CN105468031A - 可调太阳光三维跟踪传感装置 - Google Patents
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Abstract
一种可调太阳光三维跟踪传感装置。该传感装置包括5个光敏元件、控制电路、4块旋转面板、支杆和基体，其中基体为长方体形状，在4块旋转面板上表面和长方体的上表面分别安装一个光敏元件，感受三维空间上不同方向的太阳光照强度，4块旋转面板上表面与长方体的上表面互成一定角度，且旋转面板与长方体上表面的夹角可调，故在不同的面上所感受的光照强度的变化是很明显的，同时可调整跟随太阳光的松紧程度，相对来说，判断处理的方式更加简单、可靠；同时，在控制电路中使用迟滞比较器，能更好地防止在比较设定点的来回波动。
Description
技术领域
本发明涉及一种光敏传感装置，尤其是该装置能检测到太阳光的强弱，能调整跟踪太阳光的松紧程度，进而自动跟踪太阳的运转。
背景技术
目前，太阳能电池板朝向太阳掠过的方向固定安装在底座上，大部分时间，太阳光与电池板呈斜角状态。其实，太阳光直射与呈一定夹角的照射，产生的效果是不同的，一般来说，直射能给太阳能电池板提高20%以上的发电效率。因此，很多人想到采用自动跟踪太阳光的办法。自动跟踪太阳光的装置通常采用光敏传感器，将检测到的太阳光强度进行处理，进而对太阳光自动跟踪。专利号为201410677873.6的发明公开了一种适用于太阳能自动跟踪装置的传感器，该传感器包括外圈和内圈，四个光电二极管分别安装在外圈的东西南北四个方向上，能够检测太阳由东向西运动的偏转角度和南北方向的偏转角度；内圈为五个部分,包括中间小圆部分以及将外圈与小圆之间的圆环均分而成的四个象限，四个象限为跟踪定位象限,用于产生方位角和高度角的跟踪控制信号,中间小圆部分为太阳照度探测象限；五个光电池分别安装在内圈的五个部分上，其中中间小圆部分的光电池作为照度传感器来检测太阳的辐射照度,用于控制太阳能自动跟踪装置是否工作。该发明能够对太阳方位角和高度角进行双轴跟踪。申请号为201310570018.0的发明专利也公开了一种太阳光追踪器，该太阳光追踪器包括光敏电阻盒和4个光敏电阻，光敏电阻盒中间为一透光圆孔，4个光敏电阻在光敏电阻盒沿圆周方向相隔90°排列安装。这些太阳光跟踪装置，都是将光敏元件安放在东南西北的四个方向上，根据太阳光的光照强度，来判断太阳光的偏移方向。将四个光敏元件安放在东南西北的四个方位，即同一个平面上，其实，太阳距离地球表面很远，通常认为，太阳光照射到地球表面，为平行光，太阳光照射到同一平面的四个光敏元件上，光照强度基本上是相等的，通过四个方位的光照强度，来判断太阳光的偏移，其难度是很大的。
发明内容
为了方便检测太阳的光照强度以判断太阳的偏移，能调整跟踪太阳光的松紧程度，本发明提供了一种可调太阳光三维跟踪传感装置，该传感装置能根据太阳光的光照强度，判断太阳的偏移方向和角度，跟踪太阳光。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该传感装置包括5个光敏元件、控制电路、4块旋转面板、支杆和基体，其中基体为长方体形状，4块旋转面板分别通过长方体前后左右上棱的旋转轴与长方体连接，在4块旋转面板上表面和长方体的上表面分别安装有一个光敏元件，光敏元件分别通过导线与控制电路相连；长方体的前后左右侧面上垂直方向分别凿有4-7个支槽，支杆一端通过吊环固定在旋转面板的下表面，一端插入支槽中；长方体内安放有控制电路，长方体的下底面凿有一小孔，通过小孔将控制电路的电源线、信号线引出来。
将支杆插入不同的支槽，调整旋转面板与长方体上表面的夹角，从而调整跟随太阳光的松紧程度。原理为：某时间太阳直射到长方体的上表面，长方体上表面上的光敏元件感受的太阳光照度高于右光敏元件上的光照照度；太阳自东向西偏转，在长方体上表面光敏元件上的光照强度减少，右光敏元件的光照强度增加；设定发生太阳能电池板偏转时两光敏元件上光照强度差值，会存在：长方体上表面与右旋转面板的夹角越小，太阳只要偏移一小角度，太阳能电池板就会跟随太阳光，发生跟随偏移；此时，太阳能电池板等待发生跟随偏移的时间越短，步长越小，即跟随太阳光的旋转的程度越紧密；相反，长方体上表面与旋转面板的夹角越大，太阳要偏移很大的角度，才能使右光敏元件上的光照强度高于长方体上表面光敏元件上的光照强度与设定值之和，太阳能电池板才发生偏移，即长方体上表面与右旋转面板的夹角越大，太阳能电池板等待发生偏移的时间越长，步长越大，跟随太阳光的旋转的程度越松散。同理，太阳光直射到长方体的上表面，太阳爬升，后旋转面板的上表面受太阳光照强度逐渐增大，长方体的上表面受太阳光照强度减少，设定太阳能电池板偏移时长方体上表面与后旋转面板上表面的光照强度差值，后旋转面板与长方体上表面的夹角越小，太阳能电池板等待偏移的时间越短，步长越短，跟随太阳光偏移越紧；太阳西沉，前旋转面板与长方体上表面的夹角越小，太阳能电池板等待偏移的时间越短，步长越短，跟随太阳光偏移越紧。故通过支杆插入不同的支槽，调整旋转面板与长方体上表面的夹角，来调整跟随太阳偏移的松紧程度。
控制电路包括电源转换电路、放大器电路、迟滞比较器电路和驱动电路，五个光敏元件分成两组，其中左光敏元件、中光敏元件和右光敏元件为一组，前光敏元件、中光敏元件和后光敏元件为一组，分别将采集的太阳光照强度转变为电信号，经放大器电路放大后，由迟滞比较电路进行方向判决，判决后的信号经驱动电路，输送到外接的伺服电机上，从而分别控制太阳能电池板跟随太阳光水平偏转和垂直方向上的偏转。
本发明的有益效果是，通过将支杆插入不同的支槽，改变旋转面板与长方体上表面的夹角，从而可调整跟随太阳光偏移的松紧程度；在长方体的上表面和4个旋转面板的上表面分别安装一个光敏元件，可以感受三维空间上不同方向的太阳光照强度，且在不同的面上所感受的光照强度的变化是很明显的，相对来说，判断处理的方式更加简单、可靠；同时，在控制电路中使用迟滞比较器，能更好地防止在比较设定点的来回波动。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的控制电路的原理框图。
图1中，1.基体，2.左光敏元件，3.中光敏元件，4.右光敏元件，5.前光敏元件，6.后光敏元件，7.支杆，8.支槽，9.旋转面板，10.旋转轴。
具体实施方式
将本发明的传感装置安放在太阳能电池板的照射面上，调整4个旋转面板与长方体上表面的夹角，连接外部电源，将本传感装置的输出信号通过导线与伺服电机的控制线连接，启动电源，太阳能电池板能自动跟踪太阳光进行偏转。
Claims (2)
1.一种可调太阳光三维跟踪传感装置，该传感装置包括5个光敏元件、控制电路、4块旋转面板、支杆和基体，其特征在于：基体为长方体形状，4块旋转面板分别通过长方体前后左右上棱的旋转轴与长方体连接，在4块旋转面板上表面和长方体的上表面分别安装有一个光敏元件，光敏元件分别通过导线与控制电路相连；长方体的前后左右侧面上垂直方向分别凿有4-7个支槽，支杆一端通过吊环固定在旋转面板的下表面，一端插入支槽中；长方体内安放有控制电路，长方体的下底面凿有一小孔，通过小孔将控制电路的电源线、信号线引出来。
2.根据权利要求1所述的可调太阳光三维跟踪传感装置，其特征是：所述的控制电路包括电源转换电路、放大器电路、迟滞比较器电路和驱动电路，将光敏元件上的电信号分成两组，其中，左光敏元件、中光敏元件、右光敏元件为一组，前光敏元件、中光敏元件、后光敏元件为一组，分别经放大后由迟滞比较电路进行方向判决，判决后的信号经驱动电路，输送到外接的水平和垂直方向的伺服电机上。
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