CN104198035B - 具有温度补偿的太阳辐照度传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有温度补偿的太阳辐照度传感器，包括机壳、太阳电池片，所述太阳辐照度传感器包括电池片印制板和采集电路印制板，在所述电池片印制板上有一热敏电阻，所述热敏电阻的一侧铺有铜片，在铜片的上方通过热熔胶粘贴有所述太阳电池片，在所述太阳电池片的上方悬空设有一透明玻璃，所述太阳电池片并联有一负载电阻；所述采集电路印制板上包括与热敏电阻相连的温度采集电路和与负载电阻相连的辐照度采集电路，所述采集电路印制板上设有一辐照度显示屏。通过上述方式，本发明无需对太阳电池片进行恒温控制即可实现对辐照度传感器的标定。

Description

具有温度补偿的太阳辐照度传感器
技术领域
本发明涉及辐照度检测领域，特别是涉及一种具有温度补偿的太阳辐照度传感器。
背景技术
在室外太阳能电站验收维护时需使用太阳能电池测试仪检测组件组串的最大功率。太阳能电池测试仪先测量当前辐照度和温度下组件组串的最大功率，再通过相关换算算法计算出标准测试条件(IEC规定辐照度为1000W/m2，温度25℃)下组件组串的最大功率。在将当前辐照度转换到标准测试条件时，需要知道当前的太阳辐照度，因此需要给太阳能电池测试仪配置一个太阳辐照度传感器。
太阳能电池的响应与波长有关，而自然太阳光光谱分布受地理位置、气候、季节和时间的影响。如果采用对光谱无选择性的总辐射表来测量辐照度，由于光谱分布的改变，会给测量带来较大误差。为减小这种误差，选用具有与室外太阳能电站被测组件基本相同的光谱响应的太阳能电池，来测量太阳光的辐照度，使得测量更为准确。目前市场上也有直接利用标准太阳电池测量太阳辐照度，但是这种标准太阳电池不带有温度检测和修正，只带有恒温控制系统。
在采用标准太阳电池标定太阳辐照度传感器时，采用的校准光源是太阳模拟器，太阳电池上的短路电流随太阳模拟器的辐照度变化而变化，其比例接近常数，因此可以通过测量短路电流的大小来获得太阳模拟器的辐照度。太阳电池的标定值定义为：在标准测试条件下，标准太阳电池的短路输出电流与辐照度之比，称为CV值。当太阳电池的短路电流等于其标定值时，即可认为太阳模拟器的辐照度达到一个太阳常数，即1000W/m2。由于温度会影响标准太阳电池的短路输出电流，标准太阳电池自带了恒温控制系统保证标准太阳电池维持在标准测试条件(要求温度25℃)。如果在太阳辐照度传感器再附带恒温控制系统会增加设计成本，也会给室外实际操作带来不便。
因此亟需提供一种新型的太阳辐照度传感器来解决上述问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有温度补偿的太阳辐照度传感器，无需对太阳电池片进行恒温控制即可实现对辐照度传感器的标定。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种具有温度补偿的太阳辐照度传感器，包括机壳、太阳电池片，所述太阳辐照度传感器包括电池片印制板和采集电路印制板，在所述电池片印制板上有一热敏电阻，所述热敏电阻的一侧铺有铜片，在铜片的上方通过热熔胶粘贴有所述太阳电池片，在所述太阳电池片的上方悬空设有一透明玻璃，所述太阳电池片并联有一负载电阻；所述采集电路印制板上包括与所述热敏电阻相连的温度采集电路和与所述负载电阻相连的辐照度采集电路，所述采集电路印制板上设有一辐照度显示屏。
本发明的有益效果是：本发明无需再对电池片进行恒温控制即可实现标准电池片对辐照度传感器的标定，并且标定好的辐照度传感器可以在室外不同温度下准确获取当前的太阳辐照度，有效地节约了辐照度传感器的设计成本。
附图说明
图1是本发明太阳辐照度传感器一较佳实施例的立体结构示意图。
图2是所示太阳辐照度传感器的电路原理图。
附图中各部件的标记如下：1、机壳，2、采集电路印制板，3、辐照度显示屏，4、透明玻璃，5、电池片印制板，6、热敏电阻，7、铜片，8、太阳电池片，9、串行接口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1和图2，本发明实施例包括：
一种具有温度补偿的太阳辐照度传感器，包括机壳1、采集电路印制板2、辐照度显示屏3、电池片印制板5、透明玻璃4及太阳电池片8，在机壳1的一侧设有一串行接口9，用于与上位机进行数据通信。在所述电池片印制板5上有一热敏电阻6，所述热敏电阻6的一侧铺有铜片7，在铜片7的上方通过导热性能良好的热熔胶粘贴所述太阳电池片8，铜片7的面积大于太阳电池片8的面积，这样便能准确地监测到太阳电池片8的表面温度。在所述太阳电池片8的上方悬空设有透明玻璃4，在一优选实施例中，透明玻璃4的透光率为93％。透明玻璃4与机壳1形成一体结构，将太阳电池片8完全封闭，防止水分和灰尘进入，同时也防止太阳电池片8露在空气中被氧化。太阳辐照度传感器通过串行接口9与上位机进行数据通信，最后将监测到的辐照度显示在辐照度显示屏3上。
请参阅图2，所述太阳电池片8并联有一负载电阻，负载电阻的阻值极小，使太阳电池片8工作在接近短路状态。所述采集电路印制板2包括与热敏电阻6相连的温度采集电路和与负载电阻相连的辐照度采集电路，温度采集电路与辐照度采集电路均连接至上位机，且共用2.5V参考电压。所述太阳辐照度传感器的工作原理如下：
太阳电池片8的温度变化引起热敏电阻R2的阻值变化，阻值变化引起R2的电压信号变化，单片机采集经过温度采集电路中的运放跟随器后的电压信号并经过模数转化后通过所述串行接口9传送到上位机。太阳电池片8上辐照度的变化引起流过负载电阻R1的短路电流变化，短路电流流过负载电阻R1产生的极小电压信号通过辐照度采集电路中的运放放大电路进行放大，再由单片机采集放大后的电压信号，所述电压信号经过模数转换后通过所述串行接口9传送到上位机。上位机将采集到的信号采用相关换算代码得到温度和短路电流，利用短路电流温度修正算法计算出辐照度并通过串行接口9发送到辐照度传感器，显示在辐照度显示屏3上。通过上述热敏电阻焊盘扩展的方式有效准确的监测到太阳电池片8温度，再通过简单的电路设计和和软件代码设计，完成了具有温度补偿的辐照度传感器的设计，无需再对太阳电池片8进行恒温控制便可实现标准电池片对辐照度传感器的标定，有效地节约了辐照度传感器设计成本，同时也免去了因添加恒温控制系统而给太阳辐照度传感器实际操作带来的不便，并且标定好的辐照度传感器可以在室外不同温度下准确获取当前的太阳辐照度。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种具有温度补偿的太阳辐照度传感器，包括机壳、太阳电池片，其特征在于，所述太阳辐照度传感器包括电池片印制板和采集电路印制板，在所述电池片印制板上有一热敏电阻，所述热敏电阻的一侧铺有铜片，在铜片的上方通过热熔胶粘贴有所述太阳电池片，在所述太阳电池片的上方悬空设有一透明玻璃，所述太阳电池片并联有一负载电阻；所述采集电路印制板上包括与所述热敏电阻相连的温度采集电路和与所述负载电阻相连的辐照度采集电路，所述采集电路印制板上设有一辐照度显示屏。
2.根据权利要求1所述的具有温度补偿的太阳辐照度传感器，其特征在于，所述铜片的面积大于所述太阳电池片的面积。
3.根据权利要求1所述的具有温度补偿的太阳辐照度传感器，其特征在于，所述透明玻璃与所述机壳形成一体结构。
4.根据权利要求1所述的具有温度补偿的太阳辐照度传感器，其特征在于，所述机壳的一侧设有一串行接口。
5.根据权利要求1所述的具有温度补偿的太阳辐照度传感器，其特征在于，所述温度采集电路和辐照度采集电路共用2.5V参考电压。
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