太阳灶自动跟踪器电路工作原理

太阳灶自动跟踪器

随着世界能源的紧张，太阳能正在被人们开发利用，其中太阳灶首当其冲，正被逐渐推广。然而，由于现行的家用太阳灶多是位置固定不变，故受光效率低，不能充分发挥太阳光能的真正效率。为使太阳灶能随太阳位置做及时转动，每时每刻受到太阳光的直接照射，获得最高的受光效率，解决方法是使太阳灶随太阳的位置移动而自行转动，即同步跟踪。本文介绍的太阳灶自动跟踪器，便具有同步跟踪之功能。它的特点是结构简单、容易自制与安装，很适于家用太阳灶选用。

1．电路工作原理

太阳灶是将太阳光能变成热能，也就是有太阳光时，太阳灶才具有热能效应。正好光敏三极管，光敏二极管或光敏电阻的亮阻与暗阻在有或无阳光时变化明显，可用它们来跟踪阳光的有无，控制太阳灶的转动与停止。

太阳灶自动跟踪器的电路如图59-1所示。

 

图59-1

当有太阳光照射到光敏三极管BG1上时，BG1的暗阻降低，使BG2的基极电位降至近零伏，BG2因无基极电压截止，其集电极电位升高，使BG3管导通，继电器J得电吸合，其常开触点J1闭合，接通电动机M电源，电动机运转，带动减速齿轮，驱动太阳灶顺时针转动，当运动到某一角度时，光敏三极管所受的光照减弱，其暗阻变大，到最后近似于开路，使BG2导通，BG3截止，继电器J释放，常开触点断开电动机的电源，电动机停止运行，太阳灶随之停转，使太阳灶保持接受阳光直射状态，受光效率最高。

当太阳位置移动，再次照射到光敏三极管上时，太阳灶已偏离了阳光直射方向，电路又翻转，电动机再次带动太阳灶随着太阳转动。这样周而复始，便实现了太阳灶自动跟踪阳光的直照。

2．机械传动系统

太阳灶的机械传动系统种类很多，图59-2为常用的机械传动方式，它是由电动机和减速机构组成，也可采用其它传动与减速方式。

 
图59-2

在使用时，考虑太阳灶转动时所需的功率不大，可采用汽车刮雨器的传动机构，那样制作就方便多了。

汽车刮雨器的机械传动机构如图59-3所示。

 
图59-3

汽车刮雨器的工作电压为12V，它在额定工作电压下分快慢两速，刷子以每秒运动0．45次为低速，以每秒运动0．75次为高速，快速与慢速是通过如图59-4的控制开关来实现的。

 
图59-4

高速时，开关A闭合，B打开，电动机的励磁绕组与电阻R串联；低速时，开关A、B均闭合，励磁绕组不与电阻R串联；停机时，开关A打开，B闭合，电枢电流与励磁电流均通过触点P。

刮雨器的传动蜗轮上有一凸块，凸块每转动一周后将触点P顶开一次，这样只有当刷子转摆到一边时，电动机才能停止运转。

根据刮雨器的传动机构，只要将图59-3中的转轴加长，在加长轴上安装一个蜗轮齿轮，在太阳灶底部再安装一个齿条，由蜗齿轮带动齿条做直线运动，使太阳灶的侧面做上下运动，则太阳灶灶面即可绕自身底部的轴转动，从而达到了太阳灶跟踪太阳转动的目的。

蜗轮齿轮及传动齿条结构如图59-5所示。

 
图59-5

3．安装

在安装时，光敏三极管的受光筒轴线，应超前太阳灶轴线2°～2．5°，以保证太阳光偏离太阳灶中心面时使太阳光照射到光敏三极管上，能立即驱动太阳灶转动，自动跟踪阳光直射，使太阳灶受光效率最高。

光敏三极管的受光筒如图59-6所示方法制作。

 
图59-6

齿轮与齿条安装时，必需可靠地啮合。也可用刮雨器的加长转轴，直接驱动太阳灶转动，但太阳灶不宜过重。

电源可使用蓄电池，或采用交流电源通过降压方法获得。

图59-1中的并联在常开触点旁的电阻R和电容C，其作用是吸收电火花，减少干扰。

BG1为光敏三极管3DU5，或光敏二极管2CU2及光敏电阻等，可任选其一。

BG2、BG3应选用3DG6或9012，β＞100。

D为二极管，如1N4002。

J为12V直流继电器，可选JRX-13F或JQX-4F等。

R12kΩR23．8kΩ

太阳灶需自动跟踪太阳光照时，应选用慢速档转动；当太阳灶需复位时，应选用快速档转动。