CN201476782U - 太阳能跟踪传感器 - Google Patents

Abstract

一种太阳能跟踪传感器，适用于太阳能自动跟踪装置和太阳能能源站同步跟踪控制系统。它包括筒体、通道隔板、交叉隔板、横隔板和传感器电路板，筒体内横隔板上方腔体被通道隔板和交叉隔板完全隔断，左、右、上、下四个光敏电阻分别固定在横隔板上的各隔离通道内，传感器电路板固定在横隔板下方，传感器电路板与左、右、上、下光敏电阻电连接，组成方位角测量电路和高度角测量电路，测量电路测得到数据经方位角比较电路、高度角比较电路、方位角放大电路和高度角放大电路处理后送至计算机CPU数据处理系统，对太阳能自动跟踪装置的方位角转动电机和高度角转动电机进行控制。该太阳能跟踪传感器结构简单，安装调试方便，控制精度高。

Description

太阳能跟踪传感器

技术领域

本实用新型属于太阳能技术领域，涉及一种太阳能自动跟踪装置用的太阳能跟踪传感器，适用于太阳能能源站同步跟踪控制系统。

背景技术

随着太阳能应用技术的发展，近年来太阳能电站也不断增多，人们对太阳能电站的要求也越来越高，除了要求太阳能电池板能够具有有效日照时间内的全程跟踪功能外，还对太阳能电池板跟踪太阳方位角和高度角的跟踪精度要求也有越来越高。通常检测跟踪太阳光的太阳能跟踪传感器设置在太阳能自动跟踪装置的四个方位上，这种结构的弊端是：太阳能光伏发电装置的面积很大，各方位上的光敏电阻光照对比度小，采集信号的精度不高。传统的太阳能传感器也有设置在太阳能自动跟踪装置的中央，隔离遮挡较为简单，而且安装时要破坏太阳能发电装置的光伏电池板，安装麻烦，调试也很困难。随着太阳能发电站的增多，人们希望能提供一种结构简单、安装调试方便，控制精度高的太阳能跟踪传感器。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单，安装调试方便，控制精度高的太阳能跟踪传感器。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是，一种太阳能跟踪传感器，包括筒体以及设置在筒体内的通道隔板、交叉隔板、横隔板和传感器电路板，所述筒体为上端开口，下端带有底盖的壳体，在筒体的内腔中置有一横隔板，通道隔板和交叉隔板装在横隔板上方，横隔板上方腔体被通道隔板分割成水平通道和垂直通道，位于筒体中心的水平通道和垂直通道交叉处又被交叉隔板完全隔断，横隔板上方腔体形成右侧通道、左侧通道、上侧通道和下侧通道；右光敏电阻RT1固定在右侧通道内的横隔板上，左光敏电阻RT3固定在左侧通道内的横隔板上，上光敏电阻RT2固定在上侧通道内的横隔板上，下光敏电阻RT4固定在下侧通道内的横隔板上；传感器电路板装在横隔板下方，且右光敏电阻RT1、左光敏电阻RT3、上光敏电阻RT2和下光敏电阻RT4均与传感器电路板电连接。

所述传感器电路板上的传感器电路包括方位角测量电路、方位角比较电路、方位角放大电路、高度角测量电路、高度角比较电路、高度角放大电路和供电电路；方位角测量电路的输出端与方位角比较电路的输入端电连接，方位角比较器的输出端与方位角放大电路的输入端电连接，方位角放大电路的输出端为传感器电路的信号输出端；同样，高度角测量电路的输出端与高度角比较电路的输入端电连接，高度角比较电路的输出端与高度角放大电路的输入端电连接，高度角放大电路的输出端为传感器电路的信号输出端；供电电路与方位角测量电路、方位角比较电路、方位角放大电路、高度角测量电路、高度角比较电路和高度角放大电路组成供电回路。

所述方位角测量电路包括右光敏电阻RT1、左光敏电阻RT3、第一电位器RP1和第一电容C1；所述方位角比较电路包括第一比较器IC1A和第一电阻R1，所述方位角放大电路包括第一三极管Q1和第三电阻R3；所述高度角测量电路包括上光敏电阻RT2、下光敏电阻RT4、第二电位器RP2和第二电容C2；所述高度角比较电路包括第二比较器IC1B和第二电阻R2，所述高度角放大电路包括第二三极管Q2和第四电阻R4；所述供电电路包括第一二极管VD1、第二二极管VD2和第三二极管VD3；

所述第一电位器RP1的一端与右光敏电阻RT1的另一端电连接，第一电位器RP1的另一端与左光敏电阻RT3的一端电连接，第一电位器RP1的动触点与第一电容C1的正极电连接且与第一比较器IC1A的正端电连接；

所述第二电位器RP2的一端与上光敏电阻RT2的另一端电连接，第二电位器RP2的另一端与下光敏电阻RT4的一端电连接，第二电位器RP2的动触点与第二电容C2的正极电连接且与第二比较器IC1B的正端电连接；

所述第一比较器IC1A的负端与第一电阻R1的另一端电连接，且分别与第二电阻R2的另一端和第二比较器IC1B的负端电连接；

所述第一比较器IC1A的输出端连接第三电阻R3的一端，所述第三电阻R3的另一端与第一三极管Q1的基极电连接；所述第二比较器IC1B的输出端连接第四电阻R4的一端；所述第四电阻R4的另一端与第二三极管Q2的基极电连接；第一三极管Q1的集电极与第二三极管Q2的集电极电连接；第一三极管Q1的发射极A端和第二三极管Q2的发射极B端为传感器电路的信号输出端；

所述第一二极管VD1的负端与第三二极管VD3的负端电连接，且分别与第一比较器IC1A的8脚、第二比较器IC1B的8脚、第一电阻R1的一端、右光敏电阻RT1的一端和下光敏电阻RT4的另一端电连接；第三二极管VD3的正端与第二二极管VD2的正端电连接，且分别与第一比较器IC1A的4脚、第二比较器IC1B的4脚、第一三极管Q1和第二三极管Q2的集电极、左光敏电阻RT3的另一端、上光敏电阻RT2的一端、第一电容C1和第二电容C2的负极和第二电阻R2的一端电连接；第一二极管VD1的正端VDD和第二二极管VD2的负端VSS为传感器电路的电源输出端。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点；该太阳能跟踪传感器结构简单，光敏电阻和传感器电路板安装在一个筒体内，可以自成系统形成一个独立的产品。各地区可以根据本地区的地理位置，设计不同高度筒体的太阳能跟踪传感器，并改变其左侧通道、右侧通道和上侧通道和下侧通道的宽度，寻找到适合本地区的最佳尺寸，从而提高太阳能跟踪传感器的跟踪精度。该太阳能跟踪传感器可以单独安装在太阳能能源站的某一处，与太阳能能源站同步跟踪控制系统相连接，能将其输出的信号发送到计算机CPU数据处理系统，通过计算机通讯接口控制整个太阳能能源站的所有太阳能自动跟踪装置的方位角传动电机和高度角传动电机，无需在每一个太阳能自动跟踪装置上安装太阳能跟踪传感器。该太阳能跟踪传感器是通过计算机数据处理系统进行调试的，安装调试操作也十分方便。

附图说明

图1是本实用新型的结构的立体示意图；

图2是本实用新型的俯视示意图；

图3是本实用新型的剖视示意图；

图4是本实用新型的传感器电路板4的电路结构框图；

图5是本实用新型的传感器电路板4的电路示意图。

具体实施方式

以下结合附图给出的实施例对本实用新型作进一步详细地说明。

如图1、图2和图3所示，一种太阳能跟踪传感器，包括筒体1以及设置在筒体1内的通道隔板2、交叉隔板3、横隔板5和传感器电路板4，所述筒体1为上端开口，下端带有底盖8的壳体，在筒体1的内腔中置有一横隔板5，通道隔板2和交叉隔板3装在横隔板5上方，横隔板5上方腔体被通道隔板2分割成水平通道6和垂直通道7，位于筒体1中心的水平通道6和垂直通道7交叉处又被交叉隔板3完全隔断，横隔板5上方腔体形成右侧通道6-1、左侧通道6-2、上侧通道7-1和下侧通道7-2；右光敏电阻RT1固定在右侧通道6-1内的横隔板5上，左光敏电阻RT3固定在左侧通道6-2内的横隔板5上，上光敏电阻RT2固定在上侧通道7-1内的横隔板5上，下光敏电阻RT4固定在下侧通道7-2内的横隔板5上；传感器电路板4装在横隔板5下方，且右光敏电阻RT1、左光敏电阻RT3、上光敏电阻RT2和下光敏电阻RT4均与传感器电路板4电连接。

如图4所示，传感器电路板4上的传感器电路包括方位角测量电路4-1、方位角比较电路4-2、方位角放大电路4-3、高度角测量电路4-4、高度角比较电路4-5、高度角放大电路4-6和供电电路4-7；方位角测量电路4-1的输出端与方位角比较电路4-2的输入端电连接，方位角比较器4-2的输出端与方位角放大电路4-3的输入端电连接，方位角放大电路4-3的输出端为传感器电路的信号输出端；同样，高度角测量电路4-4的输出端与高度角比较电路4-5的输入端电连接，高度角比较电路4-5的输出端与高度角放大电路4-6的输入端电连接，高度角放大电路4-6的输出端为传感器电路的信号输出端；供电电路4-7与方位角测量电路4-1、方位角比较电路4-2、方位角放大电路4-3、高度角测量电路4-4、高度角比较电路4-5和高度角放大电路4-6组成供电回路。

所述传感器电路中的方位角放大电路4-3发射极输出端A和高度角放大电路4-6发射极输出端B分别为传感器电路的输出端，其输出的信号与CPU数据处理系上的设定值进行比较；分析判断“是”与“否”，若“是”则通过方位角电机驱动电路11-1和高度角驱动电路12-1，控制方位角转动电机11-2和高度角转动电机12-2；若“否”则CPU数据处理系统10再次从方位角测量电路4-1和高度角测量电路4-2中进行数据采样。

所述供电电路4-7的输入端与供电电源电连接。

如图5所示，所述方位角测量电路4-1包括右光敏电阻RT1、左光敏电阻RT3、第一电位器RP1和第一电容C1；所述方位角比较电路4-2包括第一比较器IC1A和第一电阻R1，所述方位角放大电路4-3包括第一三极管Q1和第三电阻R3；所述高度角测量电路4-4包括上光敏电阻RT2、下光敏电阻RT4、第二电位器RP2和第二电容C2；所述高度角比较电路4-5包括第二比较器IC1B和第二电阻R2，所述高度角放大电路4-6包括第二三极管Q2和第四电阻R4；所述供电电路4-7包括第一二极管VD1、第二二极管VD2和第三二极管VD3；

所述第一电位器RP1的一端与右光敏电阻RT1的另一端电连接，第一电位器RP1的另一端与左光敏电阻RT3的一端电连接，第一电位器RP1的动触点与第一电容C1的正极电连接且与第一比较器IC1A的正端电连接；

所述第二电位器RP2的一端与上光敏电阻RT2的另一端电连接，第二电位器RP2的另一端与下光敏电阻RT4的一端电连接，第二电位器RP2的动触点与第二电容C2的正极电连接且与第二比较器IC1B的正端电连接；

所述第一比较器IC1A的负端与第一电阻R1的另一端电连接，且分别与第二电阻R2的另一端和第二比较器IC1B的负端电连接；

所述第一比较器IC1A的输出端连接第三电阻R3的一端，所述第三电阻R3的另一端与第一三极管Q1的基极电连接；所述第二比较器IC1B的输出端连接第四电阻R4的一端；所述第四电阻R4的另一端与第二三极管Q2的基极电连接；第一三极管Q1的集电极与第二三极管Q2的集电极电连接；第一三极管Q1的发射极A端和第二三极管Q2的发射极B端为传感器电路的信号输出端；

所述第一二极管VD1的负端与第三二极管VD3的负端电连接，且分别与第一比较器IC1A的8脚、第二比较器IC1B的8脚、第一电阻R1的一端、右光敏电阻RT1的一端和下光敏电阻RT4的另一端电连接；第三二极管VD3的正端与第二二极管VD2的正端电连接，且分别与第一比较器IC1A的4脚、第二比较器IC1B的4脚、第一三极管Q1和第二三极管Q2的集电极、左光敏电阻RT3的另一端、上光敏电阻RT2的一端、第一电容C1和第二电容的负极和第二电阻R2的一端电连接；第一二极管VD1的正端VDD和第二二极管VD2的负端VSS为传感器电路的电源输出端。

太阳能跟踪传感器应用在太阳能自动跟踪装置中跟踪太阳光照的工作原理和过程如下：清晨时分太阳从东方升起或傍晚时分太阳从西边落下，右、左光敏电阻RT1、RT3因筒体1周壁的遮挡程度不同，获得太阳光照的强度也不同，右、左光敏电阻RT1、RT3间会产生一个电位差，该电位差经传感器电路比较放大后，输出一个太阳位置信号，驱使太阳能自动跟踪装置的方位角传动电机11-2朝着太阳的方位方向转动，直至太阳能电池板正对着太阳方位方向，此时右、左光敏电阻RT1、RT3获得太阳光照强度相同时，该电位差消失，指令信号也消失，方位角传动电机11-2停止转动，此刻太阳能电池板获取的太阳光照最多。

同理，清晨时分太阳从地平线升起或中午时分太阳当空高照，上、下光敏电阻RT2、RT4因筒体1周壁的遮挡程度不同，获得太阳光照的强度也不同，上、下光敏电阻RT2、RT4间会产生一个电位差，该电位差经传感器电路比较放大后，输出一个太阳位置信号，驱使太阳能自动跟踪装置的高度角传动电机12-2朝着太阳的高度方向转动，直至太阳能电池板正对着太阳高度方向，此时上、下光敏电阻RT2、RT4获得太阳光照强度相同时，该电位差消失，指令信号也消失，高度角传动电机12-2停止转动，此刻太阳能电池板获取的太阳光照也最多。

太阳在一天时间内，相对地球的方位角和高度角时刻发生变化，右、左光敏电阻RT1、RT3和上、下光敏电阻RT2、RT4所产生的电位差数值大小也随之发生变化，它们将不断地输出太阳方位及太阳高度的位置信号，从而驱使方位角传动电机11-2和高度角传动电机12-2同时跟踪着太阳的位置转动，使太阳能电池板始终与太阳保持最佳受光角度。

Claims (3)

1.一种太阳能跟踪传感器，其特征在于：包括筒体(1)以及设置在筒体(1)内的通道隔板(2)、交叉隔板(3)、横隔板(5)和传感器电路板(4)，所述筒体(1)为上端开口，下端带有底盖(8)的壳体，在筒体(1)的内腔中置有一横隔板(5)，通道隔板(2)和交叉隔板(3)装在横隔板(5)上方，横隔板(5)上方腔体被通道隔板(2)分割成水平通道(6)和垂直通道(7)，位于筒体(1)中心的水平通道(6)和垂直通道(7)交叉处又被交叉隔板(3)完全隔断，横隔板(5)上方腔体形成右侧通道(6-1)、左侧通道(6-2)、上侧通道(7-1)和下侧通道(7-2)；右光敏电阻(RT1)固定在右侧通道(6-1)内的横隔板(5)上，左光敏电阻(RT3)固定在左侧通道(6-2)内的横隔板(5)上，上光敏电阻(RT2)固定在上侧通道(7-1)内的横隔板(5)上，下光敏电阻(RT4)固定在下侧通道(7-2)内的横隔板(5)上；传感器电路板(4)装在横隔板(5)下方，且右光敏电阻(RT1)、左光敏电阻(RT3)、上光敏电阻(RT2)和下光敏电阻(RT4)均与传感器电路板(4)电连接。

2.根据权利要求1所述的太阳能跟踪传感器，其特征在于：所述传感器电路板(4)上的传感器电路包括方位角测量电路(4-1)、方位角比较电路(4-2)、方位角放大电路(4-3)、高度角测量电路(4-4)、高度角比较电路(4-5)、高度角放大电路(4-6)和供电电路(4-7)；方位角测量电路(4-1)的输出端与方位角比较电路(4-2)的输入端电连接，方位角比较器(4-2)的输出端与方位角放大电路(4-3)的输入端电连接，方位角放大电路(4-3)的输出端为传感器电路的信号输出端；同样，高度角测量电路(4-4)的输出端与高度角比较电路(4-5)的输入端电连接，高度角比较电路(4-5)的输出端与高度角放大电路(4-6)的输入端电连接，高度角放大电路(4-6)的输出端为传感器电路的信号输出端；供电电路(4-7)与方位角测量电路(4-1)、方位角比较电路(4-2)、方位角放大电路(4-3)、高度角测量电路(4-4)、高度角比较电路(4-5)和高度角放大电路(4-6)组成供电回路。

3.根据权利要求2所述的太阳能跟踪传感器，其特征在于：所述方位角测量电路(4-1)包括右光敏电阻RT1、左光敏电阻RT3、第一电位器RP1和第一电容C1；所述方位角比较电路(4-2)包括第一比较器IC1A和第一电阻R1，所述方位角放大电路(4-3)包括第一三极管Q1和第三电阻R3；所述高度角测量电路(4-4)包括上光敏电阻RT2、下光敏电阻RT4、第二电位器RP2和第二电容C2；所述高度角比较电路(4-5)包括第二比较器IC1B和第二电阻R2，所述高度角放大电路(4-6)包括第二三极管Q2和第四电阻R4；所述供电电路(4-7)包括第一二极管VD1、第二二极管VD2和第三二极管VD3；

所述第一电位器RP1的一端与右光敏电阻RT1的另一端电连接，第一电位器RP1的另一端与左光敏电阻RT3的一端电连接，第一电位器RP1的动触点与第一电容C1的正极电连接且与第一比较器IC1A的正端电连接；

所述第二电位器RP2的一端与上光敏电阻RT2的另一端电连接，第二电位器RP2的另一端与下光敏电阻RT4的一端电连接，第二电位器RP2的动触点与第二电容C2的正极电连接且与第二比较器IC1B的正端电连接；

所述第一比较器IC1A的负端与第一电阻R1的另一端电连接，且分别与第二电阻R2的另一端和第二比较器IC1B的负端电连接；

所述第一比较器IC1A的输出端连接第三电阻R3的一端，所述第三电阻R3的另一端与第一三极管Q1的基极电连接；所述第二比较器IC1B的输出端连接第四电阻R4的一端；所述第四电阻R4的另一端与第二三极管Q2的基极电连接；第一三极管Q1的集电极与第二三极管Q2的集电极电连接；第一三极管Q1的发射极A端和第二三极管Q2的发射极B端为传感器电路的信号输出端；

所述第一二极管VD1的负端与第三二极管VD3的负端电连接，且分别与第一比较器IC1A的8脚、第二比较器IC1B的8脚、第一电阻R1的一端、右光敏电阻RT1的一端和下光敏电阻RT4的另一端电连接；第三二极管VD3的正端与第二二极管VD2的正端电连接，且分别与第一比较器IC1A的4脚、第二比较器IC1B的4脚、第一三极管Q1和第二三极管Q2的集电极、左光敏电阻RT3的另一端、上光敏电阻RT2的一端、第一、二电容C1、C2的负极和第二电阻R2的一端电连接；第一二极管VD1的正端VDD和第二二极管VD2的负端VSS为传感器电路的电源输出端。

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