定日镜控制系统论文和设计-兰宝胜

全文摘要

本实用新型属于光热发电技术领域，公开了一种定日镜控制系统，包括分布于预设位置的多个定日镜、以及用于控制各定日镜的外部终端，各定日镜包括镜片、镜架、设置于镜架上的方位旋转编码器和高度旋转编码器组件、设于所述镜架上的无线通信器和镜架控制器。这样，通过镜架控制器接收方位旋转编码器及高度旋转编码器组件的脉冲信号，并将该信息反馈至外部终端，通过外部终端来控制各定日镜的镜架控制器实时调节位于预设位置的定日镜的方位角和高度角，实现对太阳的准确追踪，实时监测和反馈预设位置的定日镜的角度信息，使得预设位置的定日镜能够实现闭环控制。

主设计要求

1.定日镜控制系统，包括分别分布于多个预设位置的多个定日镜、以及用于控制各所述定日镜的外部终端，各所述定日镜包括镜片、以及用于支撑所述镜片的镜架，其特征在于，各所述定日镜还包括设于所述镜架上并用于收集所述镜片方位角信息的方位旋转编码器、设于所述镜架上并用于收集所述镜片高度角信息的高度旋转编码器组件、设置于所述镜架上用于接收所述方位旋转编码器与所述高度旋转编码器组件脉冲信号的镜架控制器、以及设置于所述镜架上用于将所述镜架控制器与所述外部终端通信连接的无线通信器，所述镜架控制器与所述方位旋转编码器、以及所述高度旋转编码器均电性连接。

设计方案

2.如权利要求1所述的定日镜控制系统，其特征在于，所述镜架包括立柱、以及转动设置于所述立柱上并用于支撑所述镜片的支撑轴组件，所述无线通信器安装于所述立柱上，所述方位旋转编码器和所述高度旋转编码器组件安装于所述支撑轴组件上。

3.如权利要求2所述的定日镜控制系统，其特征在于，所述立柱设置于所述支撑轴组件的中部位置处。

4.如权利要求3所述的定日镜控制系统，其特征在于，所述支撑轴组件包括支撑轴、呈间隔设置于所述支撑轴上并用于支撑所述镜片的多个支撑杆、以及用于将所述支撑轴安装于所述立柱上的支架，所述支架转动安装于所述立柱上，所述支撑轴转动安装于所述支架上，所述高度旋转编码器组件、方位旋转编码器均设置于所述支架上。

5.如权利要求4所述的定日镜控制系统，其特征在于，所述高度旋转编码器组件包括安装于所述支架上的安装板、竖立于所述安装板上的支杆、安装于所述支杆上并与所述支撑轴转动连接的转轮组件、以及设置于所述转轮组件上并用于记录所述转轮组件旋转次数、并将记录的旋转次数反馈至所述镜架控制器的编码器。

6.如权利要求5所述的定日镜控制系统，其特征在于，所述转轮组件包括用于与所述支撑轴转动连接的转轮、以及设置于所述支杆上并用于支撑所述转轮的转轴，所述编码器设置于所述转轴上。

7.如权利要求6所述的定日镜控制系统，其特征在于，所述转轮的直径小于所述支撑轴的直径。

8.如权利要求6所述的定日镜控制系统，其特征在于，所述转轮组件还包括套设于所述转轴上的挡壳，所述挡壳对应所述支撑轴位置开设有供所述转轮伸出并与所述支撑轴转动连接的开口。

9.如权利要求8所述的定日镜控制系统，其特征在于，所述转轮组件还包括套设于所述转轴上并用于弹性夹持所述转轮的弹性件。

10.如权利要求9所述的定日镜控制系统，其特征在于，所述弹性件的数量为两个，各所述弹性件分别分布于所述转轮的两端，各所述弹性件一端抵顶于所述挡壳上，各所述弹性件另一端抵顶于所述转轮上。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于光热发电技术领域，更具体地说，是涉及一种定日镜控制系统。

背景技术

塔式太阳能热发电是一种太阳能聚光热发电技术，需在空旷的地面上建立高大的中央吸收塔，在该塔顶上安装吸收器，在塔的周围安装一定数量的定日镜，通过定日镜将太阳光聚集到塔顶接收器的腔体内以产生高温，然后经过热交换器产生蒸汽，蒸汽推动蒸汽机发电。

定日镜场对太阳的追踪精度对于光热电站的发电效率至关重要，目前，定日镜基本采用双轴追踪(俯仰追踪和极轴追踪)实现对太阳的全天追踪，即通过调节定日镜的方位角及高度角实现对太阳的准确追踪。然而，现有的定日镜不能直接对当前状态的实际角度信息进行检测和反馈，无法实现闭环控制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种定日镜控制系统，旨在解决现有的定日镜无法直接对当前实际角度信息进行检测和反馈的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：定日镜控制系统，包括分布于预设位置的多个定日镜、以及用于控制各所述定日镜的外部终端，各所述定日镜包括镜片、以及用于支撑所述镜片的镜架，各所述定日镜还包括设于所述镜架上并用于收集所述镜片方位角信息的方位旋转编码器、设于所述镜架上并用于收集所述镜片高度角信息的高度旋转编码器组件、设置于所述镜架上用于接收所述方位旋转编码器与所述高度旋转编码器组件脉冲信号的镜架控制器、以及设置于所述镜架上用于将所述镜架控制器与所述外部终端通信连接的无线通信器，所述镜架控制器与所述方位旋转编码器、以及所述高度旋转编码器均电性连接。

进一步地，所述镜架包括立柱、以及转动设置于所述立柱上并用于支撑所述镜片的支撑轴组件，所述无线通信器安装于所述立柱上，所述方位旋转编码器和所述高度旋转编码器组件安装于所述支撑轴组件上。

进一步地，所述立柱设置于所述支撑轴组件的中部位置处。

进一步地，所述支撑轴组件包括支撑轴、呈间隔设置于所述支撑轴上并用于支撑所述镜片的多个支撑杆、以及用于将所述支撑轴安装于所述立柱上的支架，所述支架转动安装于所述立柱上，所述支撑轴转动安装于所述支架上，所述高度旋转编码器组件、方位旋转编码器均设置于所述支架上。

进一步地，所述高度旋转编码器组件包括安装于所述支架上的安装板、竖立于所述安装板上的支杆、安装于所述支杆上并与所述支撑轴转动连接的转轮组件、以及设置于所述转轮组件上并用于记录所述转轮组件旋转次数、并将记录的旋转次数反馈至所述镜架控制器的编码器。

进一步地，所述转轮组件包括用于与所述支撑轴转动连接的转轮、以及设置于所述支杆上并用于支撑所述转轮的转轴，所述编码器设置于所述转轴上。

进一步地，所述转轮的直径小于所述支撑轴的直径。

进一步地，所述转轮组件还包括套设于所述转轴上的挡壳，所述挡壳对应所述支撑轴位置开设有供所述转轮伸出并与所述支撑轴转动连接的开口。

进一步地，所述转轮组件还包括套设于所述转轴上并用于弹性夹持所述转轮的弹性件。

进一步地，所述弹性件的数量为两个，各所述弹性件分别分布于所述转轮的两端，各所述弹性件一端抵顶于所述挡壳上，各所述弹性件另一端抵顶于所述转轮上。

本实用新型提供的定日镜控制系统的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型的定日镜控制系统，通过在预设位置设有多个定日镜和用于控制多个定日镜的外部终端，且各定日镜包括方位旋转编码器、高度旋转编码器组件、无线通信器、以及镜架控制器，镜架控制器与方位旋转编码器、高度旋转编码器组件均电性连接，这样，通过镜架控制器接收方位旋转编码器及高度旋转编码器组件的脉冲信号，并将该信息反馈至外部终端，通过外部终端来控制各定日镜的镜架控制器实时调节位于预设位置的定日镜的方位角和高度角，实现对太阳的准确追踪，实时监测和反馈预设位置的定日镜的角度信息，使得预设位置的定日镜能够实现闭环控制。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要实用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实施例的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提出的定日镜的立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例提出的图1中定日镜中的镜架的立体结构示意图；

图3为本实用新型实施例提出的支撑轴组件的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提出的支架的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提出的高度旋转编码器组件的结构示意图。

其中，图中各附图标记：

1-镜片；

2-镜架；21-立柱；22-支撑轴组件；221-支撑轴；222-支撑杆；223-支架；

3-方位旋转编码器；

4-高度旋转编码器组件；41-安装板；42-支杆；43-转轮组件；431-转轮；432-转轴；433-挡壳；434-弹性件；44-编码器；

5-无线通信器；

6-定日镜。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

另外，还需要说明的是，本实用新型实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的以下结合具体实施例对本实用新型的实现进行详细的描述。

如图1～5所示，本实施例提出了一种定日镜控制系统，包括分布于预设位置的多个定日镜6和用于控制各定日镜6的外部终端(附图未作出)，各定日镜包括镜片1和镜架2，镜架2可用于支撑该镜片1，此外，该定日镜6还包括方位旋转编码器3和高度旋转编码器组件4，该方位旋转编码器3可用于收集镜片1的方位角信息，该高度旋转编码器组件4可用于收集镜片1的高度角信息，另外，各定日镜还包括无线通信器5与镜架控制器(附图未作出)，该无线通信器5与镜架控制器均设置于镜架2上，该镜架控制器与方位旋转编码器3、高度旋转编码器组件4电性连接，该镜架控制器可接收方位旋转编码器3及高度旋转编码器组件4的脉冲信号，并将该信息反馈至外部终端，通过外部终端来控制各定日镜6的镜架控制器以实时调节位于预设位置的定日镜6的方位角和高度角，实现对太阳的准确追踪，使得预设位置的定日镜6能够实现闭环控制。

在本实施例中，该多个预设位置指的是全国各地可以建立定日镜的位置，此处的全国指的是中国，当然，根据实际情况和具体需求，该全国也可指美国、俄罗斯等其他国家，此处不作唯一限定。

在本实施例中，上述外部终端为中心计算机，从而可实时监测、记录各地的定日镜6的角度信息，并依据角度信息控制调节定日镜6的方位角和高度角，实现对太阳的准确追踪，此外，该中心计算机还通过云端服务器与多台电脑建立关联，使得用户可以通过外网访问预设位置的定日镜6。

优选地，在本实施例中，该无线通信器5可与外部终端之间通过WIFI(Wireless-Fldelity；无线宽带)、LoRa(Long Range Radio；远距离无线电)、ZigBee(紫峰协议)、NB-IOT协议(Narrow Band Internet Of Things；窄带物联网)等通信机制来实现信号的传输；上述镜架控制器与外部终端通过CAN(Controller Area Network；控制器局域网路)、RS232(Recommended Standard 232；异步传输标准接口232)、以及脉冲信号等通信方式实现外部终端对镜架控制器的远程控制，当然，在本实施例中，上述无线通信器5与外部终端、镜架控制器与外部终端也可通过其他通信方式连接，此处不作唯一限定。

进一步地，请参阅图1，作为本实用新型提供的定日镜控制系统的一种具体实施方式，上述镜架2包括立柱21和支撑轴组件22，该支撑轴组件22转动设置于立柱21上，且该支撑轴组件22可用于支撑上述镜片1，该无线通信器5与方位旋转编码器3安装于立柱21上，上述高度旋转编码器组件4安装于上述支撑轴组件22上。这样，当需要调节定日镜6的高度角时，此时镜架控制器依据外部终端的指令来驱动支撑轴组件22发生转动，支撑轴组件22带动镜片1实现高度的调节，此时，高度旋转编码器组件4可收集支撑轴组件22转动的信息并通过脉冲信号的方式传递至镜架控制器，镜架控制器通过无线通信器5将信息反馈至外部终端，外部终端进而控制镜架控制器工作，当定日镜6的高度角调节至合适位置时，此时，外部终端则会驱动镜架控制器停止工作，实现对定日镜6的控制，同理，该定日镜6的方位角可通过支撑轴组件22—方位旋转控制器3—镜架控制器—无线通信器5—外部终端—支撑轴组件22的闭环控制，实现对定日镜6方位角的调节，此处不作赘述。

优选地，在本实施例中，上述立柱21设置于支撑轴组件22的中部位置处，这样，通过将立柱21安装于支撑轴组件22的中部位置，从而可较好的支撑上述支撑轴组件22，保证支撑轴组件22两端的受力均匀，为后续对定日镜6的方位角和高度角的调节提供了保证。当然，在本实施例中，根据实际情况和具体需求，该立柱21也可设置于支撑轴组件22的其他位置处，此处不作唯一限定。

进一步地，请参阅图2，作为本实用新型提供的定日镜控制系统的一种具体实施方式，该支撑轴组件22包括支撑轴221和多个支撑杆222，各支撑杆222呈间隔设置于支撑轴221上，此外，该支撑轴组件22还包括一支架223，该支架223可用于将支撑轴221安装于立柱21上，且该支架223转动安装于立柱21上，该支撑轴221转动的安装于支架223上，该高度旋转编码器组件4、方位旋转编码器3均设置于支架223上。优选地，在本实施例中，上述支撑杆222的数量为四个，各支撑杆222呈间隔均匀分布于支撑轴221上，通过设置四个支撑杆222，从而可将镜片1实现较好的支撑。当然，在本实施例中，根据实际情况和具体需求，上述支撑杆222的数量也可设置为其他多个，此处不作唯一限定。

进一步地，请参阅图5，作为本实用新型提供的定日镜控制系统的一种具体实施方式，该高度旋转编码器组件4包括安装板41，该安装板41安装于支架223上，在安装板41上竖立设有支杆42，在支杆42上安装有转轮组件43，该转轮组件43与支撑轴221转动连接，此外，该高度旋转编码器组件4还包括编码器44，该编码器44与镜架控制器通信连接，该编码器44可用于记录转轮组件43旋转的次数，并将记录的旋转次数反馈至镜架控制器处，随后通过无线通信器5可将信息反馈至外部终端。

在本实施例中，当支撑轴22发生转动时，此时支撑轴会带动转轮组件43发生转动，此时编码器44可用于记载转轮组件的旋转次数，并将旋转次数的信息反馈至镜架控制器，通过无线通信器5将镜架控制器收集的信息反馈至外部终端，通过外部终端来控制镜架控制器工作，实现对定日镜6高度角的调节。

在本实施例中，当需要对镜片1的方位角进行调整时，此时，通过转动支架223，该方位旋转编码器3可将支架223转动的信息传递至镜架控制器，无线通信器5可将镜架控制器收集的信息反馈至外部终端，使得外部终端可控制镜架控制器驱动支架223转动，实现对定日镜6方位角的调节。

进一步地，请参阅图5，作为本实用新型提供的定日镜控制系统的一种具体实施方式，上述转轮组件43包括转轮431和转轴432，该转轮432与支撑轴221转动连接，该转轴432设置于支杆42上且用于支撑上述转轮431，上述编码器44设置于上述转轴432上。这样，转轴432可支撑转轮431与支撑轴221发生转动，该编码器44可将转轮431转动的信息记录下来，为后续调节镜片1的高度角提供了保证。

优选地，上述转轮431的直径小于上述支撑轴221的直径，这样，当支撑轴221转动一圈，则转轮431可转动N圈，从而使得镜片1角度的测量精度提升N倍，使得镜片1高度角的控制更加精确。当然，在本实施例中，根据实际情况和具体需求，该转轮431的直径也可设置为等于或大于支撑轴221的直径，此处不作唯一限定。

进一步地，请参阅图5，作为本实用新型提供的定日镜控制系统的一种具体实施方式，该转轮组件43还包括挡壳433，该挡壳433套设于转轴432上，且在该挡壳433上开设有开口(附图未作出)，该开口可供转轮431伸入并与支撑轴221转动连接。这样，通过设置挡壳433，从而可避免外部环境对转轮431转动造成影响，进而影响了角度测量的精度。

进一步地，请参阅图5，作为本实用新型提供的定日镜控制系统的一种具体实施方式，该转轮组件43还包括弹性件434，该弹性件434套设于转轴432上。这样，通过在转轴432上套设有弹性件434，从而该弹性件434可弹性夹持上述转轮431，以使转轮431能够较好的与支撑轴221保持紧密接触，保证了高度角测量的精度。

具体地，在本实施例中，上述弹性件434的数量为两个，各弹性件434分别分布于于转轮431的两端，且各弹性件434的一端抵顶于挡壳433上，各弹性件434的另一端抵顶于转轮431上。这样，通过在转轮431的两端都设有弹性件434，从而可较好的夹持转轮431，以保证转轮431与支撑轴221的紧密接触，提高了定日镜6高度角测量的精度。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

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