CN102171518A - 产生以红外线滤光片降低干扰的太阳能板定向系统的控制讯号 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种以红外线滤光片降低干扰的太阳能板定向系统的控制讯号产生系统及方法。在具体实施例中，太阳能板定向系统包含传感器，传感器在接收到辐射讯号的紫外线部分时会产生控制讯号成分。系统还包含另一传感器，另一传感器耦合至传感器，该另一传感器在接收到辐射讯号的额外紫外线部分时会产生额外控制讯号成分。控制讯号成分及额外控制讯号成分各包含一个或多个电压及电流。此外，系统包含降低辐射讯号的红外线部分所造成的干扰的红外线滤光片。
Description
要求优先权
本申请要求美国专利法119条规定的临时申请号为61/195,067申请日为2008年10月3日的优先权。在先申请的全部内容结合在下述申请中。
技术领域
本发明是关于太阳能板的定向。更明确地，本发明是关于以红外线滤光片降低干扰的太阳能板定向系统的控制讯号产生。
背景技术
太阳能板定向系统可以使用辐射讯号来定向太阳能板朝向太阳。如果云经过太阳能板和太阳之间，则云会吸收、反射、重新辐射或散射来自于太阳的辐射，云会干扰用来决定太阳的位置的传感器操作。辐射也会被固态物体和大气气体(举例来说，二氧化碳和甲烷)吸收、反射、重新辐射、漫射或影响。因此，太阳能板定向装置在可接收的范围内来追踪太阳的位置可能会失败，其造成将太阳光转换成电力的效率降低。接着，降低的效率会增加操作成本和太阳能板所提供的电力的成本。因此，与定向太阳能板的失败有关的增加的成本会造成功率产生的效率不佳和资源的浪费。
发明内容
本发明公开一种以红外线滤光片降低干扰的太阳能板定向系统的控制讯号产生的系统及方法。在一方面，太阳能板定向系统包含在接收到辐射讯号的紫外线部分时会产生控制讯号成分的传感器。系统还包含另一传感器，另一传感器耦合至传感器，另一传感器在接收到辐射讯号的额外紫外线部分时会产生额外控制讯号成分。控制讯号成分及额外控制讯号成分各包含一个或多个电压及电流。此外，系统包含降低由辐射讯号的红外线部分造成的干扰的红外线滤光片。在传感器及另一传感器接收到辐射讯号前，当辐射讯号的红外线部分藉由红外线滤光片而减少时，干扰降低。
可以定向大阳能板朝向辐射讯号来源体直到结合控制讯号被降低至阈限值以下，并且当传感器及额外另一传感器的安装面实质上与辐射讯号来源体成垂直时，则会得到阈限值。传感器及另一传感器可以各别包含发光二极管。红外线滤光片可以包含聚胺酯圆顶，聚胺酯圆顶包含扩大由红外线滤光片所遮蔽的传感器视角的鱼眼。
在另一方面，系统包含基于控制讯号成分及额外控制讯号成分的结合输出而产生马达讯号的调整模组。马达讯号使太阳能板向一个方向绕着轴转动。系统还可以包含相互耦合的补充传感器及附加传感器。补充传感器及附加传感器之额外结合输出可以提供额外马达讯号的基准，额外马达讯号使太阳能板向额外方向绕轴转动。
在另一方面，系统包含另一传感器组，另一传感器组包含四个紫外线传感器，用以使太阳能板绕着额外轴转动来定向太阳能板朝向辐射讯号来源体。额外轴与轴垂直，而传感器、另一传感器、补充传感器以及附加传感器各以垂直角度附接至安装面。
此系统还可以包含接收被导向太阳能板背面的额外辐射讯号的背面传感器。背面传感器可以在背面传感器接收到额外辐射讯号的部分时，用于定向太阳能板朝向额外辐射讯号的额外来源体。
传感器、另一传感器、补充传感器以及附加传感器可以各自侦测波长实质上在390纳米至400纳米之间的紫外线辐射。传感器的阳极可以耦合至另一传感器的阴极，而传感器的阴极可以耦合至另一传感器的阳极。红外线滤光片可以包含厚度在2.0-3.0毫米间的聚胺酯。系统还可以包含太阳能板定向系统的垂直支柱及太阳能板定向系统的水平支柱。系统可以包含被垂直支柱包覆的垂直轴马达及被水平支柱包覆的水平轴马达。
调整模组可以包含全桥，其包含两个P通道金氧半场效电晶体及两个N通道金氧半场效电晶体。在接收到一个或多个结合讯号及额外结合讯号时，全桥使一个或多个水平轴马达及垂直轴马达转动。
在另一方面，太阳能板定向系统的方法包含在传感器及另一传感器接收到辐射讯号前，当辐射讯号被红外线滤光片改变时，降低由辐射讯号的红外线部分所造成的干扰。方法还包含当传感器接收到辐射讯号的紫外线部分时，产生控制讯号成分。该方法还包含当另一传感器接收到辐射讯号的额外紫外线部分时，形成额外控制讯号成分。此外，方法包含结合控制讯号成分及额外控制讯号成分，以形成结合控制讯号。
方法可以包含定向太阳能板朝向辐射讯号来源体直到结合控制讯号被降低至阈限值以下。传感器及另一传感器可以各包含发光二极管，而红外线滤光片可以包含聚胺酯圆顶。方法还可以包含基于控制讯号成分及额外控制讯号成分的结合输出来操作马达。太阳能板可以基于该结合输出而向一个方向绕轴转动。方法亦包含基于补充传感器及附加传感器的额外结合输出，使太阳能板向额外方向绕轴转动。
在另一方面，太阳能板定向系统的方法包含将传感器及另一传感器耦合至太阳能板定向系统。当传感器接收辐射讯号中的紫外线部分时，传感器会产生控制讯号成分，而当另一传感器接收到辐射讯号中的额外紫外线部分时，另一传感器会产生额外控制讯号成分。控制讯号成分及额外控制讯号成分各自包含一个或多个电压及电流。
在此方面，方法还包含形成太阳能板定向系统的红外线滤光片。红外线滤光片降低由辐射讯号的红外线部分所造成的干扰，在传感器及另一传感器接收到辐射讯号前，当辐射讯号的红外线部分被红外线滤光片减少，则干扰降低。在此方面，红外线滤光片包含厚度在2.0-3.0毫米之间的聚胺酯。
在此方面，方法包含将调整模组置于太阳能板定向系统内。调整模组基于控制讯号成分及额外控制讯号成分的结合输出而产生马达讯号，且马达讯号使太阳能板向一个方向绕轴转动。方法还包含将补充传感器及附加传感器耦合至太阳能板定向系统。耦合补充传感器及附加传感器，而补充传感器及附加传感器的额外结合输出提供了使太阳能板向额外方向绕轴转动的额外马达讯号的基准。
方法亦可以包含在太阳能板定向系统中置放另一传感器组。另一传感器组可以包含四个紫外线传感器，其使太阳能板绕额外轴转动来定向太阳能板朝向辐射讯号来源体。额外轴可以与轴垂直，可以定向太阳能板朝向辐射讯号来源体直到结合控制讯号被降至阈限值以下。当传感器与另一传感器的安装面与辐射讯号来源体实质上垂直，则可以达到阈限值。
方法还可以包含将背面传感器耦合至太阳能板定向系统。背面传感器可以接收被导向太阳能板背面的额外辐射讯号。当背面传感器接收额外辐射讯号的部分时，背面传感器可以用来定向太阳能板朝向额外辐射讯号来源。传感器、另一传感器、补充传感器以及附加传感器各自侦测波长实质上在390纳米至400纳米间的紫外线辐射。
附图说明
图1阐明根据具体实施例的辐射讯号的红外线部分所造成的干扰的减低及结合控制讯号的产生。
图2阐明根据具体实施例的太阳能板定向系统的传感器组。
图3阐明根据具体实施例的具有方位传感器组、高度传感器组、背面传感器组的太阳能板定向系统。
图4阐明根据另一具体实施例的太阳能板定向系统之调整模组。
图5阐明根据具体实施例的具有并联传感器组的太阳能板定向系统。
图6阐明根据另一具体实施例的具有水平支柱及垂直支柱的太阳能板定向系统。
图7阐明根据具体实施例的降低由辐射讯号的红外线部分所导致的干扰之运作流程。
图8阐明根据具体实施例的定向太阳能板朝向辐射讯号来源之运作流程。
图9阐明根据具体实施例的形成太阳能板定向系统的红外线滤光片之运作流程。
图10为根据具体实施例的星齿轮系统之分解图。
具体实施方式
本发明公开以红外线滤光片降低干扰的太阳能板定向系统的控制讯号产生的系统及方法。
图1阐明根据具体实施例的辐射讯号110的红外线部分所造成的干扰降低，以及结合控制讯号120的产生。图1包含传感器组100、太阳能板定向系统101、传感器102、另一传感器104、红外线滤光片106、辐射源108、辐射讯号110、紫外线讯号112、额外紫外线讯号114、控制讯号成分116、额外控制讯号成分118、结合控制讯号120以及安装面122。在具体实施例中，传感器组100包含传感器102及另一传感器104，两者各自附接至安装面122。图1至图6阐明各式太阳能板定向系统的具体实施例101、301、401、501、601，其能做为数种太阳能板定向系统101的具体实施例的参考，亦可以应用于其他具体实施例上。
辐射讯号110由太阳产生，太阳即为辐射源108。辐射讯号110可以包含不同波长的辐射，其包含紫外线及红外线辐射。辐射讯号110亦可以由吸收、反射、再辐射、扭曲或改变辐射讯号110的物体或气体所产生。
在具体实施例中，太阳能板定向系统101包含红外线滤光片106。红外线滤光片106降低辐射讯号110中红外线部分所造成的干扰，辐射讯号110会被云、放射红外线辐射的物体或是会扭曲辐射讯号110的红外线部分的大气状况而改变或影响。红外线滤光片106反射、吸收，或减少传感器102、另一传感器104，或传感器组100的任何其他部分所接收到的红外线辐射量。
红外线滤光片106可以被架置于安装面122上或附接至任何表面，使红外线滤光片能够在传感器组100接收到红外线辐射前拦截到红外线辐射。红外线滤光片106可以与传感器组100的传感器接触，且可以被塑形，以直接与传感器102及另一传感器104的表面相合。红外线滤光片106可以以气隙、真空，或其他材料而与传感器分开。红外线滤光片106可以包含鱼眼形半圆顶，鱼眼形半圆顶使每个被红外线滤光片106遮盖的传感器能够以180度的视角看见辐射源108。
在具体实施例中，辐射讯号110穿过红外线滤光片106的距离是在2.1至2.9毫米间。红外线滤光片106可以包含聚胺酯，并可以降低辐射波长大于700纳米的红外线扭曲检波，降幅为60％-85％。红外线滤光片106可以包含降低进入的辐射讯号110扭曲的圆顶形状。红外线滤光片106可以降低进入的紫外线讯号，降幅小于15％。
辐射讯号110通过红外线滤光片106后，一部分的辐射讯号110及紫外线讯号112将为传感器102接收。接着，传感器102产生控制讯号成分116，控制讯号成分116可以为电压或电流。辐射讯号110的额外部分(即额外紫外线讯号114)亦为另一传感器104所接收，接着另一传感器104会产生额外控制讯号成分118，额外控制讯号成分118可以为电压或电流。然后，合并控制讯号成分116及额外控制讯号成分118，以形成结合控制讯号120，结合控制讯号120可以为电压或电流。
在具体实施例中，结合控制讯号120用于形成一个定向太阳能板朝向辐射讯号110来源体的马达控制讯号。当太阳能板定向系统、传感器组100、太阳能板被定向而朝向辐射源108，传感器102及另一传感器104会接收到相同辐射量，结合控制讯号120则降低。当结合控制讯号120被降至阈限值下，太阳能板及太阳能板定向系统101的活动就会停止。
在具体实施例中，当传感器及另一传感器104的安装面122实质上垂直，就会到达阈限值。传感器102及另一传感器104可以与安装面122以Θ角相接，Θ角实质上为40-50度之间的角度。传感器102及另一传感器104可以以实质上直线方式相互连接，并被定向至相反方向，使传感器的阳极能与另一传感器104的阴极直接相连。
在具体实施例中，传感器102及另一传感器104各为实际峰值波长介于380纳米至410纳米的紫外线发光二极管。视角可为80度或更小。传感器102及另一传感器104的其他特性可以包含高达5伏特的正向电压、高达20毫安的反向电流，及高达20毫瓦特的功率输出。太阳能板定向系统101可以被穿过云层的辐射所启动。使用太阳能板定向系统101可使太阳光转换成电力强化约40％。太阳能板定向系统101可以被太阳能板背面接收到的太阳光所启动。65瓦特的太阳能板背面所产生的电力可被太阳能板定向系统101用于使太阳能板转动至朝前的方向，以增强太阳能转换的效率。
图2阐明根据具体实施例的太阳能板定向系统101中的传感器组200。图2包含传感器102、另一传感器104、传感器组200、阳极203、阴极205、阴极207、阳极209、阴极211、阳极213、阳极215、阴极217、电极219、电极221、补充传感器226、附加传感器228。传感器组200包含传感器102、另一传感器104、补充传感器226、附加传感器228。传感器组200可以阐明图1中的传感器组100的元件及图3中的方位传感器组332、高度传感器组334、背面传感器组336。传感器组200可以同样被包含在图5的并联传感器组588中。
在具体实施例中，传感器组200的各传感器各为紫外线发光二极管所构成，其可以是保存空间的表面安装式发光二极管。如图所示，传感器102的阳极203耦合至另一传感器104的阴极207及电极219。补充传感器226的阴极211、附加传感器228的阳极215以及电极221相互耦合。阴极205、阳极209、阳极213以及阴极217与地面耦合。
当另一传感器104比传感器102接收到更多紫外线辐射，就会产生误差电压或电流，其经放大以驱动直流电马达来定向太阳能板定向系统101朝向辐射讯号110来源体。传感器102及另一传感器104的正误差电压或电流用于驱动直流电马达向一个方向。包含补充传感器226及附加传感器228的额外紫外线发光二极管对的正误差电压是用于驱动直流电马达向反方向。
传感器102与另一传感器104平行，而发光二极管被定向循相反方向。补充传感器226与另一传感器104实质上以同方向排列，附加传感器228与传感器102实质上以同方向排列。
如图1所示，传感器组200中的传感器是与安装面122以Θ角相接。Θ角实质上为45度。将传感器200通过注入塑形聚胺酯外盒而密封，从而使传感器免受天气影响，该外盒被塑形以与传感器的上方相合。聚胺酯外盒可形成红外线滤光片106，并可承受紫外线辐射的伤害。
在具体实施例中，如图1所示，聚胺酯外盒包含鱼眼圆顶，以使辐射源108能在传感器组200的每个传感器之扩大视角中被定位。扩大视角可高达180度，但可以利用并联扩大视角。
鱼眼圆顶可以为圆形圆顶形状，或可以有不同的透镜形状来扭曲进来的辐射，使辐射能根据映射函数适合较小的视角，举例来说，角弯或透视、线性等距缩放、垂直、等面积，或立体。
图3阐明根据具体实施例的具有方位传感器组332、高度传感器组334、背面传感器组336的太阳能板定向系统301。图3包含方位传感器组332、高度传感器组334、背面传感器组336、调整模组338、高度直流电马达340、方位直流电马达342、电压调节器344、处理器346、充电控制器348、太阳能板350、直流电/交流电电压转换器352、电力网354、灯356、电池358、无线电收发器360、远端无线电收发器362、远端处理器364。
在具体实施例中，调整模组338耦合至方位传感器组332、高度传感器组334、背面传感器组、高度直流电马达340、方位直流电马达342、电压调节器344、处理器346。处理器346耦合至无线电收发器360及充电控制器348。充电控制器348耦合至太阳能板350、灯356、电压调节器344、电池358、直流电/交流电电压转换器352。直流电/交流电电压转换器352耦合至电力网354。
在具体实施例中，太阳能板定向系统301包含基于结合控制讯号120而产生马达讯号的调整模组338，结合控制讯号120由控制讯号成分116及额外控制讯号成分118而混合产生。马达讯号使太阳能板向一个方向绕轴转动，轴可以与水平支柱690或垂直支柱692平行。朝相反方向转动的马达是由额外马达讯号所控制，额外马达讯号是由额外结合控制讯号产生。额外结合控制讯号120包含补充传感器226及附加传感器228的输出。马达可以为高度直流电马达340或方位直流电马达342。调整模组338的额外具体实施例的操作流程在图4有更深入的解说。
电压调节器344可以提供具有相容于电晶体-电晶体逻辑(TTL)电路的电压给太阳能板定向系统301元件，以使逻辑门及电晶体运作。充电控制器348可供内部或外部电池358充电，以在没有太阳能时运作太阳能板定向系统301。充电控制器348能在电池358充足电力后，切断电池358与太阳能板350或电力网354的连结。充电控制器348亦可以在黄昏之后或在光线不足的情况下启动或关闭路灯或其他灯光。
充电控制器348可以通过直流电/交流电电压转换器352耦合至电力网354。直流电/交流电电压转换器352可以将太阳能板350的直流电转换成交流电，以供电给电力网354，或可以将电力网354的交流电转换成太阳能板定向系统301运作用的直流电，或供电池358充电。
处理器346可以用于管理与控制调整模组338、高度直流电马达340、方位直流电马达342、电压调节器344以及充电控制器348的操作流程。在额外的具体实施例中，图4更进一步阐明处理器346的操作流程。
在具体实施例中，太阳能板定向系统301包含无线电收发器360。无线电收发器360通过IEEE 802.15、Zigbee、蓝牙或其他无线工具与远端无线电收发器362及远端处理器364通讯。每一个太阳能板定向系统301可以包含网路位置。远端处理器364可用于监控或控制灯356及太阳能板定向系统301。实地维修组可决定太阳能板定向系统301是否需要利用远端处理器364进行维修或优化。
图4阐明根据额外具体实施例的太阳能板定向系统401的调整模组438。图4包含方位太阳能传感器组332、高度太阳能传感器组334、背面太阳传感器336、高度直流电马达340、方位直流电马达342、电压调节器344、处理器346、太阳能板定向系统401、调整模组438、P通道金氧半场效电晶体470、472、478、480、N通道金氧半场效电晶体474、476、482、484、全桥466、468以及AND逻辑门471、473、475、477。全桥466包含P通道金氧半场效电晶体470、472、N通道金氧半场效电晶体474、476。全桥468包含P通道金氧半场效电晶体478、480、N通道金氧半场效电晶体482、484。
方位太阳能传感器组332、高度太阳能传感器组334以及背面太阳能传感器336各包含四个紫外线发光二极管。方位太阳能传感器组332、高度太阳能传感器组334以及背面太阳能传感器组336的安装面122可以平行。高度太阳能传感器组334的传感器可以从方位太阳能传感器组332的传感器的定向而循著平行于安装面122及太阳能板350的表面转动90度。背面太阳能传感器组336可以面对与方位太阳能传感器组332及高度太阳能传感器组334相反的方向。
方位传感器组332耦合至电极219及221。如果方位太阳能传感器组332未被定向，安装面122在接收太阳光时没有与太阳呈垂直，则传感器102及另一传感器104会产生约1.5伏特的正误差电压，并启动耦合至电极219的NPN通道电晶体。这会引起耦合NPN通道电晶体的AND逻辑门471至逻辑电路「0」之输出，其会启动P通道金氧半场效电晶体470及N通道金氧半场效电晶体474。如此一来，全桥466可以驱动经耦合的方位直流电马达342循一方向。
替代性地，与电极221耦合的补充传感器226及附加传感器228可以产生正电压，其可启动经耦合的NPN通道电晶体。NPN通道电晶体可以引起AND逻辑门473至逻辑电路「0」的输出，其可以启动P通道金氧半场效电晶体472及N通道金氧半场效电晶体476。如此一来，全桥466可以反方向驱动经耦合的方位直流电马达342。
每对P通道金氧半场效电晶体及N通道金氧半场效电晶体可以用来在一个方向驱动经耦合的马达，而全桥468会藉由耦合至AND逻辑门475及477的高度太阳能传感器组334而以类似方式驱动。举例而言，P通道金氧半场效电晶体478及N通道金氧半场效电晶体482可以被激活，以驱动高度直流电马达340向前运转，而P通道金氧半场效电晶体480及N通道金氧半场效电晶体484可被激活，以驱动高度直流电马达340反向运转。
当背面太阳能传感器组336暴露在例如太阳光的辐射讯号110中，就会产生正电压，其激活耦合至AND逻辑门477的NPN通道电晶体，其可以驱动高度直流电马达340反向运转。面向背面的传感器组336可被用于在太阳能板350被定向背对太阳时，重新启动太阳能板350。于是，面向背面的传感器组336的两个电极可被用于驱动高度直流电马达340循反方向运转。
保护的二极管可以被耦合至高度直流电马达340及方位直流电马达342的输出电极，以防止马达的反电压损坏太阳能板定向系统401连接元件。
处理器346耦合至AND逻辑门471、473、475、477，并可以藉由提高或降低适当AND逻辑门的输出逻辑位准，以用于直接控制方位直流电马达342及高度直流电马达340的转动。处理器346能因而在无太阳能时使太阳能板定向系统停放。
图5阐明根据具体实施例的具有并联传感器组588的太阳能板定向系统501。图5包含红外线滤光片106、太阳能板定向系统501、额外红外线滤光片586以及并联传感器组588。在具体实施例中，红外线滤光片106遮盖住装置于太阳能板定向系统501的印刷电路版上的高度太阳能传感器组332及方位太阳能传感器组334。额外红外线滤光片586覆盖装置在印刷电路板相反面的背面传感器组336，使背面传感器组能够从被红外线滤光106覆盖的相反方向的传感器接收辐射讯号。
图6阐明根据额外的具体实施例的具有水平支柱690及垂直支柱692的太阳能板定向系统601。图6包含太阳能板定向系统601、水平支柱690、垂直支柱692、水平轴马达694、垂直轴马达696以及星齿轮系统698。
太阳能板350可以被固定在太阳能板定向系统601的水平支柱690及垂直支柱692上。在具体实施例中，垂直支柱692及水平支柱690可以被设计成圆柱支柱，以支撑太阳能板定向系统601及太阳能板350的重量。水平支柱690及垂直支柱692可以支撑其他结构或装置，如街灯的灯。
水平支柱690及垂直支柱692可以以金属建成，并可依移动应用而组装或分解。举例来说，水平支柱690、垂直支柱692以及太阳能板定向系统601的其他元件可被设计为几个可被个人所携带的零件，以利安装太阳能板350在缺乏正常电力供给的遍远地区。
在具体实施例中，水平轴马达694包覆于水平支柱690内，垂直轴马达696包覆于垂直支柱692内。将水平轴马达694及垂直轴马达696固定于水平支柱690及垂直支柱692内可以让马达免于遭窃、破坏、天气损害。此外，将水平轴马达694及垂直轴马达696固定于水平及垂直支柱内可以在为直接使用者安装太阳能板定向系统601时减少一些步骤。
水平轴马达694使太阳能板定向系统601绕着水平支柱690转动，以追踪辐射源的仰角，而垂直轴马达696使太阳能板定向系统601绕着垂直支柱692转动，以追踪辐射源的方位角。
在具体实施例中，水平支柱690及垂直支柱692中的一者或两者可以包含星齿轮系统698，其机械地耦合至垂直轴马达696或水平轴马达694。行星齿轮系统698可以耦合至齿轮齿数比为100比1的马达，使马达的转数每分钟达2400，并使系统每分钟转数为24。亦可用其他倍数的齿轮齿数比。将行星齿轮系统698包含在水平支柱690或垂直支柱692内，可使太阳能板定向系统601的马达和行星齿轮系统698相互耦合，并与一定数量的工具排列。将行星齿轮系统698包覆于水平支柱690或垂直支柱692内亦可保护行星齿轮系统698免于遭窃、破坏、天气损害以及撞击损害。行星齿轮系统698可以使用95度齿角，以降低太阳能板定向系统601转动所需的能量。
行星齿轮系统698的轴可以被嵌入水平支柱690或垂直支柱692的圆柱段上一半圆形的洞。半圆形洞使该轴在太阳能板定向系统601往某方向或高度转动时产生阻力。
该圆柱段的末端可以沿着水平支柱690或垂直支柱692的啮合面滑动或转动，以形成滑动接头。水平支柱690或垂直支柱692与圆柱段间的滑动连接可降低雨或风造成水或空气流进太阳能板定向系统601支撑处。行星齿轮系统698可被调整，以改变太阳能板定向系统601的齿轮齿数比。
在具体实施例中，太阳能板定向系统601使太阳能板350水平转动360度，垂直转动90度。当太阳能板转到90度，限位开关会切断马达操作流程，以防止太阳能板垂直转动超过仰角90度，但太阳能板可以被降至仰角0度，以如其所设定，定向太阳能板350朝向太阳。同样地，额外限位开关会防止太阳能板350转动超过仰角0度，以防止太阳能板350接触支撑结构。
在另一具体实施例中，光电压节板耦合至处理器346，以防止太阳能板350因为部分被遮蔽的太阳能板而形成高阻力路径。该光电压节板利用旁路二极管提供低阻力的电流路径，以防止太阳能板350过热。太阳能板350元件的电压位准可以透过远端处理器364及远端无线电收发器362与无线电收发器360之间的无线通讯而获得监控。
太阳能板定向系统601可以包含绕着与地面平行的太阳能板350转动的风速探测器，以在风速超过每小时150公里时降低其风阻。太阳能板定向系统601可以在高达每小时150公里的风速下在其他方位支撑太阳能板。
太阳能板定向系统601可以包含故障检验模式，在该模式下，具有活化旁路二极管超过十二小时的板将产生要求维修的警报。该警报将为远端处理器364接收。太阳能板定向系统601亦可以包含温度传感器，以侦测可以连接至监控站的过热情况。太阳能板定向系统601亦可以包含防雷接地线，以降低雷击发生时太阳能板定向系统601受到的损伤。
太阳能板定向系统601的支撑结构可以支撑八块太阳能板350，每块太阳能板重15公斤。系统产生的总电力约可以为1千瓦，而电池358可由单一面板充电，或由平行连接至电池358的并联太阳能板350快速充电。任何由太阳能板350产生的过载电流可以提供至电力网354。
在具体实施例中，太阳能板定向系统601包含应用网状拓扑的基于802.15.4电信协定的无线电收发器360。配有无线电收发器360的太阳能板的数个太阳能板定向系统601的每一者都可以作为传输节点或转接点。如基站无法从传输节点接收讯号，则其他网状拓扑中的太阳能板定向系统601可以从传输节点转达资料。该资料可包含太阳能板350电压位准、风速以及太阳能板350的温度。
图7阐明根据具体实施例中的降低辐射讯号110的红外线部分所造成的干扰的运作流程。操作流程702中，当传感器102及另一传感器104接收辐射讯号110前，辐射讯号110被红外线滤光片106所改变，辐射讯号110的红外线部分所造成的干扰则降低。红外线滤光片106可降低传感器102及另一传感器所接收到辐射讯号110的部分的扭曲，其使太阳能板定向系统101的正确度提升。红外线滤光片106可使红外线扭曲降低约80％，并降低约5％的紫外线。
操作流程704中，当传感器102接收到辐射讯号110的紫外线部分，传感器产生控制讯号成分。传感器102接收到的辐射讯号110比例可以取决于传感器102安装至安装面122的角度、辐射讯号110的进入角度、辐射讯号110穿过红外线滤光片106的比例、红外线滤光片106的材质以及其他因素。控制讯号成分116可以是藉由接收紫外线讯号112的传感器102的紫外线发光二管所产生的电压或电流。
操作流程706中，当另一传感器104接收到辐射讯号110中的额外紫外线部分，另一传感器形成额外控制讯号成分118。在另一传感器104接收到额外紫外线讯号114时，额外控制讯号成分118可以是另一传感器104的紫外线发光二极管所形成的电压或电流。
操作流程708中，结合控制讯号成分116及额外控制讯号成分118以形成结合控制讯号120。结合控制讯号120为传感器102及另一传感器104所产生的电压或电流间的误差。结合控制讯号120可被放大并用于使马达运转以定向太阳能板350直到安装面122实质上与辐射源108垂直。
图8阐明根据具体实施例的定向太阳能板350朝向辐射讯号110来源体108的运作流程。操作流程802中，在传感器102及另一传感器104接收到辐射讯号110前，当辐射讯号110被红外线滤光片106改变时，辐射讯号110的红外线部分所造成的干扰会降低。操作流程804中，当传感器102接收到辐射讯号110的紫外线部分，传感器102产生控制讯号成分116。操作流程806中，当另一传感器104接收到辐射讯号110的额外紫外线部分，另一传感器104形成额外控制讯号成分118。在操作流程808中，结合控制讯号成分116及额外控制讯号成分118，以形成结合控制讯号120。
操作流程810中，会定向太阳能板350朝向辐射讯号110的源108直到结合控制讯号120被降低至阈限值以下。阈限值为结合控制讯号120的电压或电流位准，电压或电流位准产生马达转矩，马达转矩和太阳能板350的重量以及太阳能板定向系统101的静摩擦力呈现静态平衡。操作流程812中，马达基于控制讯号成分116及额外控制讯号成分118的结合输出而运转。操作流程814中，太阳能板350基的补充传感器226及附加传感器228的额外结合输出而循额外方向绕轴转动。
在具体实施例中，额外方向是与太阳能板350转动方向的相反方向。举例来说，传感器102及另一传感器104的错误讯号可以用来使太阳能板350绕太阳能板定向系统601的垂直轴顺时针转动。转动太阳能板350亦可以转动传感器组100。额外方向可以为逆时针转动，而补充传感器226及附加传感器228所产生的错误讯号即为额外结合输出。
图9阐明根据具体实施例的形成太阳能板定向系统101的红外线滤光片106的操作流程。操作流程902中，传感器102及另一传感器104被耦合至太阳能板定向系统101。操作流程904中，形成太阳能板定向系统101的红外线滤光片106。红外线滤光片106可由聚胺酯材料制成，聚胺酯被注入并塑形为其有圆顶形状外型，内部则被塑形为适合传感器组100的形状。红外线滤光片106可以与安装面122相接。操作流程906中，调整模组338被置于太阳能板定向系统601中。在具体实施例中，调整模组338的组成有AND逻辑门471、473、475、477、全桥466、468、P通道金氧半场效电晶体470、472、478、480，及N通道金氧半场效电晶体474、476、482、484。
图10为根据具体实施例的行星齿轮系统698的分解图。行星齿轮系统698包含太阳齿轮1002、星齿轮1004、载具1006以及环齿轮1008。行星齿轮系统698的太阳齿轮1002、载具1006以及环齿轮1008的主轴为水平支柱690及垂直支柱692的中央轴。行星齿轮系统698的行星齿轮1004可以附接至载具1006，载具1006会围绕着水平支柱690或垂直支柱692的中央轴转动。行星齿轮1004及太阳齿轮1002可相啮合。环齿轮1008及行星齿轮1004亦可相啮合。
行星齿轮系统698的各个元件(包含太阳齿轮1002、行星齿轮1004、载具1006以及环齿轮1008)可与驱动动力、输出或固定物相连。要达到不同的齿轮齿数比，需改变行星齿轮系统698中耦合至输入或输出的元件，或机械地耦合至行星齿轮系统698另一元件的移动。
虽然本发明的公开内容皆透过特定具体实施例或范例而实施，但擅长此技艺者会了解：本发明可从在此被特别公开的具体实施例延伸至其他替代性具体实施例及/用途，并有明显修改及相同点。因此，本发明并不受限于本发明提及的特定公开内容中的具体实施例。擅长此技艺者将了解的是：不同的操作流程、过程以及方法将可透过电脑作业而在可为电脑读取的媒介上具体化并实施。
Claims (20)
1.一种太阳能板定向系统，其特征在于：其包括：
传感器，当传感器接收到辐射讯号的紫外线部分时，传感器产生控制讯号成分；
另一传感器，其耦合至该传感器，当另一传感器接收到辐射讯号的额外紫外线部分时，另一传感器产生额外控制讯号成分，其中控制讯号成分及额外控制讯号成分各包含电压和电流中的至少一个；及红外线滤光片，其降低由辐射讯号的红外线部分所产生的干扰，其中在传感器及另一传感器接收到辐射讯号前，当辐射讯号的红外线部分被红外线滤光片减少时，则干扰降低。
2.如权利要求1所述的太阳能板定向系统，其特征在于：定向太阳能板朝向辐射讯号来源体直到结合控制讯号被降低至阈限值以下，并且其中当传感器及另一传感器的安装面与辐射讯号来源体实质上垂直时，则到达阈限值。
3.如权利要求2所述的太阳能板定向系统，其特征在于：传感器及另一传感器各包含发光二极管。
4.如权利要求3所述的太阳能板定向系统，其特征在于：红外线滤光片包含聚胺酯圆顶，聚胺酯圆顶包含扩大由红外线滤光片所遮蔽的该传感器视角的鱼眼。
5.如权利要求1所述的太阳能板定向系统，其特征在于：其更进一步地包括：
调整模组，其基于控制讯号成分及额外控制讯号成分的结合输出来产生马达讯号，其中该马达讯号使太阳能板向一个方向绕轴转动。
6.如权利要求5所述的太阳能板定向系统，其特征在于：其更进一步地包括：
补充传感器；及
附加传感器，其中补充传感器及附加传感器相互耦合，且其中补充传感器及附加传感器的额外结合输出提供了额外马达讯号的基准，额外马达讯号使太阳能板向额外方向绕轴转动。
7.如权利要求6所述的太阳能板定向系统，其特征在于：其更进一步地包括：
另一传感器组，其包含四个紫外线传感器，紫外线传感器是用于使太阳能板绕额外轴转动，以定向太阳能板朝向辐射讯号来源体，其中该额外轴与该轴垂直，且其中传感器、另一传感器、补充传感器以及附加传感器各自以经预定的角度而附接至安装面。
8.如权利要求7所述的太阳能板定向系统，其特征在于：其更进一步地包括：
背面传感器，其接收被导引而朝向太阳能板背面的额外辐射讯号，其中背面传感器是用于当背面传感器接收到额外辐射讯号的部分时，定向太阳能板朝向额外辐射讯号的额外来源体。
9.如权利要求8所述的太阳能板定向系统，其特征在于：传感器、另一传感器、补充传感器以及附加传感器各自侦测波长实质上介于390纳米及400纳米间的紫外线辐射，传感器阳极耦合至另一传感器阴极，及传感器的阴极连接至另一传感器的阳极。
10.如权利要求8所述的太阳能板定向系统，其特征在于：红外线滤光片包含厚度介于2.0至3.0毫米的聚胺酯。
11.如权利要求8所述的太阳能板定向系统，其特征在于：其更进一步地包括：
太阳能板定向系统的垂直支柱；
太阳能板定向系统的水平支柱；
包覆在垂直支柱内的垂直轴马达；及
包覆在水平支柱内的水平轴马达。
12.如权利要求11所述的太阳能板定向系统，其特征在于：调整模组包含全桥，该全桥包含两个P通道金氧半场效电晶体及两个N通道金氧半场效电晶体，其中在接收到结合讯号及额外结合讯号中的至少一个时，全桥使水平轴马达及垂直轴马达中的至少一个转动。
13.一种太阳能板定向系统的方法，其特征在于：其包括：
在传感器及另一传感器接收到辐射讯号前，当辐射讯号被红外线滤光片改变时，降低由辐射讯号的红外线部分所产生的干扰；
当该传感器接收到辐射讯号的紫外线部分时，该传感器产生控制讯号成分；
当该另一传感器接收到辐射讯号的额外紫外线部分时，该另一传感器形成额外控制讯号成分；及
结合控制讯号成分及额外控制讯号成分，以形成结合控制讯号。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于：其更进一步地包括：定向太阳能板朝向辐射讯号来源体直到结合控制讯号被降低至阈限值以下。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于：传感器及另一传感器各包含发光二极管。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于：红外线滤光片包含聚胺酯圆顶。
17.如权利要求13所述的方法，其特征在于：其更进一步地包括：基于控制讯号成分及额外控制讯号成分的结合输出来操作马达，其中太阳能板是基于该结合输出而向一个方向绕轴转动。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于：其更进一步地包括：基于补充传感器及附加传感器的额外结合输出而使太阳能板循额外方向绕轴转动。
19.一种太阳能板定向系统的方法，其特征在于：其包括：
耦合传感器及另一传感器至太阳能板定向系统，其中当该传感器接收到辐射讯号的紫外线部分时，该传感器产生控制讯号成分，且其中当该另一传感器接收到辐射讯号的额外紫外线部分时，该另一传感器产生额外控制讯号成分，其中控制讯号成分及额外控制讯号成分各自包含电压及电流中的至少一个；
形成太阳能板定向系统的红外线滤光片，其中红外线滤光片降低由辐射讯号的红外线部分所造成的干扰，其中在传感器及另一传感器接收到辐射讯号前，当辐射讯号的红外线部分藉由红外线滤光片而减少时，则干扰降低，红外线滤光片包含厚度介于2.0至3.0之间的聚胺酯；
将调整模组置于太阳能板定向系统中，其中该调整模组基于控制讯号成分及额外控制讯号成分之结合输出而产生马达讯号，且其中马达讯号使太阳能板向额外方向绕轴转动；及
耦合补充传感器及附加传感器至太阳能板定向系统，其中补充传感器及附加传感器为耦合，且其中补充传感器及附加传感器的额外结合输出提供了额外马达讯号的基准，额外马达讯号使太阳能板向额外方向绕轴转动。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于：其更进一步地包括：将额外传感器组置于太阳能板定向系统中，其中另一传感器组包含四个紫外线传感器，紫外线传感器是用于使太阳能板绕额外轴转动，以定向太阳能板朝向辐射讯号来源体，该额外轴与该轴垂直，且其中定向太阳能板朝向辐射讯号来源体直到结合控制讯号被降低至阈限值以下，当传感器及另一传感器的安装面与辐射讯号来源体实质上垂直时，则达到阈限值；及
耦合背面传感器至太阳能板定向系统，其中背面传感器接收额外辐射讯号，辐射讯号被引导而朝向至太阳能板的背面，背面传感器是用于当背面传感器接收到额外辐射讯号的部分时，定向太阳能板朝向额外辐射讯号的额外来源体，并且其中传感器、另一传感器、补充传感器以及附加传感器各自侦测波长实质上在390纳米至400纳米间的紫外线辐射。
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