CN103064427A - 基于psd的高精度太阳方位跟踪装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及太阳能源技术领域，具体涉及一种基于PSD的高精度太阳方位跟踪装置。本发明提供的技术方案是：一种基于PSD的高精度太阳方位跟踪装置，所述装置为传感器。该传感器包括壳体，底座、镜片，镜头压片，半导体加热块，隔热件和光电池。壳体内设置PSD及PSD组件，上壁设置圆锥台型孔，上壁外侧设置镜头压片，镜头压片中压设镜片，镜片与圆锥台型孔正对设置；壳体外侧中部均布4个光敏器件；PSD组件设置于壳体内，其外侧设置有固连于壳体的隔热件，组件中支撑板下部设置有半导体加热块。本发明检测视角很广，可达270°，光强变化对角度测量没有影响，在-40℃到60℃温度范围内，测量精度可达到0.001°。

Description

基于PSD的高精度太阳方位跟踪装置

技术领域

    本发明涉及太阳能源领域，具体涉及用于太阳能高效采集和利用设备技术领域，进一步涉及一种基于PSD的高精度太阳方位跟踪装置。

背景技术

目前全球面临资源危机。不可再生资源消耗量过大，对环境造成很大的破坏。因此各国都在研究利用可再生能源的方法。太阳能洁净、普遍、长久，是一种高能量的可再生能源。但是由于辐射到地面的阳光受到气候、纬度等自然条件的影响，也有分散性和随机性，为收集利用增加难度。现在国内外已有精度很高的太阳跟踪器，但是价格昂贵。另外一些四象限探测器件，通过太阳能电池、温感技术或者图像检测技术等来探测位置，价格较低易于接受，但是存在的问题是，精度不够高（小于0.05°），不能满足精度要求高的场合使用。

发明内容

本发明提供一种基于PSD的高精度太阳方位跟踪装置，以克服现有技术存在的精度不够高的问题。

为克服现有技术存在的问题，本发明提供的技术方案是：一种基于PSD的高精度太阳方位跟踪装置，包括传感器和碟架，所述传感器包括壳体，壳体内设置有PSD和PSD下部的支撑板组成的PSD组件，其特征在于：还包括底座、镜片，镜头压片，半导体加热块，隔热件和光敏器件，所述壳体下部敞口，其侧壁下端通过螺钉与底座相连；

所述壳体的上壁中部设置有锥形孔，在上壁的外侧设置有镜头压片，镜头压片的中心位置压设有光学玻璃材质的镜片，镜片为圆锥台型，半径小的平面为上安装面，且与镜头压片表面平齐，镜片与圆锥台型孔正对设置；

所述壳体外侧中部均布有4个光敏器件，光敏器件的安装角度和DSP的中心垂线呈45°角；

所述PSD组件设置于壳体内，其外侧设置有隔热件，隔热件固连于壳体上，PSD组件中的支撑板的下部设置有半导体加热块，所述半导体加热块通过导线与电路板连接，所述电路板安装于壳体内，电路板与壳体上的插座相连接。

上述电路板设置于PSD组件的下方，其与壳体固定联接。

上述电路板焊接于PSD组件中支撑板的下部。

上述壳体的外侧中部绕设有凸台，凸台边缘上均布有四个平面倒角，光敏器件设置于平面倒角上。

上述PSD支撑板材质为铝或铜。

上述隔热件材料为聚氟四乙烯。

上述光敏器件是光电池、光敏电阻,光电二极管或光电三极管。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

1.       由四个光敏电器完成检测，因此检测视角很广，可达270°。

2.       光强变化对角度测量没有影响。由于本发明计算的是光强转换电压值的差与和的比值，而光强的变化对于四个光敏器件而言是同步的，因此光强变化对角度测量没有影响。

3.       加热块可以将PSD保持在一个恒温环境内，防止由于环境温度变化带来的温度漂移现象，影响测量准确性，同时隔热件5阻隔了PSD1将温度传递给壳体8，防止温度漂移因此本发明在-40摄氏度到60摄氏度温度范围内，测量精度可达到0.001°。

附图说明

图1为太阳跟踪传感器的装配主视图。

图2为太阳跟踪传感器的A向视图。

图3为太阳跟踪传感器的B向视图。

图中，1.PSD；2.圆锥台型孔；3.镜片；4.镜头压片；5.隔热块；6.PSD支撑板；7.光电池；8. 壳体；9. 电路板；10. 底座；11. 半导体加热块；12导线；13.插座。

具体实施方式

下面结合具体实施例及附图详细说明本发明，但本发明并不局限于具体实施例。

参见图1~图3，本发明提供的基于PSD的高精度太阳方位跟踪装置，包括传感器和碟架，所述传感器包括壳体8、底座10、镜片3，镜头压片4，半导体加热块11，隔热件5和光敏器件7。所述壳体8下部敞口，其侧壁下端通过螺钉与底座10相连，壳体8内设置有PSD1和PSD1下部的支撑板6组成的PSD组件。所述壳体8的上壁中部设置有锥形孔，在上壁的外侧设置有镜头压片4，镜头压片4的中心位置压设有光学玻璃材质的镜片3，镜片3为圆锥台型，半径小的平面为上安装面，且与镜头压片4表面平齐，镜片3与圆锥台型孔2正对设置；所述壳体8外侧中部绕设有凸台，凸台边缘上均布有四个平面倒角，4个光敏器件7均布于平面倒角上，本实施例中，光敏器件7是光电池，光电池的安装角度和DSP的中心垂线呈45°角。所述PSD组件设置于壳体8内，其外侧设置有隔热件5，所述隔热件5固连于壳体8上，PSD组件中的支撑板6的下部设置有半导体加热块11，所述半导体加热块11通过导线12与电路板9连接。所述电路板9安装于壳体8内并焊接于PSD组件中支撑板6的下部，与壳体8固定联接，电路板9与壳体8上的插座13相连接。本实施例中，所述PSD支撑板材质为铝，所述隔热件5材料为聚氟四乙烯。

本发明的工作原理是：应用本发明进行太阳方位跟踪时，利用顶部的镜片3使太阳光线透入，光线通过透光孔2照射在PSD1上。由于透光孔2是锥形孔，即小孔连接圆锥体的结构，因此可以对光线进行扩散作用，这样就使光线能够均匀地照射在PSD1上。当太阳位置偏离，无法正对透光孔2时，PSD1通过电路板9将信号经插座13传递给碟架的控制器，碟架动作，自动调节传感器的角度，从而改变传感器的位置。

当太阳位置远偏离透光孔2时，如传感器启动时，四个光电池7开始工作，在270°范围内进行检测，根据光强的不同确定太阳位置。调整传感器头部的朝向，使太阳位置进入PSD1可检测范围内，大约为太阳偏离透光孔10°左右的位置。随后光电池7停止工作，由PSD1进行太阳的追踪。

电路程序中采用了除法运算，公式为                                               

，

。其中v1,v2,v3,v4分别是侧面的四个光敏器件测得光强的转换电压值，k为电压转换角度的系数值，s和s`分别是x方向和y方向的角度值。由于本发明计算的是光强转换电压值的差与和的比值，而光强的变化对于四个光敏器件而言是同步的，因此光强变化对角度测量没有影响。

Claims (7)

1.一种基于PSD的高精度太阳方位跟踪装置，包括传感器和碟架，所述传感器包括壳体（8），壳体（8）内设置有PSD（1）和PSD（1）下部的支撑板（6）组成的PSD组件，其特征在于：还包括底座（10）、镜片（3），镜头压片（4），半导体加热块（11），隔热件（5）和光敏器件（7），所述壳体（8）下部敞口，其侧壁下端通过螺钉与底座（10）相连，

所述壳体（8）的上壁中部设置有锥形孔，在上壁的外侧设置有镜头压片（4），镜头压片（4）的中心位置压设有光学玻璃材质的镜片（3），镜片（3）为圆锥台型，半径小的平面为上安装面，且与镜头压片（4）表面平齐，镜片（3）与圆锥台型孔（2）正对设置；

所述壳体（8）外侧中部均布有4个光敏器件（7)，光敏器件（7）的安装角度和DSP（1）的中心垂线呈45°角；

所述PSD组件设置于壳体（8）内，其外侧设置有隔热件（5），隔热件（5）固连于壳体（8）上，PSD组件中的支撑板（6）的下部设置有半导体加热块（11），所述半导体加热块（11）通过导线（12）与电路板（9）连接，所述电路板（9）安装于壳体（8）内，电路板（9）与壳体（8）上的插座（13）相连接。

2.根据权利要求1所述的基于PSD的高精度太阳方位跟踪装置，其特征是：所述电路板（9）设置于PSD组件的下方，其与壳体（8）固定联接。

3.根据权利要求1所述的基于PSD的高精度太阳方位跟踪装置，其特征是：所述电路板（9焊接于PSD组件中支撑板（6）的下部。

4.根据权利要求2或3所述的基于PSD的高精度太阳方位跟踪装置，其特征是：所述壳体（8）的外侧中部绕设有凸台，凸台边缘上均布有四个平面倒角，四个光敏器件（7）分别设置于四个平面倒角上。

5.根据权利要求4所述的基于PSD的高精度太阳方位跟踪装置，其特征是：所述支撑板（6）材质为铝或铜。

6.根据权利要求5所述的基于PSD的高精度太阳方位跟踪装置，其特征是：所述隔热件（5）材料为聚氟四乙烯。

7.根据权利要求6所述的基于PSD的高精度太阳方位跟踪装置，其特征是：所述光敏器件（7）是光电池、光敏电阻,光电二极管或光电三极管。

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