CN103234510A - 太阳追踪定位探测装置 - Google Patents

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李宗涛
李志刚
于存贵
齐贤伟
李猛
崔二巍
魏浩
陈帅
黄超
赵纯
汪国梁
邵培
李恩义
陈娜
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Nanjing University of Science and Technology
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Abstract

本发明公开了一种太阳追踪定位探测装置，包括底板，水平光电传感器，水平遮光器，俯仰光电传感器和俯仰遮光器，水平光电传感器和俯仰光电传感器设置在底板上，水平遮光器设置在水平光电传感器一侧，水平光电传感器在其一侧的水平至垂直范围内位于水平遮光器的投影面内，俯仰遮光器设置在俯仰光电传感器上方，俯仰光电传感器在其垂直方向位于俯仰遮光器投影面内；其中，俯仰光电传感器不能位于水平遮光器在水平光电传感器一侧的正投影面内；本发明采用遮光器与光电传感器配合，能够精确定位太阳的水平与俯仰位置，不受天气变化的影响，保证光伏组件始终接受太阳直射，大大提高光能利用率。

Description

太阳追踪定位探测装置
技术领域
本发明属于太阳能利用领域，特别是一种太阳追踪定位探测装置。
背景技术
节能减排是当今社会的一大主题，而太阳能作为一种取之不尽，用之不竭的清洁无污染的能源，可以缓解当今社会资源短缺的问题。目前，人们主要将太阳能转化为热能、电能加以利用，但太阳与转换装置之间的相对位置极大影响了太阳能的利用率。为了提高太阳能的利用率，可以对太阳进行实时追踪。
太阳追踪装置一般由太阳位置探测装置、控制装置、执行装置三部分组成。控制装置接收太阳位置探测装置传递的信号后，控制执行装置动作，从而使太阳能利用装置达到阳光直射；因此，太阳位置探测装置的探测精度就决定了太阳追踪装置的追踪精度，而目前大部分的太阳位置探测装置受天气的影响较大，且精度较低，不能满足现在发展的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种追踪精度高、成本低、不受天气影响的太阳追踪定位探测装置。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种太阳追踪定位探测装置，包括底板，水平光电传感器，水平遮光器，俯仰光电传感器和俯仰遮光器，水平光电传感器和俯仰光电传感器设置在底板上，水平遮光器设置在水平光电传感器一侧，水平光电传感器在其一侧的水平至垂直范围内位于水平遮光器的投影面内，俯仰遮光器设置在俯仰光电传感器上方，俯仰光电传感器在其垂直方向位于俯仰遮光器投影面内；其中，俯仰光电传感器不能位于水平遮光器在水平光电传感器一侧的正投影面内。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
本发明太阳追踪定位探测装置采用遮光器与光电传感器配合，能够精确定位太阳的水平与俯仰位置，不受天气变化的影响，保证光伏组件始终接受太阳直射，大大提高光能利用率。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1是本发明的实施例1的结构示意图。
图2是本发明的实施例2的结构示意图。
具体实施方式
一种太阳追踪定位探测装置，包括底板1，水平光电传感器2，水平遮光器3，俯仰光电传感器4和俯仰遮光器5，其中，水平光电传感器2和俯仰光电传感器4设置在底板1上，水平遮光器3设置在水平光电传感器2一侧，水平光电传感器2在其一侧的水平至垂直范围内位于水平遮光器3的投影面内，俯仰遮光器5设置在俯仰光电传感器4上方，俯仰光电传感器4在其垂直方向位于俯仰遮光器5投影面内。
水平遮光器3同时对应设置在水平光电传感器2的另一侧，水平光电传感器2在对称两侧水平至垂直范围内位于水平遮光器3的投影面内。
俯仰遮光器5为遮光板，通过柱状结构固定在底板1上，位于俯仰光电传感器4的上方，俯仰光电传感器4在垂直方向位于遮光板的投影面内。
水平遮光器3在与底板1垂直的方向上的投影面积与水平光电传感器2的轮廓相配合，在垂直于水平遮光器3方向上的投影宽度与水平光电传感器2的轮廓相配合；所述的俯仰遮光器5在与底板1垂直的方向上的投影面积与俯仰光电传感器4的轮廓相配合。
本发明的工作原理如下：
阳光照射下的物体会产生阴影，阴影的方向与太阳光线的方向一致。
当水平遮光器3的阴影没有完全遮住水平光电传感器2时，说明底板1在水平方向上没有达到太阳直射，控制装置接收到水平光电传感器2传递的信号后会控制执行装置在水平方向上的电机转动，直到水平遮光器3的阴影完全遮住水平光电传感器2，水平方向上的电机才停止转动，使底板1在水平方向上达到太阳直射。
当俯仰遮光器5的阴影没有完全遮住俯仰光电传感器4时，说明底板1在俯仰方向上没有达到太阳直射，控制装置接收到此时俯仰光电传感器4传递的信号后会控制执行装置在俯仰方向上的电机转动，直到俯仰遮光器5的阴影完全遮住俯仰光电传感器4，俯仰方向上的电机才停止转动，使底板1在俯仰方向上达到太阳直射。
当水平遮光器3的阴影完全遮住水平光电传感器2、俯仰遮光器5的阴影完全遮住俯仰光电传感器4时，底板1此时达到太阳直射；当将本发明运用在光伏组件上时，因为底板1是平行安装在光伏组件上的，因此光伏组件此时达到太阳直射。
阴天时太阳光线暗，但是遮光器在太阳照射下产生的阴影与太阳光线之间仍然存在着明显对比，故本探测装置可以继续精确定位太阳位置，从而使太阳追踪装置不受天气变化的影响；当太阳光线暗到不适合太阳能利用装置工作时，检测光照强度的光电传感器将信号传递给控制装置，控制装置会使太阳追踪装置停止工作，降低太阳追踪装置的能源损耗。
水平方向上太阳追踪定位探测装置的运动轨迹：从早晨到晚上，太阳的运动轨迹是自东向西，执行装置的初始设定轨迹也是自东向西，初始设定位置是朝向东方的。晚上，执行装置是朝向西方的，第二天早晨，朝向西方的执行装置会继续自东向西转动一定角度触动水平位置传感器，控制装置接受到水平位置传感器的信号后会使执行装置在水平方向上复位，从而使执行装置一直追踪太阳自东向西转动。
俯仰方向上太阳追踪定位探测装置的运动轨迹：从早晨到中午，太阳的运动轨迹是自低到高，从中午到晚上，太阳的运动轨迹是自高到低。从早晨到中午，执行装置跟随太阳自低到高转动；从中午到晚上，执行装置首先会继续自低到高转动一定角度。
因此，本发明可以应用于任何太阳追踪装置，重点在于光电传感器检测太阳照射下遮光器的阴影确定太阳的水平、俯仰位置。阴影与太阳光线之间存在明显对比，可以使太阳追踪装置不受天气变化的影响。
实施例1：
一种太阳追踪定位探测装置，包括底板1，水平光电传感器2，水平遮光器3，俯仰光电传感器4和俯仰遮光器5，其中，水平光电传感器2和俯仰光电传感器4设置在底板1上，水平遮光器3为L型板材，L型板材分为两段，两段结构垂直，L型板材的一段固定在底板1上，与底板1垂直，位于水平光电传感器2的一侧，另一段位于水平光电传感器2的上方，水平光电传感器2在垂直于两段板材的方向范围内的投影面内，俯仰遮光器5为遮光板，通过柱状结构固定在底板1上，与底板1平行，位于俯仰光电传感器4的上方，俯仰光电传感器4在垂直方向位于遮光板的投影面内。
本实施例的水平光电传感器2和俯仰光电传感器4为圆形状，L型板材在与底板1垂直的方向上的投影面积的宽度与光电传感器的直径相同；在垂直于L型板材方向上的投影宽度与光电传感器的直径相同。
本实施例中的L型板材的两段并不一定要垂直，L型板材的两端也不一定要分别与底板1垂直和平行，只要水平光电传感器2在其一侧的水平至垂直范围内位于L型板材的投影面内即可；俯仰遮光器5也不一定要与底板1垂直，只要俯仰光电传感器4在其垂直方向位于俯仰遮光器5投影面内即可。
此实施例在使用的过程中，L型板材将在水平光电传感器2另一侧的一面作为向光面，使其面朝阳光方向。
实施例2：
一种太阳追踪定位探测装置，包括底板1，水平光电传感器2，水平遮光器3，俯仰光电传感器4和俯仰遮光器5，其中，水平光电传感器2和俯仰光电传感器4设置在底板1上，水平遮光器3为三面包围的拱门型板材，拱门型板材分为三段，中间段垂直于两边段，拱门型板材的两边段固定在底板1上，与底板1垂直，两边段分别位于水平光电传感器2的对应的两侧，中间段位于水平光电传感器2的上方，水平光电传感器2在垂直于三段板材的方向范围内的投影面内，俯仰遮光器5为遮光板，通过柱状结构固定在底板1上，与底板1平行，位于俯仰光电传感器4的上方，俯仰光电传感器4在垂直方向位于遮光板的投影面内。
本实施例的水平光电传感器2和俯仰光电传感器4为圆形状，在垂直于拱门型板材三段方向上的投影宽度与光电传感器的直径相同。
本实施例中的拱门型板材的中间段并不一定要与两边段垂直，拱门型板材的两段和中间段也不一定要分别与底板1垂直和平行，只要水平光电传感器2在其水平至垂直范围内位于L型板材的投影面内即可；俯仰遮光器5也不一定要与底板1垂直，只要俯仰光电传感器4在其垂直方向位于俯仰遮光器5投影面内即可。
此实施例在使用的过程中，拱门型板材的两侧面都可以作为向光面，使其面朝阳光方向。
实施例3：
一种太阳追踪定位探测装置，包括底板1，水平光电传感器2，水平遮光器3，俯仰光电传感器4和俯仰遮光器5，其中，水平光电传感器2和俯仰光电传感器4设置在底板1上，水平遮光器3为弧形板材，弧型板材的一端固定在底板1上，位于水平光电传感器2的一侧，另一端位于水平光电传感器2的上方，水平光电传感器2在垂直于弧形板材的方向范围内的投影面内，俯仰遮光器5为遮光板，通过柱状结构固定在底板1上，与底板1平行，位于俯仰光电传感器4的上方，俯仰光电传感器4在垂直方向位于遮光板的投影面内。
本实施例的水平光电传感器2和俯仰光电传感器4为方形状，弧型板材在垂直于弧型板材方向上的投影宽度与光电传感器的边长相同。
此实施例在使用的过程中，弧形板材将在水平光电传感器2另一侧的一面作为向光面，使其面朝阳光方向。

Claims (4)

1.一种太阳追踪定位探测装置，其特征在于：包括底板（1），水平光电传感器（2），水平遮光器（3），俯仰光电传感器（4）和俯仰遮光器（5），水平光电传感器（2）和俯仰光电传感器（4）设置在底板（1）上，水平遮光器（3）设置在水平光电传感器（2）一侧，水平光电传感器（2）在其一侧的水平至垂直范围内位于水平遮光器（3）的投影面内，俯仰遮光器（5）设置在俯仰光电传感器（4）上方，俯仰光电传感器（4）在其垂直方向位于俯仰遮光器（5）投影面内；其中，俯仰光电传感器（4）不能位于水平遮光器（3）在水平光电传感器（2）一侧的正投影面内。
2.根据权利要求1所述的一种太阳追踪定位探测装置，其特征在于：所述的水平遮光器（3）同时对应设置在水平光电传感器（2）的另一侧，水平光电传感器（2）在对称两侧水平至垂直范围内位于水平遮光器（3）的投影面内。
3.根据权利要求1所述的一种太阳追踪定位探测装置，其特征在于：所述的俯仰遮光器（5）为遮光板，通过柱状结构固定在底板（1）上，位于俯仰光电传感器（4）的上方，俯仰光电传感器（4）在垂直方向位于遮光板的投影面内。
4.根据权利要求1所述的一种太阳追踪定位探测装置，其特征在于：所述的水平遮光器（3）在与底板（1）垂直的方向上的投影面积与水平光电传感器（2）的轮廓相配合，在垂直于水平遮光器（3）方向上的投影宽度与水平光电传感器（2）的轮廓相配合；所述的俯仰遮光器（5）在与底板（1）垂直的方向上的投影面积与俯仰光电传感器（4）的轮廓相配合。
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