die Speichereinheit 133 geliefert werden. Die MCU 132 erzeugt ein Steuersequenzsignal gemäß eines Positionssignals der Reflexionseinheit 110 und dem Zeitsignal, das Positionssignal kann durch die MCU 132 oder durch einen externen Positionierungsgenerator (nicht gezeigt) erzeugt werden, und wird an die MCU 132 geliefert. Das Positionssignal ist eines, das aus einem Längensignal, einem Breitensignal und einem Höhensignal der Reflexionseinheit 11 oder einer Kombination daraus ausgewählt ist.
Zusätzlich dazu speichert die Speichereinheit 133 das Positionssignal, das Zeitsignal und das Steuersequenzsignal. In einer Ausführungsform liefert die Speichereinheit 133 das Steuersequenzsignal an die Nachführungssteuereinheit 134. In dieser Ausführungsform ist die Nachführungssteuereinheit 134 angepasst, um das Steuersequenzsignal aufzunehmen, um die erste Richtungsposition 122a der Empfangseinheit 120 anzusteuern, um sich entlang einer ersten Richtung 122 zu bewegen, und um die Richtung der Empfangseinheit 120 zu steuern, die der Reflexionseinheit 110 zugewandt ist. Die erste Rotationssteuereinheit 135 ist angepasst, um das Steuersequenzsignal aufzunehmen, um den Rotationswinkel 152 des Trägerelements 150 zu steuern. Das Trägerelement 150 verbindet die Reflexionseinheit 110 und die Empfangseinheit 120, wie in 1A oder 1B gezeigt ist. Die Eingabe/Ausgabeeinheit 136 ist angepasst, um das erste Feedbacksignal 142 des Fotosensors 140 zu liefern, um die Richtung der Empfangseinheit 120 zu kalibrieren, die der Reflexionseinheit 110 zugewandt ist.
Hinsichtlich des zuvor genannten sagt die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 100 dieser Ausführungsform die momentane Position der Sonne gemäß deren Position und Zeit vorher, und die Reflexionseinheit 110 reflektiert und bündelt das Sonnenlicht 110a auf die Empfangseinheit 120. Zusätzlich wird durch das erste Feedbacksignal 142 des Fotosensors 140 bestimmt, ob die Richtung der Empfangseinheit 120, die der Reflexionseinheit 110 zugewandt ist kalibriert wird, oder nicht, so dass die Empfangseinheit 120 kalibriert werden kann, um sich der Reflexionseinheit 110 zuzuwenden. In dieser Ausführungsform ist die Richtung der Reflexionseinheit 110, die der Sonne zugewandt ist, eine feste Richtung, in der die Richtung als Normalenvektor auf der Reflexionsfläche der Reflexionseinheit 110 definiert ist, und die Positionen der Sonne sind zu verschiedenen Zeiten verschieden.
Zusätzlich sind die Positionen der Reflexionseinheit 110, die das Sonnenlicht 110a bündelt, zu verschiedenen Zeiten mit der Veränderung des Sonnenstandes verschieden. Um die Empfangseinheit 120 dazu zu bringen, die bevorzugte Lichtintensität pro Einheitsbereich zu empfangen, ist die Empfangseinheit 120 angepasst, um sich entlang einer ersten Richtung 122 zu verschiedenen Zeiten zu bewegen, um das reflektierte und gebündelte Sonnenlicht 110a zu empfangen. In dieser Ausführungsform ist die erste Richtung 122 eine vertikale Richtung. In einer anderen Ausführungsform kann die erste Richtung 122 auch eine Richtung mit Neigungswinkel bezüglich einer horizontalen Richtung sein, wobei der Neigungswinkel von der Form des Trägerelements abhängig ist.
In dieser Ausführungsform enthält die Steuerungsvorrichtung 130 weiter eine Datenübertragungsvorrichtung 137, wie in 1C gezeigt ist. Die Datenübertragungsvorrichtung 137 ist angepasst, um das Positionssignal auf die Steuerungsvorrichtung 130 zu laden. Zusätzlich kann die Datenübertragungsvorrichtung 137 z. B. eine Vorrichtung eines seriellen Anschlusses oder eine Vorrichtung eines parallelen Anschlusses sein, ohne darauf beschränkt zu sein. In einer anderen nicht-gezeigten Ausführungsform kann die Datenübertragungsvorrichtung 137 z. B. eine Vorrichtung eines seriellen Anschlusses mit drahtloser Datenübertragung, z. B. eine Plug-And-Plag-Vorrichtung mit Bluetooth-Übertragung oder eine Plug-And-Plag-Vorrichtung mit Infrarotübertragung sein.
In dieser Ausführungsform enthält die Steuerungsvorrichtung 130 weiter einen GPS-Empfänger bzw. Empfänger für das Globale Positionierungs-System. 138a oder einen Rundfunksystemempfänger 138b, wie in 1C gezeigt ist. Insbesondere empfangen der GPS-Empfänger 138a oder der Rundfunksystemempfänger 138b ein externes Frequenzsmodulations-(FM)-Signal oder ein GPS-Rundfunksignal, um somit das Zeitsignal des RTC 131 einzustellen oder zu kalibrieren. Der Rundfunksystemempfänger 138b kann ein FM-Rundfunksystemempfänger sein.
Um die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 100 dazu zu bringen, jeden Tag einen bevorzugten Nachführungs- bzw. Folge- und Bündelungsmechanismus aufzuweisen, wird der Betätigungsmechanismus an diesem Tag detailliert beschrieben.
Die 2A bis 2C sind Ablaufdiagramme von Verfahren bzw. Prozessen einer Betätigung der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung von morgens bis mittags. Zunächst wird auf 2A Bezug genommen, wobei die Reflexionseinheit 110 gemäß der Position und der Zeit der Reflexionseinheit 110, eine der Sonne 101 zugewandte Richtung aufweist, in der die Richtung eine feste Richtung ist. Das heißt, dass die Reflexionseinheit 110 fest auf dem Trägerelement 150 befestigt ist. Zusätzlich steuert die Steuerungsvorrichtung 130 gemäß der Position und der Zeit der Reflexionseinheit 110 die Empfangseinheit 120, um sich entlang einer ersten Richtung 122 zu bewegen, z. B. bewegt sich die Empfangseinheit 120 in eine erste Bewegungsposition 122a, um das Sonnenlicht 110a zu empfangen, das durch die Reflexionseinheit 110 zu dieser Zeit reflektiert wird.
Als nächstes wird auf 2B Bezug genommen, wobei die Position der Sonne 101 im Laufe der Zeit langsam aufsteigt. In 2B wird die Richtung der Reflexionseinheit 110, die der Sonne 101 zugewandt ist nicht mit dem Aufsteigen der Sonne verändert (da die Reflexionseinheit 110 fest auf dem Trägerelement befestigt ist). Daher ändert sich gemäß dem optischen Reflexionsgesetz ein Neigungswinkel (nicht gezeigt) des Sonnenlichts 110a schräg zur Reflexionseinheit 110 mit der Zeit. Auf diese Weise bewegt die Steuerungseinheit 130 die Reflexionseinheit 120 zur ersten Position 122b, um das Sonnenlicht 110a gemäß dem Stand der Sonne 101 zu verschiedenen Zeiten zu empfangen, das durch die Reflexionseinheit 110 reflektiert wurde, wie in 2B gezeigt ist, und die erste Bewegungsposition 122b ist niedriger als die erste Bewegungsposition 122a.
Bezugnehmend auf 2C befindet sich dann mittags die Sonne 101 am höchsten Punkt an diesem Tag. Auf ähnliche Weise, wie die Reflexionseinheit 110 fest auf dem Trägerelement 150 befestigt ist, ist die Empfangseinheit 120 angepasst, sich in die erste Bewegungsposition 122c zu bewegen, um das Sonnenlicht 110a zu empfangen, das durch die Reflexionseinheit 110 reflektiert wurde. Die Art der Bewegung der Empfangseinheit 120 wird durch die Steuerungsvorrichtung 130 gesteuert, und die detaillierte Beschreibung ist zuvor genannt worden, so dass sie hier nicht wiederholt wird. Es muss beachtet werden, dass die erste Bewegungsposition 122c niedriger ist, als die erste Bewegungsposition 122b.
Hinsichtlich der vorherigen Ausführungen, steuert die Steuerungsvorrichtung 130 die Empfangseinheit 120 von morgens bis mittags, damit sie sich entlang einer ersten Richtung 122 bewegt (d. h. sich entlang einer Richtung von der ersten Bewegungsposition 122a zur ersten Bewegungsposition 122b und dann zur ersten Bewegungsposition 122c bewegt), um somit das Sonnenlicht 110, das durch die Reflexionseinheit 110 zu verschiedenen Zeiten reflektiert wurde, zu empfangen. In dieser Zeitspanne fällt die Empfangseinheit 120 im Laufe der Zeit langsam, so dass die Empfangseinheit 110 die bevorzugte Lichtintensität pro Einheitsbereich zu verschiedenen Zeiten empfangen kann. Daher hat die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 100 eine bevorzugte fotoelektrische Umwandlungseffizienz.
Die 2D bis 2E sind zusätzlich Ablaufdiagramme von Prozessen der Betätigung der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung von mittags bis nachmittags. In 2C, nach dem Mittag, kann man erkenne, dass sich die Sonne 101 an der Rückseite der Reflexionseinheit 110 befindet, und zu dieser Zeit kann die Reflexionseinheit 110 das Sonnenlicht 110a nicht auf die Empfangseinheit 120 reflektieren. Daher ist die Steuerungsvorrichtung 130 angepasst, die erste Rotationssteuereinheit 135 (wie in 1A oder 1B gezeigt ist) zu steuern, so dass sie das Trägerelement 150, das die Reflexionseinheit 110 mit der Empfangseinheit 120 verbindet, zu rotieren bzw. zu drehen, so dass die Reflexionseinheit 110 und die Empfangseinheit 120 sich gleichzeitig um einen Winkel drehen können und die Reflexionseinheit 110 wieder der Sonne zugewandt ist, und damit das Sonnenlicht 110a auf die Empfangseinheit 120 reflektieren und bündeln kann. Die Empfangseinheit 120 ist angepasst, um durch die Steuerungseinheit 130 gesteuert zu werden, damit sie sich zur ersten Bewegungsposition 122d bewegt, wie in 2D gezeigt ist.
Bezugnehmend auf 2E sind die Neigungswinkel des Sonnenlichts 110a schräg zur Reflexionseinheit 110 verschieden mit den verschiedenen Sonnenständen, wenn sich die Sonne langsam vom höchsten Punkt am Mittag herabsinkt, und auf diese Weise ist die Steuereinheit 130 angepasst, um die Empfangseinheit 120 zur ersten Bewegungsposition 122e zu bewegen, um das Sonnenlicht 110a zu empfangen, das durch die Reflexionseinheit 110 reflektiert und gebündelt wurde, wie in 2E gezeigt ist. Anders gesagt gemäß dem optischen Reflexionsgesetz ist es intuitiv bekannt, dass die erste Bewegungsposition 122e höher ist als die erste Bewegungsposition 122d, wie in den 2D und 2E gezeigt ist. Daher, von mittags bis nachmittags, ist die Empfangseinheit 120 angepasst, um sich entlang einer Richtung von der ersten Bewegungsposition 122d zur ersten Bewegungsposition 122e zu bewegen (d. h. die Empfangseinheit 120 erhebt sich langsam), um somit das Sonnenlicht 110a zu empfangen, das durch die Reflexionseinheit 120 zu verschiedenen Zeiten reflektiert und gebündelt wurde.
Zusammenfassend steuert die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 100 die Empfangseinheit 120, damit sie sich entlang der ersten Richtung 122 bewegt, um das Sonnenlicht 110a zu empfangen, das durch die Reflexionseinheit 110 in den beiden Zeiträumen vor Mittag und nach Mittag an diesem Tag reflektiert wurde, und dreht das Trägerelement 150, das die Reflexionseinheit 110 und die Empfangseinheit 120 verbindet, durch die erste Rotationssteuereinheit 135. Daher kann die Reflexionseinheit 110 das Sonnenlicht 110a kontinuierlich während verschiedener Zeiträume reflektieren und das Sonnenlicht 110a auf die Empfangseinheit 120 nur durch einmaliges Drehen der gesamten Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 100 bündeln, so dass die Empfangseinheit 110 kontinuierlich die bevorzugte Lichtintensität pro Einheitsbereich empfangen kann, wobei die fotoelektrische Umwandlungseffizienz der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung verbessert wird.
Zusätzlich beträgt ein Neigungswinkel zwischen der Erdrotationsachse und der Ekliptik 23,5 Grad, so dass die höchsten Sonnenstände zu verschiedenen Jahreszeiten unterschiedlich sind. Wenn z. B. die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 100 auf der Position 23,5 Grad nördlicher Breite positioniert ist, strahlt die Sonne im Sommer direkt auf die Position 23,5 Grad nördliche Breite ab, so dass die höchste Position der Sonne im Sommer direkt über der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung ist, und die Sonne sich entlang der richtigen Ost-Richtung erhebt und entlang der richtigen West-Richtung sinkt. Im Frühling und Herbst strahlt die Sonne direkt auf den Äquator ein, so dass der höchste Sonnenstand im Frühling und Herbst niedriger ist als der höchste Sonnenstand im Sommer, und die Sonne erhebt sich entlang der Südost-Richtung und sinkt entlang der Südwest-Richtung.
Daher werden folgend Betätigungsmechanismen in verschiedenen Jahreszeiten detailliert beschrieben, um die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 100 zu veranlassen, einen bevorzugten Nachführungs- bzw. Folge- und Bündelungsmechanismus während des gesamten Jahres aufzuweisen, wobei die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 100 z. B. an der Position 23,5 Grad nördlicher Breite positioniert ist, ohne darauf beschränkt zu sein.
3A ist eine schematische Ansicht der Betätigung der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung im Frühling und Herbst und 3B ist eine schematische Ansicht der Betätigung der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung im Winter. Bezugnehmend auf 3A erhebt sich die Sonne im Frühling und Herbst entlang der Südost-Richtung und sinkt entlang der Südwest-Richtung. Demnach ist vom Morgen bis zum Mittag die Reflexionseinheit 110 angepasst, um der Richtung 23,5 Grad Südost zugewandt zu sein. Das heißt, die erste Rotationssteuereinheit 135 ist angepasst, um das Trägerelement 150 zu drehen, um die Reflexionseinheit 110 zu veranlassen, sich der Richtung 23,5 Grad Südost zuzuwenden, wie in 3A gezeigt ist. Von Mittag bis Nachmittag ist die erste Rotationssteuereinheit 135 angepasst, um die Reflexionseinheit 110 zu veranlassen, der Richtung 23,5 Grad Südwest zugewandt zu sein, wie in 3B gezeigt ist, so dass das Sonnenlicht 110a auf die Empfangseinheit 120 reflektiert werden kann.
Zusätzlich bezugnehmend auf 3B erhebt sich die Sonne entlang der Südost-Richtung und sinkt entlang der Südwest-Richtung im Winter. Demnach ist vom Morgen bis zum Mittag die Reflexionseinheit 110 angepasst, um der Richtung 47 Grad Südost zugewandt zu sein, um der Sonne 101 zugewandt zu sein. Das heißt, die erste Rotationssteuereinheit 135 ist angepasst, um das Trägerelement 150 zu drehen, um die Reflexionseinheit 110 zu veranlassen, sich der Richtung 47 Grad Südost zuzuwenden, wie in 3B gezeigt ist. Von Mittag bis Nachmittag ist die erste Rotationssteuereinheit 135 angepasst, um das Trägerelement 150 nach 47 Grad Südwest zu drehen, d. h. die Reflexionseinheit 110 wird dazu veranlasst, der Richtung 47 Grad Südwest zugewandt zu sein, wie in 3B gezeigt ist. Im Winter erhebt sich die Sonne und sinkt relativ entlang des Südens, so dass zusätzlich zur einmaligen Drehung bzw. Rotation des Trägerelements 150, um die Reflexionseinheit 110 zu veranlassen sich am Mittag 47 Grad Südost zuzuwenden, kann die erste Rotationssteuereinheit 135 das Trägerelement 150 weiter drehen, um die Reflexionseinheit 110 zu veranlassen sich geradewegs dem Süden zuzuwenden und als nächstes dreht sich das Trägerelement 150, um die Reflexionseinheit 110 zu veranlassen sich 47 Grad Südost zuzuwenden, wie in 3B gezeigt ist.
Hinsichtlich der vorherigen Ausführungen zusätzlich zum Veranlassen der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 100 der Sonne während verschiedener Zearäume zu n, kann die erste Rotationssteuereinheit 135 während des gesamten Jahres durch verschiedene Rotationswinkel der Sonne weiter folgen, so dass die Empfangseinheit 120 die bevorzugte Lichtintensität pro Einheitsjahr während des gesamten Jahres aufweisen kann.
Es muss beachtet werden, dass die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 100 Als Beispiel an der Position 23,5 Grad nördlicher Breite platziert ist, um somit die Betätigungsarten der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 100 zu verschiedenen Jahreszeiten zu beschreiben. Aber Fachleute können wissen, dass die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 100 der vorliegenden Erfindung an anderen Breitengraden und Positionen verwendet werden kann.
Zusätzlich ist 4 eine schematische Ansicht der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß eines anderen Implementierungsaspekts der vorliegenden Erfindung. Bezugnehmend auf 4 ist eine Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 100' ähnlich zu der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 100, die gleichen Elemente sind durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet und die gleichen Teile werden nicht wiederholt. Der Unterschied zwischen diesen beiden ist, dass die Steuerungsvorrichtung weiter eine zweite Rotationssteuereinheit 160 enthält, wie in 4 gezeigt ist. Die zweite Rotationssteuereinheit 160 ist angepasst, um das Steuersequenzsignal anzunehmen, um den Rotationswinkel 162 der Reflexionseinheit 110 zu steuern.
Zusätzlich enthält die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 100' weiter eine Neigungserkennungsvorrichtung 170, wie in 4 gezeigt ist. Die Neigungswinkelerkennungsvorrichtung 170 ist an der Reflexionseinheit 110 positioniert, um eine Neigungsrichtung (nicht gezeigt) der Reflexionseinheit 110 zu erkennen bzw. zu detektieren. Zusätzlich ist die Neigungserkennungsvorrichtung 170 angepasst, um ein zweites Feedbacksignal 172 an die Steuerungsvorrichtung 130 auszugeben, um die Richtung der Reflexionseinheit 110 gemäß der Neigungsrichtung zu kalibrieren, die der Sonne zugewandt ist. Das heißt, die Steuerungsvorrichtung 130 bestimmt, ob die Richtung der Reflexionseinheit 110, die der Sonne zugewandt ist und durch die Steuerungsvorrichtung 130 gesteuert wird, gemäß der Neigungsrichtung kalibriert wird, oder nicht, und kalibriert die Richtung.
4A ist eine schematische Ansicht einer Neigungserkennungsvorrichtung von 4, und 4B ist eine schematische Ansicht einer anderen Neigungserkennungsvorrichtung von 4. Bezugnehmend auf 4A enthält die Neigungserkennungsvorrichtung 170 in dieser Ausführungsform einen ersten Aufnahmebereich 176 entlang einer ersten Richtung 174 und ein erstes Bewegungselement 176a, das in dem ersten Aufnahmebereich 176 positioniert ist. Das erste Bewegungselement 176a bewegt sich entlang der zweiten Richtung 174. Mehrere erste Messelemente 176b sind im ersten Aufnahmebereich 176 positioniert. Die ersten Messelemente 176b messen eine zweite Bewegungsposition des ersten Bewegungselements 176a. In dieser Ausführungsform ist der Aufnahmebereich 176 ein Bogen, und die ersten Messelemente 176b sind einheitlich in dem ersten Aufnahmebereich 176 positioniert, wie in 4A gezeigt ist. Die Neigungserkennungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist ein Beispiel und Fachleute sollten wissen, dass andere Arten von Neigungserkennungsvorrichtungen auch in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, z. B. ein G-Sensor.
Insbesondere wenn die Reflexionseinheit 110 entlang der zweiten Richtung 174 geneigt ist, wird das erste Bewegungselement 176a durch die Erdgravitation beeinflusst, so dass sich zu dieser Zeit das erste Bewegungselement 176a im ersten Aufnahmebereich 176 bewegt, die ersten Messelemente 176b sind angepasst um die zweite Bewegungsposition des ersten Bewegungselements 176a zu messen, um somit einen ersten Neigungswinkel der Reflexionseinheit 110 entlang der zweiten Richtung 174 durch Umformung zu erzielen. In dieser Ausführungsform kann die zweite Richtung 174 eine Ost-Nach-West-Richtung sein.
Zusätzlich enthält die Neigungserkennungsvorrichtung 170 weiter einen zweiten Aufnahmebereich 178, der sich entlang einer dritten Richtung 175 erstreckt und ein zweites Bewegungselement 178a, das in dem zweiten Aufnahmebereich 178 positioniert ist. Das zweite Bewegungselement 178a bewegt sich entlang der dritten Richtung 175. Mehrere zweite Messelemente 178b sind in dem zweiten Aufnahmebereich 178 positioniert. Die zweiten Messelemente 178 messen eine dritte Bewegungsposition des zweiten Bewegungselements 178a. In dieser Ausführungsform ist die Form des zweiten Aufnahmebereichs 178 ein Bogen, und die zweiten Messelemente 178b sind einheitlich in dem zweiten Aufnahmebereich 178 positioniert, wie in 4A gezeigt ist.
Insbesondere wenn die Reflexionseinheit 110 entlang der dritten Richtung 175 geneigt ist, wird das zweite Bewegungselement 178a durch die Erdgravitation beeinflusst, so dass sich zu dieser Zeit das zweite Bewegungselement 178a im zweiten Aufnahmebereich 178 bewegt, die zweiten Messelemente 178b sind angepasst um die dritte Bewegungsposition des zweiten Bewegungselements 178a zu messen, um somit einen ersten Neigungswinkel der Reflexionseinheit 110 entlang der zweiten Richtung 175 durch Umformung zu erzielen. In dieser Ausführungsform kann die zweite Richtung 175 eine Süd-nach-Nord-Richtung sein.
Hinsichtlich der vorhergehenden Ausführungen erzielt die Neigungserkennungsvorrichtung 170 die Richtung der Reflexionseinheit 110, die der Sonne zugewandt ist, gemäß dem ersten Neigungswinkel und/oder dem zweiten Neigungswinkel, um somit ein zweites Feedbacksignal 172 an die Steuerungsvorrichtung 130 auszugeben, um zu bestimmen, ob die Reflexionseinheit kalibriert wird, sich der Sonne zuzuwenden, oder nicht, wobei die Richtung der Reflexionseinheit 110 der Sonne zugewandt kalibriert wird.
In einer anderen Ausführungsform ist die Form des ersten Aufnahmebereichs der Neigungserkennungsvorrichtung ein lineares Design, wie in 4B gezeigt ist. In dieser Ausführungsform kann die Neigungserkennungsvorrichtung 170' nur detektieren, ob die Reflexionseinheit 110 parallel zur zweiten Richtung 174 ist oder nicht. Das heißt, wenn das erste Bewegungselement 176a in einer Mittelposition 177 des ersten Aufnahmebereichs 176 anhält, zeigt es an, dass die Steuerungsvorrichtung 130 die Richtung der Reflexionseinheit 110 steuert, sich der Sonne zuzuwenden. Auf der anderen Seite sollte der Rotationswinkel 162 der Reflexionseinheit 110 angepasst sein, um das erste Bewegungselement 176a zu veranlassen, sich auf der Mittelposition des ersten Aufnahmebereichs 176 zu platzieren, um somit den Kalibrierungsmechanismus zu beenden.
In dieser Ausführungsform hat die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 100' auf ähnliche Weise den Betätigungsmechanismus der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 100, wie den Betätigungsmechanismus der 2A bis 2E, oder den Betätigungsmechanismus der 3A bis 3E. Zusätzlich verwendet die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 100' die zweite Rotationssteuereinheit 160, um die Richtung der Reflexionseinheit 110 der Sonne 101 zugewandt zu drehen, um somit die Bewegungsdistanz der Empfangseinheit 120 entlang der ersten Richtung 122 passend einzustellen.
Zum Beispiel während des Betätigungsprozesses der 2A bis 2C, ist die Empfangseinheit 120 angepasst, sich entlang der ersten Richtung 122 zu bewegen, da die Reflexionseinheit 110 fest auf dem Trägerelement 150 befestigt ist, zum Beispiel von der ersten Bewegungsposition 122a zur ersten Bewegungsposition 122c zusammen mit den verschiedenen Ständen und Höhen der Sonne, und die darauf bezogene Veranschaulichung wurde zuvor genannt. Aber die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 100' weist die zweite Rotationssteuereinheit 160 auf, so dass die Reflexionseinheit 110 angepasst ist, sich auf dem Trägerelement 150 zu drehen, wie in 4 gezeigt ist. Auf diese Weise wird der Winkel der Reflexionseinheit 110 passend mit den verschiedenen Höhen der Sonne gedreht, um das Sonnenlicht 110a zu reflektieren, so dass die Bewegungsdistanz der Empfangseinheit 120 entlang der ersten Richtung 122 verringert werden kann. In einer anderen Ausführungsform kann sich die Empfangseinheit 120 ebenfalls nicht bewegen, und es wird nur der Winkel der Reflexionseinheit 110 gedreht, um das Sonnenlicht 110a auf die Empfangseinheit 120 zu reflektieren. Zweifellos hängen zum Beispiel sowohl die Höhe der Empfangseinheit, die sich entlang der ersten Richtung bewegt und der Rotationswinkel der Reflexionseinheit von den Anforderungen des Benutzers ab, und die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt.
5 ist ein Blockablaufdiagramm von Prozessen eines Solar-Nachführungs- und Bündelungsverfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bezugnehmend auf die 5 und 1A wird in dieser Ausführungsform die Empfangseinheit 120 gesteuert, um sich entlang einer Richtung (z. B. der ersten Richtung 122) zu bewegen, um das Sonnenlicht 110a zu empfangen, das durch die Reflexionseinheit 110 reflektiert wurde. Zunächst wird jeweils in den Schritten S110 und S120 ein Positionssignal und ein Zeitsignal der Position und der Takt der Reflexionseinheit 110 gewonnen.
In dieser Ausführungsform enthält das Verfahren zur Erzeugung des Positionssignals z. B. ein Ausliefern des Positionssignals durch eine Datenübertragungsvorrichtung. Das Positionssignal enthält ein Längensignal, ein Breitensignal und ein Höhensignal. Zusätzlich kann die Datenübertragungsvorrichtung eine Vorrichtung eines seriellen Anschlusses oder eine Vorrichtung eines parallelen Anschlusses sein. Zusätzlich enthält das Verfahren zur Erzeugung des Zeitsignals z. B. das Verwenden eines RTC, um das Zeitsignal der Reflexionseinheit zu erzeugen.
Als nächstes wird in Schritt S130 ein Steuersequenzsignal durch Verwenden des Zeitsignals und des Positionssignals erzeugt. In dieser Ausführungsform wird das Steuersequenzsignal durch z. B. eine MCU erzeugt. Die MCU berechnet den Lauf der Sonne an diesem Tag gemäß dem Zeitsignal und dem Positionssignal der Reflexionseinheit.
Dann wird in Schritt S140 gemäß dem Steuersequenzsignal der Rotationswinkel des Trägerelements gesteuert, und die erste Bewegungsposition der Empfangseinheit, die sich entlang einer Richtung bewegt, wird ebenfalls gesteuert, wobei das Trägerelement die Reflexionseinheit und die Empfangseinheit verbindet. In dieser Ausführungsform wird der Rotationswinkel des Trägerelements durch z. B. einen Hydraulikmotor gesteuert. Der Hydraulikmotor ist angepasst, um das Steuersequenzsignal anzunehmen, um die Richtung der Reflexionseinheit der Sonne zugewandt einzustellen. Zusätzlich wird die Empfangseinheit gesteuert, um sich entlang einer Richtung zu bewegen, z. B. durch einen Schrittmotor. Der Schrittmotor ist angepasst, um das Steuersequenzsignal anzunehmen, um die Empfangseinheit zu steuern, sich entlang einer Richtung zu bewegen und die Richtung der Reflexionseinheit der Sonne zugewandt zu steuern. Zweifellos sind der Hydraulikmotor und der Schrittmotor als ein Beispiel beschieben, die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt und der Benutzer kann ebenfalls andere geeignete Arten verwenden.
Als nächstes detektiert in Schritt S150 mehrere Fotosensoren die Lichtintensitätsverteilung des Sonnenlichts, das durch die Empfangseinheit empfangen wird. In dieser Ausführungsform sind die Fotosensoren an vier Ecken der Empfangseinheit positioniert, und sind symmetrisch zum Zentrum der Empfangseinheit als Zentrum angeordnet, wie in 1A oder 1B gezeigt ist.
Dann wird in Schritt S160 gemäß der Lichtintensitätsverteilung ein Feedbacksignal ausgegeben, um die Richtung der Empfangseinheit der Reflexionseinheit zugewandt oder die Richtung der Reflexionseinheit der Sonne zugewandt zu kalibrieren. Insbesondere der Prozess des der Reflexionseinheit zugewandten Kalibrierens der Richtung der Empfangseinheit enthält die folgenden Schritte: Zunächst wird in Schritt S161 eine erste Lichtintensität des Fotosensors, der entlang einer ersten Breitenrichtung auf der Empfangseinheit angeordnet ist, detektiert. Als nächstes wird in Schritt S162 eine zweite Lichtintensität des Fotosensors, der entlang einer zweiten Breitenrichtung entgegengesetzt zur ersten Breitenrichtung auf der Empfangseinheit angeordnet ist, detektiert. Dann wird in Schritt S163 verglichen, ob die erste Lichtintensität und die zweite Lichtintensität gleich sind, oder nicht. In Schritt S164 wird, wenn die erste Lichtintensität verschieden von der zweiten Lichtintensität ist, das erste Feedbacksignal an die Steuerungseinheit ausgegeben, um die Richtung der Empfangseinheit der Reflexionseinheit zugewandt zu kalibrieren bis die erste Lichtintensität und die zweite Lichtintensität gleich sind.
Nach Beendigung der zuvor genannten Schritte enthält als nächstes der Prozess des Kalibrierens der der Sonne zugewandten Richtung der Reflexionseinheit die nden Schritte: Zunächst wird in Schritt S165 eine dritte Lichtintensität des Fotosensors, der entlang einer ersten Längenrichtung auf der Empfangseinheit angeordnet ist, detektiert, wobei die erste Breitenrichtung vertikal zu der ersten Längenrichtung ist.
Als nächstes wird in Schritt S166 eine vierte Lichtintensität des Fotosensors, der entlang einer zweiten Längenrichtung entgegengesetzt zur ersten Längenrichtung auf der Empfangseinheit angeordnet ist, detektiert, wobei die zweite Breitenrichtung vertikal zur zweiten Längenrichtung ist. Dann wird in Schritt S167 verglichen, ob die dritte Lichtintensität und die vierte Lichtintensität gleich sind, oder nicht. In Schritt S168 wird, wenn die dritte Lichtintensität verschieden von der vierten Lichtintensität ist, das zweite Feedbacksignal an die Steuerungseinheit ausgegeben, um die Richtung der Empfangseinheit der Sonne zugewandt zu kalibrieren bis die dritte Lichtintensität und die vierte Lichtintensität gleich sind. Bis jetzt ist das Verfahren, das auf die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 100 und 100' anwendbar ist, in etwa beendet.
[Zweite Ausführungsform]
6A ist eine schematische Seitenansicht der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 6B ist eine schematische Seitenansicht der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform. Bezugnehmend auf 6A und 6B enthält eine Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 200 oder 200' mehrere Reflexionseinheiten 210, eine Empfangseinheit 220, eine Steuerungsvorrichtung 230 und mehrere Fotosensoren 240.
In dieser Ausführungsform setzt die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 200 oder 200' ein ähnliches Konzept ein, wie das der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 100 oder 100', mit der Ausnahme, dass die Struktur zum Teil verschieden ist. Zum Beispiel für die identische Teile veranlasst, die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 200 oder 200' die Empfangseinheit 220 dazu, sich entlang der ersten Richtung 222 zu bewegen, um das Sonnenlicht 110a zu empfangen, das durch die Reflexionseinheiten 210 zu verschiedenen Zeiten reflektiert wurde. Für die verschiedenen Teile zum Beispiel, verwendet die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 200 oder 200' mehrere Reflexionseinheiten 210, um das Sonnenlicht 110a während verschiedener Zeiträume zu reflektieren, ohne die Reflexionseinheit zu drehen, um sich der Sonne zuzuwenden (z. B. der Betätigungsmechanismus der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 100), wobei die verschiedenen Zeiträume zum Beispiel Morgen oder Nachmittag sind, wie in den 6A und 6B gezeigt ist. In dieser Ausführungsform ist die erste Richtung 222 zum Beispiel die gleiche wie die erste Richtung 122, und die drauf bezogene Beschreibung kann man mit Bezug auf die zuvor beschriebene Ausführungsform erhalten.
Anders gesagt, verwendet die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 200 oder 200' die Vielzahl von Reflexionseinheiten 210, um das Sonnenlicht 110a in verschiedenen Zeiträumen zu reflektieren, bewegt gleichzeitig die Empfangseinheit 220 an die Position gegenüber den Reflexionseinheiten 210, um das Sonnenlicht 110a zu empfangen, das durch die Reflexionseinheiten 210 reflektiert wird und steuert die Empfangseinheit 220, sich entlang der ersten Richtung 222 zu bewegen, um das Sonnenlicht 110a zu empfangen, das durch die Reflexionseinheiten 210 zu verschiedenen Zeiten während verschiedener Zeiträume reflektiert wird, wie in den 6A und 6B gezeigt ist.
Im folgenden werden die Verbindungsbeziehungen verschiedener Elemente und der Betätigungsmechanismus der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 200 oder 200' detailliert beschrieben, aber die Teile, die ähnlich denen der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 100 sind, werden nicht wiederholt.
In dieser Ausführungsform reflektieren und bündeln die Reflexionseinheiten 210 das Sonnenlicht 110a, wobei jede Reflexionseinheit 210 eine Reflexionsfläche 210a aufweist, wie in 6A gezeigt ist. Insbesondere die Struktur und die Funktion der Reflexionseinheit 210 sind ähnlich zu denen der Reflexionseinheit 110 und die darauf bezogene Beschreibung kann man mit Bezug auf die zuvor beschriebene Ausführungsform erhalten. Es muss beachtet werden, dass die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 200 oder 200' die Vielzahl von Reflexionseinheiten 210 aufweist, und die Reflexionsflächen 210a der Reflexionseinheiten 210 sind Rücken and Rücken positioniert, wie in 6A gezeigt ist. In einer anderen Ausführungsform sind die Reflexionsflächen 210a der Reflexionseinheiten 210 einander zugewandt positioniert, wie in 6B gezeigt ist. Auf diese Weise können die Reflexionseinheiten 210 das Sonnenlicht 110a zu der Empfangseinheit 220 während verschiedener Zeiträume (z. B. die Zeiträume von morgens bis mittags) reflektieren, ohne die erste Rotationssteuereinheit 135 zu benutzen, um die Reflexionseinheit 110 zu drehen. Es muss beachtet werden dass trotz dem, dass die Zunahme der Reflexionseinheiten 210 hilfreich sein kann, um das Sonnenlicht 110a in verschiedenen Jahreszeiten zu reflektieren, sich die Herstellungskosten vergrößern. Demnach wird die Anzahl der Reflexionseinheiten 210 gemäß den Anforderungen des Benutzers bestimmt, und die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt.
In dieser Ausführungsform empfängt die Empfangseinheit 220 das Sonnenlicht 110a, das durch eine der Reflexionseinheiten 210 reflektiert wird, wobei die Empfangseinheit 220 einer der Reflexionseinheiten 210 zu verschiedenen Zeiten zugewandt ist, und die Empfangseinheit 220 ist angepasst, sich entlang einer ersten Richtung 222 zu bewegen, wie in den 6A und 6B gezeigt ist. Insbesondere sind die Struktur und Funktion der Empfangseinheit 220 ähnlich zu denjenigen der Empfangseinheit 120, und die sich darauf beziehende Beschreibung kann mit Bezug auf die zuvor beschriebene Ausführungsform erhalten werden. Es muss beachtet werden, dass in verschiedenen Zeiträumen die Steuerungseinheit 230 angepasst ist, um die Position der Empfangseinheit 220 zu drehen oder zu bewegen, um die Empfangseinheit 220 zu veranlassen, sich einer der Reflexionseinheiten 210 zuzuwenden, um somit das Sonnenlicht 110a, das durch die Reflexionseinheit 210 zu dieser Zeit reflektiert wurde, wie in den 6A und 6B gezeigt ist.
Auf ähnliche Weise, um die fotoelektrische Umwandlungseffizienz des Sonnenlichts der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 200 oder 200' zu verbessern, d. h. um effektiv das Sonnenlicht auf die Empfangseinheit 220 zu reflektieren, ist die Vielzahl der Fotosensoren 240 in der Umgebung 224 der Empfangseinheit 220 positioniert, z. B. Ecken oder umlaufende Kanten bzw. Ränder. Die Art des Positionierens der Fotosensoren und die Anwendung sind ähnlich zu denen der Fotosensoren 140. Insbesondere detektieren die Fotosensoren das Sonnelicht 110a, das durch eine der Reflexionseinheiten 220 auf die Empfangseinheit 220 reflektiert wurde, und sind angepasst, um ein erstes Feedbacksignal 242 an die Steuerungsvorrichtung 230 auszugeben, um die Richtung der Empfangseinheit 220 der Reflexionseinheit 220 zugewandt zu kalibrieren, und die detailliertere Beschreibung kann man mit Bezugnahme auf die Beschreibung der Fotosensoren 140 der zuvor beschriebenen Ausführungsform erhalten, so dass sie hier nicht wiederholt wird.
Zusätzlich ist 6C ein systematisches Blockdiagramm der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung von 6A oder 6B. Bezugnehmend auf die 6A, 6B und 6C enthält in dieser Ausführungsform die Steuerungsvorrichtung 230 einen RTC 231, eine MCU 232, eine Speichereinheit 233, eine Nachführungssteuereinheit 234, eine erste Rotationssteuereinheit 235 und eine Eingabe/Ausgabeeinheit 236.
In dieser Ausführungsform ist die Beschreibung der Funktion von verschiedenen Elementen der Steuerungsvorrichtung 230 ähnlich zu derjenigen der Steuerungsvorrichtung 130, so dass man die gleichen Teile mit Bezugnahme auf die Beschreibung der zuvor beschriebenen Ausführungsform erhalten kann, so dass sie hier nicht wiederholt wird. Für die verschiedenen Teile ist die erste Rotationssteuereinheit 235 angepasst, um das Steuersequenzsignal anzunehmen, um den Rotationswinkel 252 der Empfangseinheit 220 einer der Reflexionseinheiten 210 zugewandt zu steuern. Insbesondere verwendet die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 100 oder 100' die erste Rotationssteuereinheit 135, um den Rotationswinkel 152 des Trägerelements 150 zu drehen, um somit die Reflexionseinheit 110 und die Empfangseinheit 120 gleichzeitig zu drehen, um der Empfangseinheit 120 ermöglichen, das Sonnenlicht 110a kontinuierlich während verschiedener Zeiträume zu empfangen, und die darauf bezogene Beschreibung kann man mit Bezugnahme auf die zuvor beschriebene Ausführungsform erhalten. Die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 200 dieser Ausführungsform verwendet die erste Rotationssteuereinheit 235, um nur den Rotationswinkel 252 der Empfangseinheit 220 zu drehen, um es der Empfangseinheit 220 zu ermöglichen, den verschiedenen Reflexionseinheiten 210 während verschiedener Zeiträume zugewandt zu sein, um das Sonnenlicht 110a zu empfangen, bezugnehmend auf die 6A, 6B und 6C.
Auf ähnliche Weise enthält die Steuerungsvorrichtung 230 weiter eine Datenübertragungsvorrichtung 237, wie in 6C gezeigt ist. In dieser Ausführungsform ist die Datenübertragungsvorrichtung 237 identisch mit der Datenübertragungsvorrichtung 137 und die darauf bezogene Beschreibung kann man mit Bezugnahme auf die zuvor beschriebene Ausführungsform erhalten, so dass sie hier nicht wiederholt wird. Zusätzlich enthält die Steuerungsvorrichtung 230 weiter einen GPS-Empfänger 238a oder einen Rundfunksystemempfänger 238b, wie in 6C gezeigt ist. In dieser Ausführungsform ist der GPS-Empfänger 238a oder der Rundfunksystemempfänger 238b der gleiche wie der GPS-Empfänger 138a oder der Rundfunksystemempfänger 138b und die darauf bezogene Beschreibung kann man mit Bezugnahme auf die zuvor beschriebene Ausführungsform erhalten, so dass sie hier nicht wiederholt wird.
Zusätzlich setzt die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 200 oder 200' dieser Ausführungsform ein ähnliches Konzept ein, wie das der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 100 oder 100', so dass der Betätigungsmechanismus der 2A bis 2E verwendet werden kann, um den Betätigungsmechanismus der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 200 oder 200' jeden Tag zu beschreiben, mit der Ausnahme, dass es nur nötig ist, die Empfangseinheit 220 der Reflexionseinheit zugewandt zu drehen, auf die die Sonne zu dieser Zeit einstrahlt, um somit das Sonnenlicht zu empfangen, und die darauf bezogene Beschreibung kann man mit Bezugnahme auf die zuvor beschriebene Ausführungsform erhalten, so dass sie hier nicht wiederholt wird.
Auf ähnliche Weise kann der Betätigungsmechanismus in verschiedenen Jahreszeiten der 3A und 3B auch verwendet werden, um den Betätigungsmechanismus der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 200 oder 200' in verschiedenen Jahreszeiten beschreiben, was den Fachleuten mit Bezugnahme auf die zuvor bezuggenommene Beschreibung bekannt ist, so dass sie hier nicht wiederholt wird.
Zusätzlich enthält die Steuerungsvorrichtung 230 weiter eine zweite Rotationssteuereinheit 260, wie in den 6A und 6B gezeigt ist. In dieser Ausführungsform ist die zweite Rotationssteuereinheit 260 die gleiche wie die zweite Rotationssteuereinheit 160, und die darauf bezogene Beschreibung kann man mit Bezugnahme auf die zuvor beschriebene Ausführungsform erhalten, so dass sie hier nicht wiederholt wird. Auf diese Weise kann die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 200 oder 200' auch die Vorteile der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 100 oder 100' aufweisen.
Es muss beachtet werden, dass, wenn die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 200 oder 200' die zweite Rotationssteuereinheit 260 verwendet, um den Rotationswinkel der Reflexionseinheit 210 zu dieser Zeit zu steuern, die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 200 oder 200' weiter eine Neigungserkennungsvorrichtung (nicht gezeigt) enthält. Die Neigungserkennungsvorrichtung ist auf der Reflexionseinheit 210 positioniert, und ist angepasst, um ein zweites Feedbacksignal (nicht gezeigt) auszugeben, um die Richtung der Reflexionseinheit 210 der Sonne zugewandt zu kalibrieren. In dieser Ausführungsform ist die Neigungserkennungsvorrichtung zum Beispiel die Neigungs erkennungsvorrichtung 170 oder 170', die darauf bezogene Beschreibung kann man mit Bezugnahme auf die zuvor beschriebene Ausführungsform erhalten, so dass sie hier nicht wiederholt wird.
Es muss beachtet werden, dass das Solar-Nachführungs- und Bündelungsverfahren in der zuvor beschriebenen Ausführungsform auch durch die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 200 oder 200' dieser Ausführungsform verwendet werden kann, mit der Ausnahme, dass in Schritt S140 in dieser Ausführungsform der Rotationswinkel der Empfangseinheit, die einer der Reflexionseinheiten zugewandt ist, gemäß dem Steuersequenzsignal gesteuert wird, und die Empfangseinheit gesteuert wird, um sich entlang einer Richtung zu bewegen, und andere Schritte sind ähnlich zu denen der zuvor beschriebenen Ausführungsform, so dass sie hier nicht wiederholt werden.
[Dritte Ausführungsform]
7A ist eine schematische Seitenansicht der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und 7B ist ein systematisches Blockdiagramm der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung von 7A. Bezugnehmend auf die 7A und 7B enthält eine Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 300 dieser Ausführungsform eine Reflexionseinheit 310, eine Empfangseinheit 320, eine Steuerungseinheit 330 und eine Neigungserkennungsvorrichtung 340.
In dieser Ausführungsform reflektiert und bündelt die Reflexionseinheit 310 das Sonnenlicht 110a und die Reflexionseinheit 310 weist eine Reflexionsfläche 312 auf. Insbesondere ist die Reflexionseinheit 310 zum Beispiel die Reflexionseinheit 110 oder 210, und die darauf bezogene Beschreibung kann man mit Bezugnahme auf die zuvor beschriebene Ausführungsform erhalten, so dass sie hier nicht wiederholt wird.
Zusätzlich empfängt die Empfangseinheit 320 das Sonnenlicht 110a, das durch die Reflexionseinheit 310 reflektiert wird, wobei die Empfangseinheit 320 eine Empfangsfläche 322 aufweist, und die Empfangsfläche 322 der Reflexionsfläche 312 zugewandt ist, wie in 7A gezeigt ist. In dieser Ausführungsform ist die Empfangseinheit 320 zum Beispiel die Empfangseinheit 120 oder 220, und die darauf bezogene Beschreibung kann man mit Bezugnahme auf die zuvor beschriebene Ausführungsform erhalten, so dass sie hier nicht wiederholt wird.
In dieser Ausführungsform ist die Neigungserkennungsvorrichtung 340 auf der Reflexionseinheit 310 positioniert, um die Neigungsrichtung der Reflexionseinheit 310 zu detektieren, und die Neigungserkennungsvorrichtung 340 ist angepasst, um ein erstes Feedbacksignal 342 an die Steuerungsvorrichtung 330 auszugeben, um die Richtung der Reflexionseinheit 310 der Sonne zugewandt zu kalibrieren, wie in den 7A und 7B gezeigt ist. Zum Beispiel ist die Neigungserkennungsvorrichtung 340 zum Beispiel die Neigungserkennungsvorrichtung 170 oder 170' und die darauf bezogene Beschreibung kann man mit Bezugnahme auf die zuvor beschriebene Ausführungsform erhalten, so dass sie hier nicht wiederholt wird.
In dieser Ausführungsform steuert die Steuerungsvorrichtung 330 den Rotationswinkel 352 der Reflexionseinheit 310 gemäß der Position und der Zeit der Reflexionseinheit 310, so dass die Reflexionseinheit 310 angepasst ist, um effektiv das Sonnenlicht 110a auf die Empfangseinheit 320 zu reflektieren, wie in 7A gezeigt ist.
Insbesondere enthält die Steuerungsvorrichtung einen RTC 331, eine MCU 332, eine Speichereinheit 353, eine erste Rotationssteuereinheit 334 und eine Eingabe/Ausgabeeinheit 335, wie in 7B gezeigt ist. In dieser Ausführungsform sind der RTC 331, die MCU 332 und die Speichereinheit 333 zum Beispiel der RTC 131 oder 231, die MCU 132 oder 232 und die Speichereinheit 133 oder 233 und die darauf bezogene Beschreibung kann man mit Bezugnahme auf die zuvor beschriebene Ausführungsform erhalten, so dass sie hier nicht wiederholt wird.
Zusätzlich ist die erste Rotationssteuereinheit 334 angepasst, um das Steuersequenzsignal anzunehmen, um den Rotationswinkel 352 der Reflexionseinheit 310 zu steuern, um es der Reflexionseinheit 310 zu ermöglichen, das Sonnenlicht 110a auf die Empfangseinheit 320 zu reflektieren, wie in den 7A und 7B gezeigt ist. Zusätzlich ist die Eingabe/Ausgabeeinheit 335 angepasst, um ein erstes Feedbacksignal 342 der Neigungserkennungsvorrichtung 340 zu liefern, um die Reflexionseinheit 310 der Sonne zugewandt zu kalibrieren, wie in den 7A und 7B gezeigt ist.
In dieser Ausführungsform kann die Steuerungsvorrichtung 330 weiter eine Datenübertragungsvorrichtung 336 enthalten, wie in 7B gezeigt ist. In dieser Ausführungsform ist die Datenübertragungsvorrichtung 336 zum Beispiel die Datenübertragungsvorrichtung 137 oder 237 und die darauf bezogene Beschreibung kann man mit Bezugnahme auf die zuvor beschriebene Ausführungsform erhalten, so dass sie hier nicht wiederholt wird. Zusätzlich enthält die Steuerungsvorrichtung 330 weiter einen GPS-Empfänger 337a oder einen Rundfunksystemempfänger 337b, wie in 7B gezeigt ist. In dieser Ausführungsform ist der GPS-Empfänger 337a oder der Rundfunksystemempfänger 337b der gleiche wie der GPS-Empfänger 138a oder 238a oder der Rundfunksystemempfänger 138b oder 238b und die darauf bezogene Beschreibung kann man mit Bezugnahme auf die zuvor beschriebene Ausführungsform erhalten, so dass sie hier nicht wiederholt wird.
Zusätzlich ist die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 300 dieser Ausführungsform angepasst, um in einer Region mit hohem Breitengrad verwendet zu werden (z. B. ist der Breitengrad größer als 23,5 Grad), und die Reflexionsfläche der Reflexionseinheit 310 wird veranlasst, nach Süden oder Norden gewandt bzw. gerichtet zu sein, wobei die Süd- oder Nordrichtung davon abhängig ist, ob die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 300 auf der nördlichen Hemisphäre oder der südlichen Hemisphäre bzw. nördlichen Breitengrad oder südlichen Breitengrad positioniert ist. Zum Beispiel, wenn die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 300 auf 55 Grad nördlicher Breite positioniert ist, ist die Reflexionseinheit 310 angepasst, um nach Süden gewandt zu sein, um somit das Sonnenlicht 110a auf die Empfangseinheit 320 zu reflektieren. Im anderen Fall, wenn die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 300 auf 55 Grad südlicher Breite positioniert ist, ist die Reflexionseinheit 310 angepasst, um nach Norden gewandt zu sein. Es muss beachtet werden, dass der Breitengrad von 55 Grad nur ein Beispiel ist und die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
Im Folgenden werden die 8A und 8B verwendet, um den Betätigungsmechanismus der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 300 dieser Ausführungsform zu beschreiben, wobei 8A eine Schematische Ansicht ist, in der die Reflexionseinheit das Sonnenlicht auf die Empfangseinheit in einem morgendlichen Zeitraum reflektiert, und 8B ist eine schematische Ansicht, in der die Reflexionseinheit das Sonnenlicht auf die Empfangseinheit in einem nachmittäglichen Zeitraum reflektiert.
Bezugnehmend auf die 8A und 8B ist die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 300 in einer Region mit hohem Breitengrad positioniert, so dass in verschiedenen Zeiträumen eine Bewegungsrichtung eines Lichtabstrahlbereichs L des Sonnenlichts, das auf die Empfangseinheit 320 reflektiert wird, ungefähr die gleiche mit der Bewegungsrichtung der Sonne ist. Von morgens bis mittags zum Beispiel, befindet sich die Lichtabstrahlbereich L des Sonnenlichts 110a, die durch die Reflexionseinheit 310 auf die Empfangseinheit 320 reflektiert wurde, auf der rechten Seite der Empfangseinheit 320, und bewegt sich zur linken Seite während die Zeit sich Mittag nähert. Nach Mittag, erscheint der Lichtabstrahlbereich L, der auf die Empfangseinheit 320 reflektiert wird, langsam auf der linken Seite, und bewegt sich im Laufe der Zeit schrittweise auf die linke Seite, wie in den 8A bis 8B gezeigt ist. In dieser Ausführungsform ist ein Verhältnis eine Breite W1 der Reflexionseinheit 310 zu einer Breite W2 der Empfangseinheit 320 annähernd derart eingestellt, dass der Lichtabstrahlungsbereich L auf die Empfangseinheit 320 vergrößert wird, wobei die fotoelektrische Gesamtumwandlungseffizienz verbessert wird, wobei das Verhältnis der Breite W1 der Reflexionseinheit 310 zu der Breite W2 der Empfangseinheit 320 von den Anforderungen des Benutzers abhängt und die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Es muss beachtet werden, dass die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 300 auf höherem Breitengrad positioniert ist und die Bewegungsamplitude des Lichtabstrahlungsbereichs L, der durch die Reflexionseinheit reflektiert wird geringer ist, um somit den Lichtabstrahlbereich zu reduzieren, der nicht durch die Empfangseinheit empfangen wird, um daher die bevorzugte fotoelektrische Umwandlungseffizienz aufzuweisen.
Zusätzlich werden im folgenden die 8C bis 8E verwendet, um den Betätigungsmechanismus der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung zu verschiedenen Jahreszeiten zu beschreiben, wobei 8C eine schematische Ansicht ist, in der die Reflexionseinheit das Sonnenlicht auf die Empfangseinheit an einem Sommermittag reflektiert, und die 8D und 8E sind schematische Ablaufdiagramme, in denen der Rotationswinkel der Reflexionseinheit angepasst ist, um das Sonnenlicht auf die Empfangseinheit an einem Wintermittag zu reflektieren.
Zunächst wird auf 8C am Mittag Bezug genommen, wobei die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 300 auf hohem Breitengrad positioniert ist, so dass sich die Sonne auf einer Süd- oder Nordrichtung zur rechten darüberliegenden Position der Reflexionseinheit 310 befindet, wobei der Süden oder der Norden davon abhängt, ob sich die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 300 auf der nördlichen oder der südlichen Hemisphäre befindet. In 8C, reflektiert die kalibrierte Reflexionseinheit das Sonnenlicht 110a auf die Empfangseinheit 320, wie in 8C gezeigt ist. Als nächstes bezugnehmend auf 8D befindet sich, wenn im Winter die relative Position der Reflexionseinheit 310 und der Empfangseinheit 320 so ist, wie das Design im Sommer, und unverändert bleibt, die Sonne in der Süd- oder Nordrichtung zur rechten darüberliegenden Position der Reflexionseinheit 310, d. h. die Zenitposition der Sonne am Mittag ist niedriger, auf diese Weise kann die Position in der die Reflexionseinheit 310 das Sonnenlicht 110a auf die Empfangseinheit 320 reflektiert, eine Verschiebung erzeugen, so dass die Empfangseinheit 320 das reflektierte Sonnenlicht 110a nicht effektiv empfangen kann, wie in 8D gezeigt ist. Demnach ist die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 300 angepasst, um die erste Rotationssteuereinheit 334 zu verwenden, um die Reflexionseinheit 310 zu drehen, um es dem reflektierten Sonnenlicht zu ermöglichen, auf die Empfangseinheit abzustrahlen, wie in 8E gezeigt ist. Es muss beachtet werden, dass die Rotationsrichtung der Reflexionseinheit z. B. die Süd-nach-Nord-Ausrichtung, oder die Nord-nach-Süd-Richtung ist.
Zusammenfassend wird in der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung 300 die Reflexionseinheit gedreht, um die Position zu kalibrieren, auf der die Reflexionseinheit das Sonnenlicht auf die Empfangseinheit in den vier Jahreszeiten reflektiert, so dass die Empfangseinheit die bevorzugte Lichteinstrahlungsintensität zu jeder Zeit empfangen kann. Zusätzlich ist die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung in einer Region mit hohem Breitengrad positioniert, um somit die bevorzugte Lichtbenutzungsrate ohne Drehen von irgendwelchen Mitteln an diesem Tag zu erzielen. Anders gesagt, hat die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung den relativ einfacheren Betätigungsmechanismus, die relativ geringeren Herstellungskosten und die bessere fotoelektrische Benutzungsrate.
[vierte Ausführungsform]
9A ist eine schematische Ansicht in der eine Solarbündelungsvorrichtung das Sonnenlicht an einem Sommermittag reflektiert, und 9B ist eine schematische Ansicht, in der die Solarbündelungsvorrichtung das Sonnenlicht an einem Wintermittag reflektiert. Bezugnehmend auf die 9A und 9B enthält eine Solarbündelungsvorrichtung 400 dieser Ausführungsform eine Reflexionseinheit 410, mehrere Empfangseinheiten 420 und ein Trägerelement 430.
In dieser Ausführungsform wird die Reflexionseinheit 410 dazu verwendet, das Sonnenlicht 110a zu reflektieren und zu bündeln, und die Reflexionseinheit 410 hat eine Reflexionsfläche 412, wie in den 9A oder 9B gezeigt ist. Insbesondere z. B. ist die Reflexionseinheit 410 die Reflexionseinheit 110, 210 oder 310 und die drauf bezogene Beschreibung kann man mit Bezug auf die zuvor beschriebene Ausführungsform erhalten, so dass sie hier nicht wiederholt wird.
In dieser Ausführungsform hat jede der Empfangseinheiten 420 eine unterschiedliche Höhe H1, H2 und H3, um jeweils das Sonnenlicht 110 zu empfangen, das durch die Reflexionseinheit 410 zu verschiedenen Zeiten (Sommer oder Winter, wie in den 9A und 9B gezeigt ist) reflektiert wird. Zusätzlich weist die Empfangseinheit 420 eine Empfangsfläche 422 auf, und die Empfangsfläche 422 ist der Reflexionsfläche 412 zugewandt, wie in 9A oder 9B gezeigt ist. Insbesondere ist z. B. die Empfangseinheit die Empfangseinheit 120, 220 und 320 und die drauf bezogene Beschreibung kann man mit Bezug auf die zuvor beschriebene Ausführungsform erhalten, so dass sie hier nicht wiederholt wird.
In dieser Ausführungsform trägt das Trägerelement 430 die Reflexionseinheit 410 und die Empfangseinheit 420, wie in den 9A und 9B gezeigt ist. Insbesondere ist die Struktur des Trägerelements von 9A und 9B nur eine beispielhafte Beschreibung und andere Formen des Trägerelements 430 sind ebenfalls möglich. Anders gesagt trägt das Trägerelement 420 im Wesentlichen die Reflexionseinheit 410 und die Empfangseinheit 420, und ermöglicht es der Empfangseinheit 420, verschiedene Höhen H1, H2 und H3 aufzuweisen, um das Sonnenlicht 110a zu empfangen, das durch die Reflexionseinheit 410 reflektiert wurde. Demnach wird die Form nur benötigt, um dem Design Genüge zu leisten, anstatt auf die 9A und 9B beschränkt zu sein. Zusätzlich kann ein Material des Trägerelements 430 eine Aluminiumlegierung oder aus anderen Legierungen oder anderen gewichtstragenden Materialien sein, um die Reflexionseinheit 410 und die Empfangseinheit 420 zu tragen.
In dieser Ausführungsform ist die Solarbündelungsvorrichtung 400 auf die Region mit hohem Breitengrad anwendbar, z. B. eine Region mit einem Breitengrad größer als 23,5 Grad. Die Solarbündelungsvorrichtung ist z. B. auf einer Position von 55 Grad nördlicher Breite positioniert, und die Reflexionsfläche der Reflexionseinheit ist einer Richtung zugewandt eingerichtet, in der die Richtung Süden ist. Auf diese Weise sind die Reflexionseinheit 410 und die Empfangseinheiten 420 auf dem Trägerelement 430 befestigt, und jede Empfangseinheit 420 weist eine unterschiedliche Höhe H1, H2 oder H3 auf, so dass an einem Sommermittag das Sonnenlicht größtenteils auf die Empfangseinheit 420 mit geringerer Höhe reflektiert wird, wie in 9A gezeigt ist. An einem Wintermittag ist die Zenithöhe der Sonne relativ niedriger, so dass das Sonnenlicht größtenteils auf die Empfangseinheit 420 mit der größeren Höhe reflektiert wird, wie in 9B gezeigt ist. In der zuvor beschriebenen Ausführungen, ist die nördliche Breite eine beispielhafte Beschreibung, und die vorliegende Erfindung ist hier nicht beschränkt.
Anders gesagt, verwendet die Solarbündelungsvorrichtung dieser Ausführungsform die Vielzahl von Empfangseinheiten 420 mit verschiedenen Höhen und ermöglicht es den Empfangseinheiten 420, der Reflexionseinheit 410 zugewandt zu sein, um das Sonnenlicht zu empfangen, das durch die Reflexionseinheiten 410 zu verschiedenen Zeiten reflektiert wird, wobei die Reflexionseinheit und die Empfangseinheiten auf dem Trägerelement befestigt sind, wie in den 9A oder 9B gezeigt ist. Auf diese Weise kann die Solarbündelungsvorrichtung 400 effektiv das Sonnenlicht 110a ohne komplizierte Nachführungsvorrichtung reflektieren, und daher eine bevorzugte fotoelektrische Umwandlungseffizienz oder Lichtbenutzungsrate und geringere Herstellungskosten aufweisen.
Zusammenfassend hat die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zumindest folgende Wirksamkeit: Zunächst verwendet die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung die Reflexionseinheit, um das Sonnenlicht zu reflektieren oder zu bündeln, und verwendet die Steuerungsvorrichtung, um die Empfangseinheit zu steuern, um sich entlang der ersten Richtung zu bewegen, um das reflektierte und gebündelte Sonnenlicht gemäß der Position und der Zeit der Reflexionseinheit zu empfangen, so dass die Empfangseinheit die bevorzugte Lichtintensität pro Einheitsfläche aufweist. Zusätzlich steuert die Steuerungsvorrichtung auch den Winkel des Trägerelements, das die Reflexionseinheit und die Empfangseinheit verbindet, gemäß der Position und der Zeit der Reflexionseinheit, so dass die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung den dreidimensionalen Solarnachführungsmechanismus aufweist.
Zusätzlich weist die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung weiter mehrere Reflexionseinheiten auf, und die Steuerungsvorrichtung steuert die Empfangseinheit, um sich entlang der ersten Richtung zu bewegen und steuert den Rotationswinkel der Empfangseinheit, um sich einer der Vielzahl von Reflexionseinheiten gemäß der Position und der Zeit der Reflexionseinheit zuzuwenden, so dass die Empfangseinheit das durch die verschiedenen Reflexionseinheiten zu jeder Zeit Sonnenlicht, das reflektiert und gebündelt wurde, empfangen kann, ohne die Reflexionseinheiten zu drehen, um somit die Betätigungsstabilität bzw. Betätigungskonsistenz der Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung zu verbessern.
Anders gesagt weist die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung eine bevorzugte fotoelektrische Umwandlungseffizienz, einen einfacheren Solarnachführungsmechanismus, einen gleichbleibenden Betätigungsmechanismus, mechanischen Betätigungsmechanismus und geringere Herstellungskosten auf. Zusätzlich stellt die vorliegende Erfindung weiter ein Verfahren bereit, das auf die Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung anwendbar ist.
Zusätzlich ist die Solarbündelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung in einer Region mit hohem Breitengrad positioniert und verwendet die Vielzahl von Empfangseinheiten, um jeweils das Sonnenlicht zu empfangen, das durch die Reflexionseinheit zu verschiedenen Zeiten reflektiert wurde, wobei die Empfangseinheiten und die Reflexionseinheit auf dem Trägerelement befestigt sind. Insbesondere kann die Solarbündelungsvorrichtung effektiv das Sonnenlicht auf die Empfangseinheit ohne jegliche Rotationsmittel reflektieren, wobei sie einen einfacheren Bündelungsmechanismus eine bevorzugte Lichtbenutzungsrate und geringere Herstellungskosten aufweist.
Es wird für Fachleute offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an der Struktur der vorliegenden Erfindung gemacht werden können ohne sich vom Schutzbereich oder dem Wesen der Erfindung zu entfernen. Hinsichtlich der vorhergehenden Ausführungen ist es beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung Modifikationen und Variationen dieser Erfindung überdeckt, falls sie in den Schutzbereich der nden Ansprüche und ihrer Äquivalente fallen.

Claims

Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung, umfassend: eine Reflexionseinheit, die Sonnenlicht reflektiert und bündelt; eine Empfangseinheit, die das Sonnenlicht empfängt, das durch die Reflexionseinheit reflektiert wird, wobei die Empfangseinheit und die Reflexionseinheit einander zugewandt sind, und die Empfangseinheit eingerichtet ist, sich entlang einer ersten Richtung zu bewegen; eine Steuervorrichtung, die eingerichtet ist, um einen Rotationswinkel eines Trägerelements zu steuern und eine erste Bewegungsposition der Empfangseinheit, die sich entlang der ersten Richtung bewegt, gemäß einer Position und einer Zeit der Reflexionseinheit zu steuern, wobei das Trägerelement die Reflexionseinheit und die Empfangseinheit trägt; und mehrere Fotosensoren, die auf der Peripherie der Empfangseinheit angeordnet sind, wobei die Fotosensoren das Sonnenlicht detektieren, das durch die Reflexionseinheit auf die Empfangseinheit reflektiert wird, und die angepasst sind, um ein erstes Feedbacksignal auszugeben, um eine Richtung der Empfangseinheit zu kalibrieren, die der Reflexionseinheit zugewandt ist.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die erste Richtung eine vertikale Richtung ist.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Reflexionseinheit mehrere Reflexionsspiegel umfasst, und jeder Reflexionsspiegel angepasst ist, um das Sonnenlicht auf die Empfangseinheit zu reflektieren.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei jeder Reflexionsspiegel ein ebener Spiegel ist.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei jeder Reflexionsspiegel ein konkaver Spiegel ist.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Reflexionseinheit ein konkaver Spiegel ist.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Empfangseinheit eine fotoelektrische Einheit ist, die angepasst ist, um das empfangene Sonnenlicht in elektrische Energie umzuwandeln.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei die fotoelektrische Einheit ein Solarpanel ist.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Empfangseinheit eine fotothermische Einheit ist, die angepasst ist, um das Sonnenlicht in thermische Energie umzuwandeln.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Steuerungsvorrichtung umfasst: einen Echtzeittaktgeber (RTC), der angepasst ist, um ein Zeitsignal der Reflexionseinheit zu erzeugen; eine Mikrosteuereinheit (MCU), die ein Steuersequenzsignal gemäß einem Positionsignal der Reflexionseinheit und dem Zeitsignal erzeugt; eine Speichereinheit, die das Positionssignal, das Zeitsignal und das Steuersequenzsignal speichert; eine Nachführungssteuereinheit, die angepasst ist, um das Steuersequenzsignal zu steuern, um die erste Bewegungsposition der Empfangseinheit zu steuern, die sich entlang der ersten Richtung bewegt, und um die Richtung der Empfangseinheit zu steuern, die der Reflexionseinheit zugewandt ist. eine erste Rotationssteuereinheit, die angepasst ist, um den Rotationswinkel des Trägerelements gemäß dem Steuersequenzsignal zu steuern, wobei das Trägerelement die Reflexionseinheit und die Empfangseinheit trägt; und eine Eingabe/Ausgabeeinheit, die angepasst ist, um das erste Feedbacksignal der Fotosensoren zu liefern, um die Richtung der Empfangseinheit zu kalibrieren, die der Reflexionseinheit zugewandt ist.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei das Positionssignal eines ist, das ausgewählt ist aus einem Längensignal, einem Breitensignal und einem Höhensignal oder einer Kombination daraus.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei die Steuerungsvorrichtung weiter eine Datenübertragungsvorrichtung umfasst, die angepasst ist, um das Positionssignal auf die Steuerungsvorrichtung zu laden.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei die Datenübertragungsvorrichtung eine Vorrichtung eines seriellen Anschlusses oder eine Vorrichtung eines parallelen Anschlusses ist.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei die Steuerungsvorrichtung weiter einen Empfänger eines globalen Positionierungssystems (GPS) oder einen Rundfunksystemempfänger zum Kalibrieren oder Feineinstellen des Zeitsignals des RTC umfasst.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei die Steuerungsvorrichtung weiter eine zweite Rotationssteuereinheit umfasst, die angepasst ist, um das Steuersequenzsignal anzunehmen, um den Rotationswinkel der Reflexionseinheit zu steuern.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 15, weiter umfassend eine Neigungserkennungsvorrichtung, die auf der Reflexionseinheit angeordnet ist, um eine Neigungsrichtung der Reflexionseinheit zu detektieren und angepasst ist, um ein zweites Feedbacksignal an die Steuerungsvorrichtung auszugeben, um eine Richtung der Reflexionseinheit zu kalibrieren, die der Sonne zugewandt ist.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 16, wobei die Neigungserkennungsvorrichtung umfasst: einen ersten Aufnahmebereich entlang einer zweiten Richtung und ein erstes Bewegungselement das in dem ersten Aufnahmebereich angeordnet ist, wobei ein erstes Messelement in dem ersten Aufnahmebereich angeordnet ist, wobei das erste Messelement eine zweite Bewegungsposition des ersten Bewegungselements misst, um einen ersten Neigungswinkel der Reflexionseinheit entlang der zweiten Richtung zu detektieren, und wobei das erste Bewegungselement sich entlang der zweiten Richtung bewegt.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 17, wobei mehrere erste Messelemente weiter in dem ersten Aufnahmebereich angeordnet sind.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 17, wobei die Neigungserkennungsvorrichtung weiter umfasst: einen zweiten Aufnahmebereich, der sich entlang einer dritten Richtung erstreckt und ein zweites Bewegungselement, das in dem zweiten Aufnahmebereich angeordnet ist, wobei mehrere zweite Messelemente in dem zweiten Aufnahmebereich angeordnet sind, wobei die zweiten Messelemente eine dritte Bewegungsposition des zweiten Bewegungselements messen, um einen zweiten Neigungswinkel der Reflexionseinheit entlang der dritten Richtung zu detektieren und wobei das zweite Bewegungselement sich entlang der dritten Richtung bewegt.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 17, wobei die zweite Richtung eine Ost-West-Richtung oder eine West-Ost-Richtung ist.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 19, wobei die dritte Richtung eine Süd-Nord-Richtung oder eine Nord-Süd-Richtung ist.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung, umfassend: mehrere Reflexionseinheiten zum Reflektieren und Bündeln des Sonnenlichts, wobei jede Reflexionseinheit eine Reflexionsfläche umfasst; eine Empfangseinheit, die das Sonnenlicht empfängt, das durch eine der Reflexionseinheiten reflektiert wird, wobei die Empfangseinheit und eine der Reflexionseinheiten zu verschiedenen Zeiten einander zugewandt sind, und die Empfangseinheit eingerichtet ist, sich entlang einer ersten Richtung zu bewegen; eine Steuerungsvorrichtung, die eingerichtet ist, um einen Rotationswinkel der Empfangseinheit zu steuern, die einer der Reflexionseinheiten zugewandt ist und eine erste Bewegungsposition der Empfangseinheit, die sich entlang der ersten Richtung bewegt, gemäß Positionen und Zeiten der Reflexionseinheiten zu steuern; und mehrere Fotosensoren, auf der Peripherie der Empfangseinheit angeordnet sind, wobei die Fotosensoren das Sonnenlicht detektieren, das durch eine der Reflexionseinheiten auf die Empfangseinheit reflektiert wird, und die angepasst sind, um ein erstes Feedbacksignal an die Steuerungsvorrichtung auszugeben, um eine Richtung der Empfangseinheit zu kalibrieren, die einer der Reflexionseinheiten zugewandt ist.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 22, wobei die erste Richtung eine vertikale Richtung ist.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 22, wobei die Reflexionsflächen der Reflexionseinheiten Rücken-an-Rücken angeordnet sind.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 22, wobei die Reflexionsflächen der Reflexionseinheiten einander zugewandt angeordnet sind
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 22, wobei jede Reflexionseinheit mehrere Reflexionsspiegel umfasst, und jeder Reflexionsspiegel angepasst ist, um das Sonnenlicht auf den gleichen Bereich zu reflektieren.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 26, wobei jeder Reflexionsspiegel ein ebener Spiegel ist.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 26, wobei jeder Reflexionsspiegel ein konkaver Spiegel ist.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 22, wobei jede Reflexionseinheit ein konkaver Spiegel ist.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 22, wobei die Empfangseinheit eine fotoelektrische Einheit ist, die angepasst ist, um das empfangene Sonnenlicht in elektrische Energie umzuwandeln.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 30, wobei die fotoelektrische Einheit ein Solarpanel ist.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 22, wobei die Empfangseinheit eine fotothermische Einheit ist, die angepasst ist, um das Sonnenlicht in thermische Energie umzuwandeln.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 22, wobei die Steuerungsvorrichtung umfasst: einen Echtzeittaktgeber (RTC), der angepasst ist, um ein Zeitsignal der Reflexionseinheiten zu erzeugen; eine Mikrosteuereinheit (MCU), die ein Steuersequenzsignal gemäß einem Positionsignal der Reflexionseinheiten und dem Zeitsignal erzeugt; eine Speichereinheit, die das Positionssignal, das Zeitsignal und das Steuersequenzsignal speichert; eine Nachführungssteuereinheit, die angepasst ist, um das Steuersequenzsignal anzunehmen, um die erste Bewegungsposition der Empfangseinheit zu steuern, die sich entlang der ersten Richtung bewegt, und um die Richtung der Empfangseinheit zu steuern, die einer der Reflexionseinheiten zugewandt ist; eine erste Rotationssteuereinheit, die angepasst ist, das Steuersequenzsignal anzunehmen, um den Rotationswinkel der Empfangseinheit zu steuern, die einer der Reflexionseinheiten zugewandt ist; und eine Eingabe/Ausgabeeinheit, die angepasst ist, um das erste Feedbacksignal der Fotosensoren zu liefern, um die Richtung der Empfangseinheit zu kalibrieren, die der Reflexionseinheit zugewandt ist.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 33, wobei das Positionssignal eines ist, das ausgewählt ist aus einem Längensignal, einem Breitensignal und einem Höhensignal oder einer Kombination daraus.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 33, wobei die Steuerungsvorrichtung weiter eine Datenübertragungsvorrichtung umfasst, die angepasst ist, um das Positionssignal auf die Steuerungsvorrichtung zu laden.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 35, wobei die Datenübertragungsvorrichtung eine Vorrichtung eines seriellen Anschlusses oder eine Vorrichtung eines parallelen Anschlusses ist.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 33, wobei die Steuerungsvorrichtung weiter einen Empfänger eines globalen Positionierungssystems (GPS) oder einen Rundfunksystemempfänger zum Kalibrieren oder Feineinstellen des Zeitsignals des RTC umfasst.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 33, wobei die Steuerungsvorrichtung weiter eine zweite Rotationssteuereinheit umfasst, die angepasst ist, um das Steuersequenzsignal anzunehmen, um den Rotationswinkel jeder Reflexionseinheit zu steuern.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 38, weiter umfassend eine Neigungserkennungsvorrichtung, die auf jeder der Reflexionseinheiten angeordnet ist, um eine Neigungsrichtung der Reflexionseinheit zu detektieren und angepasst ist, um ein zweites Feedbacksignal an die Steuerungsvorrichtung auszugeben, um eine Richtung jeder Reflexionseinheit zu kalibrieren.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 39, wobei die Neigungserkennungsvorrichtung umfasst: einen ersten Aufnahmebereich, der sich entlang einer zweiten Richtung erstreckt, und ein erstes Bewegungselement das in dem ersten Aufnahmebereich angeordnet ist, wobei ein erstes Messelement in dem ersten Aufnahmebereich angeordnet ist, wobei das erste Messelement eine zweite Bewegungsposition des ersten Bewegungselements misst, um einen ersten Neigungswinkel der Reflexionseinheit entlang der zweiten Richtung zu detektieren, und wobei das erste Bewegungselement sich entlang der zweiten Richtung bewegt.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 40, wobei mehrere erste Messelemente weiter in dem ersten Aufnahmebereich angeordnet sind.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 40, wobei die Neigungserkennungsvorrichtung weiter umfasst: einen zweiten Aufnahmebereich, der sich entlang einer dritten Richtung erstreckt und ein zweites Bewegungselement, das in dem zweiten Aufnahmebereich angeordnet ist, wobei mehrere zweite Messelemente in dem zweiten Aufnahmebereich angeordnet sind, wobei die zweiten Messelemente eine dritte Bewegungsposition des zweiten Bewegungselements messen, um einen zweiten Neigungswinkel der Solarfläche entlang der dritten Richtung zu detektieren und wobei das zweite Bewegungselement sich entlang der dritten Richtung bewegt.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 40, wobei die zweite Richtung eine Ost-West-Richtung oder eine West-Ost-Richtung ist.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 42, wobei die dritte Richtung eine Süd-Nord-Richtung oder eine Nord-Süd-Richtung ist.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung, umfassend: eine Reflexionseinheit, zum Reflektieren und Bündeln von Sonnenlicht und die eine Reflexionsfläche umfasst; eine Empfangseinheit, die das Sonnenlicht empfängt, das durch die Reflexionseinheit reflektiert wird und eine Empfangsfläche umfasst, wobei die Empfangseinheit und die Reflexionseinheit einander zugewandt angeordnet sind; eine Steuerungsvorrichtung, die eingerichtet ist, zum Steuern eines Rotationswinkels der Reflexionseinheit gemäß einer Position und einer Zeit der Reflexionseinheit; und eine Neigungserkennungsvorrichtung, die auf der Empfangseinheit angeordnet ist, um eine Neigungsrichtung der Reflexionseinheit zu detektieren und angepasst ist, um ein erstes Feedbacksignal an die Steuerungsvorrichtung auszugeben, um eine Richtung der Reflexionseinheit zu kalibrieren, die der Sonne zugewandt ist.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 45, wobei jede Reflexionseinheit mehrere Reflexionsspiegel umfasst, und jeder Reflexionsspiegel angepasst ist, um das Sonnenlicht die Empfangseinheit zu reflektieren.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 46, wobei jeder Reflexionsspiegel ein ebener Spiegel ist.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 46, wobei jeder Reflexionsspiegel ein konkaver Spiegel ist.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 45, wobei die Reflexionseinheit ein konkaver Spiegel ist.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 45, wobei die Empfangseinheit eine fotoelektrische Einheit ist, die angepasst ist, um das Sonnenlicht in elektrische Energie umzuwandeln.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 50, wobei die fotoelektrische Einheit ein Solarpanel ist.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 50, wobei die Empfangseinheit eine fotothermische Einheit ist, die angepasst ist, um das Sonnenlicht in thermische Energie umzuwandeln.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 45, wobei die Steuerungsvorrichtung umfasst: einen Echtzeittaktgeber (RTC), der angepasst ist, um ein Zeitsignal der Reflexionseinheit zu erzeugen; eine Mikrosteuereinheit (MCU), die ein Steuersequenzsignal gemäß einem Positionsignal der Reflexionseinheit und dem Zeitsignal erzeugt; eine Speichereinheit, die das Positionssignal, das Zeitsignal und das Steuersequenzsignal speichert; eine erste Rotationssteuereinheit, die angepasst ist, um das Steuersequenzsignal anzunehmen, um den Rotationswinkel des Trägerelements zu steuern; und eine Eingabe/Ausgabeeinheit, die angepasst ist, um das erste Feedbacksignal der Neigungserkennungsvorrichtung zu liefern, um die Richtung der Reflexionseinheit zu kalibrieren, die der Sonne zugewandt ist.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 53, wobei das Positionssignal eines ist, das ausgewählt ist aus einem Längensignal, einem Breitensignal und einem Höhensignal oder einer Kombination daraus.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 53, wobei die Steuerungsvorrichtung weiter eine Datenübertragungsvorrichtung umfasst, die angepasst ist, um das Positionssignal auf die Steuerungsvorrichtung zu laden.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 55, wobei die Datenübertragungsvorrichtung eine Vorrichtung eines seriellen Anschlusses oder eine Vorrichtung eines parallelen Anschlusses ist.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 53, wobei die Steuerungsvorrichtung weiter einen Empfänger eines globalen Positionierungssystems (GPS) oder einen Rundfunksystemempfänger zum Kalibrieren oder Feineinstellen des Zeitsignals des RTC umfasst.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 45, wobei die Neigungserkennungsvorrichtung umfasst: einen ersten Aufnahmebereich, der sich entlang einer zweiten Richtung erstreckt und ein erstes Bewegungselement das in dem ersten Aufnahmebereich angeordnet ist, wobei mehrere erste Messelemente in dem ersten Aufnahmebereich angeordnet sind, wobei die ersten Messelemente eine erste Bewegungsposition des ersten Bewegungselements messen, um einen ersten Neigungswinkel der Reflexionseinheit entlang der ersten Richtung zu detektieren, und wobei das erste Bewegungselement sich entlang der ersten Richtung bewegt.
Solar-Nachführungs- und Bündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 58, wobei die erste Richtung eine Süd-Nord-Richtung oder eine Nord-Süd-Richtung ist.
Solarbündelungsvorrichtung, umfassend: eine Reflexionseinheit zum Reflektieren und Bündeln von Sonnenlicht, und eine Reflexionsfläche umfassend; mehrere Empfangseinheiten, wobei jede unterschiedliche Höhen umfasst, um jeweils Sonnenlicht zu empfangen, das durch die Reflexionseinheit zu verschiedenen Zeiten reflektiert wird, und jede eine Empfangsfläche umfasst, wobei jede Empfangsfläche der Reflexionsfläche zugewandt ist; und ein Trägerelement, zum Tragen der Reflexionseinheit und der Empfangseinheiten.
Solarbündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 60, wobei die Reflexionseinheit mehrere Reflexionsspiegel umfasst, und jeder Reflexionsspiegel angepasst ist, um das Sonnenlicht auf die Empfangseinheiten zu reflektieren.
Solarbündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 61, wobei jeder Reflexionsspiegel ein ebener Spiegel ist.
Solarbündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 61, wobei jeder Reflexionsspiegel ein konkaver Spiegel ist.
Solarbündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 60, wobei die Reflexionseinheit ein konkaver Spiegel ist.
Solarbündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 60, wobei die Empfangseinheit eine fotoelektrische Einheit ist, die angepasst ist, um das empfangene Sonnenlicht in elektrische Energie umzuwandeln.
Solarbündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 65, wobei die fotoelektrische Einheit ein Solarpanel ist.
Solarbündelungsvorrichtung gemäß Anspruch 60, wobei die Empfangseinheit eine fotothermische Einheit ist, die angepasst ist, um das Sonnenlicht in thermische Energie umzuwandeln.