CN103075995A - 一种太阳定向装置 - Google Patents

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张威
颜超
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Abstract

一种太阳定向装置。其包括一个固定设置在能够接收到太阳光的空间中的正多面体，正多面体的每个面上至少铺设有一个太阳光感受元件，所有面上共设置P个太阳光感受元件，且P≥3。本发明提供的太阳定向装置是利用正多面体上铺设的太阳能电池片感受太阳光强的变化趋势，由此来确定太阳方向。相比于已有技术，具有全视场、不需运动调整，可利用太阳光强的减弱方向来判断太阳方向等优点。另外，其还可以根据不同时间太阳光强的变化判断出东方。此外，本装置可以更精确地利用光强差而不是定量的光强(同功率)与矢量方向来定向，且可在不改变装置的位置和朝向的前提下提供360度的全视场定向。

Description

一种太阳定向装置
技术领域
本发明属于太阳能利用装置技术领域，特别是涉及一种太阳定向装置。
背景技术
太阳能作为最直接最环保的绿色能源，在改变现代社会能源结构方面起着至关重要的作用，而目前对太阳光的应用多是将能量作为现代机械的动力源；但在诸如利用太阳能定位、导航等其它方面却应用很少。而在上述这些方面应用时有一个前提条件，那就是首先必须要对太阳进行准确定向。
目前在诸如作为航天设备的卫星等装置上用于太阳定向的装置多采用太阳敏感器，它们都是采用CMOS或APS作为有源感光元件，都需要光线引入，都有视场限制，都采用电动转轴调整接受方向，而且现在用于太阳定向的装置几乎都是先对太阳定向，再调整其它设备或装置使其对正太阳，也就是说现有的这些太阳定向装置都是为跟踪太阳服务的，而无法利用太阳光强的减弱方向来判断太阳方向。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种结构设计合理、简单，全视场，无需运动调整的太阳定向装置。
为了达到上述目的，本发明提供的太阳定向装置包括一个固定设置在能够接收到太阳光的空间中的正多面体，正多面体的每个面上至少铺设有一个太阳光感受元件，所有面上共设置P个太阳光感受元件，且P≥3。
所述的太阳光感受元件为太阳能电池片。
所述的太阳光感受元件与测量装置相连。
所述的太阳定向装置还包括一个连接在正多面体下端的起固定作用的支座。
本发明提供的太阳定向装置是利用正多面体上铺设的太阳能电池片来感受太阳光强的变化趋势，由此来确定太阳方向。相比于已有技术，具有全视场、不需运动调整，可利用太阳光强的减弱方向来判断太阳方向等优点。另外，其还可以根据不同时间太阳光强的变化判断出东方。此外，本装置可以更精确地利用光强差而不是定量的光强(同功率)与矢量方向来定向，且可在不改变装置的位置和朝向的前提下提供360度的全视场定向。
附图说明
图1为本发明提供的太阳定向装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的太阳定向装置进行详细说明。
如图1所示，本发明提供的太阳定向装置包括一个固定设置在能够接收到太阳光的空间中的正多面体1，正多面体1的每个面上至少铺设有一个太阳光感受元件2，所有面上共设置P个太阳光感受元件2，且P≥3。
所述的太阳光感受元件2为太阳能电池片。
所述的太阳光感受元件2与测量装置相连。
所述的太阳定向装置还包括一个连接在正多面体下端的起固定作用的支座3。
现以正多面体1为正二十面体为例对本发明提供的太阳定向装置工作原理阐述如下：
如图1所示，本实施例提供的太阳定向装置中的正多面体1为正二十面体，设置在支座3上，所有面上共装有P个太阳能电池片作为太阳光感受元件2，P个太阳能电池片的法向矢量为：
Figure BDA00002778729600021
各个平面的法向矢量由正多面体1所摆放的形式所决定，其中i＝3，4，…，P。
首先利用与太阳能电池片相连的测量装置测量并记录下每个太阳能电池片上感受到的太阳光总强度值，然后根据上述太阳光总强度值计算出每个太阳能电池片上单位面积所感受到的太阳光强度值Ji，其中i＝1，…，P。
利用上述计算出的单位面积的太阳光强度值Ji来确定出至少S个单位感受太阳光强最大的太阳能电池片，其中1≤S≤P，然后计算
Figure BDA00002778729600031
以
Figure BDA00002778729600032
作为太阳方向；利用上述所计算出的单位面积的太阳光强度值Ji，采用统计方法可以得到此正多面体1上的等强度带，通过分析此等强度带上的强度增强方向就可以确定出太阳的方向：
Figure BDA00002778729600033
进一步利用
Figure BDA00002778729600034
和
Figure BDA00002778729600035
计算得到修正的源方向矢量
Figure BDA00002778729600036
即为所定的太阳方向。
由于利用本太阳定向装置所定出的太阳方向是为了后续的、利用太阳来定位及导航服务的，并不是纯粹的太阳定位器，因此本发明尽管所附上的权利要求书限制的是太阳定向装置，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离本发明整个权利要求书的精神和范围内，任何形式和细节上对本发明做出的各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种太阳定向装置，其特征在于：所述的太阳定向装置包括一个固定设置在能够接收到太阳光的空间中的正多面体(1)，正多面体(1)的每个面上至少铺设有一个太阳光感受元件(2)，所有面上共设置P个太阳光感受元件(2)，且P≥3。
2.根据权利要求1所述的太阳定向装置，其特征在于：所述的太阳光感受元件(2)为太阳能电池片。
3.根据权利要求1所述的太阳定向装置，其特征在于：所述的太阳光感受元件(2)与测量装置相连。
4.根据权利要求1所述的太阳定向装置，其特征在于：所述的太阳定向装置还包括一个连接在正多面体下端的起固定作用的支座(3)。
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