CN201464033U - 正四棱锥形太阳方位传感器 - Google Patents

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肖志斌
于洪旺
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Abstract

本实用新型涉及一种正四棱锥形太阳方位传感器,包括光强信号接收台以及光敏传感器,其中光强信号接收台为正四棱锥形,其四个侧面的中线位置均固装一光敏传感器,该四个光敏传感器为对称设置。本实用新型整体结构简单,制造成本低,可靠性高,视场宽,太阳光角度限制小,是一种精度较高的正四棱锥形太阳方位传感器。

Description

正四棱锥形太阳方位传感器
技术领域
本实用新型属于太阳能应用领域,涉及地面光伏系统太阳敏感器领域中的信号接收前端,尤其是一种正四棱锥形太阳方位传感器。
背景技术
太阳方位传感器是太阳敏感器光强信号接收前端,它的视场宽窄直接影响整个太阳敏感器能否精确追踪太阳方位,实现较高光电转化效率的关键。目前太阳敏感器信号接收前端主要采用狭缝结合CCD技术实现,CCD将接收到的太阳光强信号传递给太阳敏感器的控制器并经过计算控制司服电机实现实时跟踪太阳方位。上述狭缝结合CCD技术虽然原理简单,操作方便,应用较广泛,但也存在如下问题:现有太阳敏感器的信号接收前端的视场较窄,例如,上午阴天,光强不能达到太阳敏感器的开启电压所需要的光照强度,光伏系统不能实现跟踪;到了下午由阴转晴阳光明媚,由于上午光伏系统没能跟踪上太阳的方位,导致光伏系统和太阳的角度相差太多,而由于太阳敏感器的视场较窄,光伏系统不能实现自动跟踪,这时候就需要人为的去手动调节跟踪系统,直到太阳敏感器接收到的光照信号能够开启光伏系统。发生上述情况会降低光电转化效率,影响系统的正常使用,并且增加了人工维修维护的成本。
经过检索发现专利号为200710043527.2,公开号为CN101126930,专利名称为:一种用于CCD太阳敏感器的金字塔形光学头部装置的发明专利,其说明书中公开了一个四面为二二对称斜面中间为平顶的金字塔形结构的信号接收前端,其中一片带滤光的光学狭缝置在金字塔形平顶的窗口上,另二片带滤光的光学狭缝分别置于金字塔形二对称斜面的窗口上,并使三条光学狭缝互相平行,二片太阳电池也分别置于金字塔形二对称斜面的窗口上,与带滤光的光学狭缝片依次排列。CCD以及太阳电池将得到的光强信号转化为电信号传递给控制器,由控制器进行比较后,控制相应的电机带动整个光伏系统移动,找到接收光强的最佳位置,上述技术中虽然采取金字塔形结构的信号接收前端,但是作为狭缝技术其视场窄的结构没有改变,虽然其上还安装有太阳电池作为补充,但是在系统故障模式下,依靠两个太阳电池的姿态设置无法满足跟踪太阳最佳方位的要求,可靠性较差,精度较低,而且整个信号接收前端的结构复杂,成本较高。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足,提供一种结构简单、制造成本低、可靠性高、视场宽、太阳光角度限制小、精度较高的正四棱锥形太阳方位传感器。
本实用新型解决其技术问题是通过以下技术方案实现的:
一种正四棱锥形太阳方位传感器,包括光强信号接收台以及光敏传感器,其中光强信号接收台为正四棱锥形,其四个侧面的中线位置均固装一光敏传感器,该四个光敏传感器为对称设置。
而且,所述光敏传感器安装在四个侧面中线位置的底部。
而且,所述的正四棱锥形的光强信号接收台的侧面与底面的夹角为θ度,θ的取值范围为60≤θ<90。
而且,所述的光敏传感器为太阳能电池或者光敏电阻。
本实用新型的优点和有益效果为:
1.本正四棱锥形太阳方位传感器由光强信号接收台以及光敏传感器构成,其中光强信号接收台为正四棱锥形,其四个侧面分别固装一个光敏传感器,不管太阳光从何种角度照射该正四棱锥形太阳方位传感器,都能产生启动信号,太阳光角度限制小,并且能够提供给太阳敏感器一个较宽的视场,整个光伏系统易启动,并自动调整与太阳的角度关系。
2.本正四棱锥形太阳方位传感器的正四棱锥形的光强信号接收台的侧面与底面的夹角为θ度,θ的取值范围为60≤θ<90,光敏传感器采用太阳能电池或者光敏电阻,可以根据实际工况来设计角度θ,以达到更好的光电转化效率,且光敏传感器来源广泛。
3.本实用新型整体结构简单,制造成本低,可靠性高,视场宽,太阳光角度限制小,是一种精度较高的正四棱锥形太阳方位传感器。
附图说明
图1为本实用新型的主视图;
图2为图1的俯视图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本实用新型作进一步详述,以下实施例只是描述性的,不是限定性的,不能以此限定本实用新型的保护范围。
一种正四棱锥形太阳方位传感器,由光强信号接收台1以及光敏传感器2构成,光强信号接收台采用不锈钢材料制作,光敏传感器为太阳能电池或者光敏电阻,本实施例最优采用灵敏度较高的光敏电池,光敏电池是太阳能电池中的一种。本实用新型的创新点在于:光强信号接收台为正四棱锥形,其四个侧面的中线位置均固装一光敏传感器,所固装的四个光敏传感器为对称设置,本实施例中的光敏传感器均安装在四个侧面中线位置的底部;正四棱锥形的光强信号接收台的侧面与底面的夹角为θ度,θ的取值范围为60≤θ<90,本实施例采用侧面与底面的夹角为60度。
本正四棱锥形太阳方位传感器的四个光敏传感器与太阳敏感器的控制器连接,控制器为现有技术(这里不再赘述),控制器的功能就是将正四棱锥形太阳方位传感器得到的光强信号转化后的电流信号转换为电压信号进行比较,然后控制转动系统(由电机构成)向传输电压信号高的光敏传感器方向转动,以减小该光敏传感器的电压信号,一直到四个光敏传感器的电压信号均衡,即四棱锥体结构的光强信号接收台的顶端对准太阳方向。
本实施例中正四棱锥体的侧面和底面成60°,因此当太阳直射四棱锥体的顶点时,各侧面的光敏电池相当于接收了直射太阳光的cos60°(二分之一)光强,即光敏电池的电流应该等于二分之一面积的光敏电池产生的电流,也即电流为50mA;而当太阳光垂直照射某一侧面时,正四棱锥形太阳方位传感器偏离直射太阳的角度为60度,此侧面的电流为100mA,而与之相对的另一侧面的光敏电池电流基本为0(由于存在散射光因此不可能为0),与之相邻的两侧面电池产生的电流为(100×0.33)=33mA.
假设光是从平行于正四棱锥体的底面且对着其中一个主侧面照射的,此时该主侧面产生100×sin60°mA的电流,相邻侧面的电流均为0mA;而与之相对的侧面电流约为0。由于控制器将控制转动系统向传输高电流的光敏传感器的方向转动,即向主侧面的方向转动,当旋转到与主侧面垂直时,即旋转了30°时,此时电流为100mA,相邻侧面电流均为100×0.33mA,相对侧面电流仍为0。当旋转到光线与相对侧面平行时,即又旋转了30°,此时主侧面产生100×sin60°mA的电流,两相邻侧面电流均为100×0.47mA;而与之相对的侧面电流仍为0。当旋转到直射四棱锥体顶点时,即又旋转了30°,此时四个侧面电流均为100×cos30°mA=50mA。由以上实验我们得出:在光线垂直照射正四棱锥体的顶点时四个侧面的电流之间的差别较小,而其他时候电流差别较大系统易于实现跟踪,因此在光线垂直正四棱锥顶点附近是影响敏感器的精度的地方。例如光线朝着主侧面偏离垂直方向1°,电流为100Xcos59°,而相对侧面的电流为100Xcos61°,相邻侧面的电流仍然为50mA,通过计算得出,主侧面的电流为51.5mA,而相对侧面的电流为48.5mA,主侧面与相对侧面之间的电流差别为3mA。如果偏离的不是1°而是0.1°甚至时0.01°的话,我们同理可以推出主侧面与相对侧面之间的电流差别分别为0.3mA和0.03mA,0.03mA对于目前的识别器来说是可以分辨出来的,因此我们的系统的精度高于0.01°,足以满足聚光光伏系统的需要。

Claims (4)

1.一种正四棱锥形太阳方位传感器,包括光强信号接收台以及光敏传感器,其特征在于:光强信号接收台为正四棱锥形,其四个侧面的中线位置均固装一光敏传感器,该四个光敏传感器为对称设置。
2.根据权利要求1所述的正四棱锥形太阳方位传感器,其特征在于:所述光敏传感器安装在四个侧面中线位置的底部。
3.根据权利要求1所述的正四棱锥形太阳方位传感器,其特征在于:所述的正四棱锥形的光强信号接收台的侧面与底面的夹角为θ度,θ的取值范围为60≤θ<90。
4.根据权利要求1所述的正四棱锥形太阳方位传感器,其特征在于:所述的光敏传感器为太阳能电池或者光敏电阻。
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