CN203502831U - 太阳光三维测光系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳光三维测光系统，所述测光系统包括：X轴测光电路、Y轴测光电路和Z轴测光电路，X轴和Y轴测光电路分别由电压产生电路和电压频率转换电路组成。该太阳光三维测光系统通过电压产生电路、电压频率转换电路以及Z轴测光电路得到了三维的光脉冲，实现了实时的对太阳的跟踪，使用安装方便，简化了操作流程，且提高了工作效率；当该三维测光系统应用到太阳能自动跟踪系统时，还可以节省因驱动太阳能电池板而带来的不必要的电能损耗，据测试这样可以提升光伏能电池板的总的发电量达到10%，并且设备成本仅为GPS的30%。

Description

太阳光三维测光系统

技术领域

本实用新型涉及太阳光测光领域，特别涉及一种太阳光三维测光系统。

背景技术

由于地球的自转，相对于某一个固定地点的太阳能光伏发电系统，一年春夏秋冬四季、每天日升日落，太阳的光照角度时时刻刻都在变化，有效的保证太阳能电池板能够时刻正对太阳，发电效率才会达到最佳状态。

目前世界上通用的太阳能测光系统都需要根据安放点的经纬度等信息计算一年中的每一天的不同时刻太阳所在的角度，将一年中每个时刻的太阳位置存储到PLC、单片机或电脑软件中，都要靠计算该固定地点每一时刻的太阳位置以实现跟踪太阳，测得最大光线。采用的是电脑数据理论，需要地球经纬度地区的的数据和设定，一旦安装，就不便移动或装拆，每次移动完就必须重新计算参数、设定数据和调整各个参数；原理、电路、技术、设备都很复杂，非专业人士不能够随便操作。

实用新型内容

本实用新型提供了一种太阳光三维测光系统，该太阳光三维测光系统降低了使用成本，简化了操作流程，提高了工作效率，详见下文描述：

一种太阳光三维测光系统，所述测光系统包括：X轴测光电路、Y轴测光电路和Z轴测光电路，X轴和Y轴测光电路分别由电压产生电路和电压频率转换电路组成；

所述电压产生电路包括：阳极接地的9V稳压管，所述9V稳压管的阴极分别接光敏分压电阻、第一分压电阻和9V电源，所述光敏分压电阻接光敏器件；所述第一分压电阻接第一光度调节电阻，所述第一光度调节电阻连接第二分压电阻，所述第二分压电阻同时连接第二电阻和运算放大器的第一输入引脚的反相输入端；所述光敏分压电阻连接第一电阻，所述第一电阻分别连接运算放大器的第一输入引脚的同相输入端和第三电阻，所述第三电阻接地；运算放大器的第二输入引脚的同相输入端接第一电压反馈采样电阻，运算放大器的第二输入引脚的反相输入端接第四电阻和第五电阻，运算放大器的第一输出引脚接第二光度调节电阻，所述第二光度调节电阻接所述第四电阻，所述第五电阻接第二电压反馈采样电阻，所述第二电压反馈采样电阻接地；运算放大器的第二输出引脚输出二次放大的电压信号至所述电压频率转换电路；

所述电压频率转换电路包括：第六电阻，所述第六电阻接所述二次放大的电压信号，所述第六电阻分别接第一电容和转换器的阈值引脚，转换器的电流输出引脚接第一电容，转换器的输出基准电流引脚接第七电阻和可变电阻组成的支路；转换器的比较输入引脚接第七电阻，转换器的定时电路引脚分别接第八电阻和第二电容，所述第八电阻和转换器的电源端接9V电源；转换器的频率输出引脚接第九电阻、第十电阻和第十一电阻组成的偏置电路，第十一电阻接三级管的基极，三极管的集电极输出所述X轴脉冲信号；

所述Z轴测光电路包括：光敏器件，所述光敏器件接9V电源，所述光敏器件通过第十二电阻接地，所述光敏器件输出所述Z轴脉冲信号。

本实用新型提供的技术方案的有益效果是：该太阳光三维测光系统通过电压产生电路、电压频率转换电路以及Z轴测光电路得到了三维的光脉冲，实现了实时的对太阳的跟踪，使用安装方便，简化了操作流程，且提高了工作效率；当该三维测光系统应用到太阳能自动跟踪系统时，还可以节省因驱动太阳能电池板而带来的不必要的电能损耗，据测试这样可以提升光伏能电池板的总的发电量达到10%，并且设备成本仅为GPS的30%。

附图说明

图1为电压产生电路的电路原理图；

图2为电压频率转换电路的电路原理图；

图3为Z轴测光电路的电路原理图。

附图中，各部件的标号如下所示：

D1：9V稳压管；                                 R1：光敏分压电阻；

R3：第一分压电阻；                             L1：光敏器件；

D3：反向截止二极管；                           BATTERY：蓄电池；

RW1：第一光度调节电阻；                        R4：第二分压电阻；

R2：第一电阻；                                 R5：第二电阻；

LM358：运算放大器；                            R7：第三电阻；

R8：第四电阻；                                 R9：第五电阻；

R10：第一电压反馈采样电阻；                    RW2：第二光度调节电阻；

R11：第二电压反馈采样电阻；                    R12：第六电阻；

C1：第一电容；                                 LM331：转换器；

THD：阈值引脚；                                C/OUT：电流输出引脚；

R/C：基准电流引脚；                            R13：第七电阻；

RW3：可变电阻；                                C/IN：比较输入引脚；

R-C：定时电路引脚；                            R14：第八电阻；

F/OUT：频率输出引脚；                          R32：第九电阻；

R33：第十电阻；                                R34：第十一电阻；

Q1：三级管；                                   L3：光敏器件；

R30：第十二电阻。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

为了降低使用成本，提高工作效率，本实用新型实施例提供了一种三维光伏能电池太阳光自动跟踪系统，参见图1，详见下文描述：

该测光系统安装在太阳能光板（太阳能光板为本领域技术人员所公知，图中未示出，且测光系统的安装方式为本领域技术人员所公知，本实施例对此不做限制）上。

其中，参见图1、图2和图3，测光系统包括：X轴测光电路、Y轴测光电路和Z轴测光电路，X轴和Y轴测光电路由电压产生电路和电压频率转换电路组成。

参见图1，电压产生电路包括：阳极接地的9V稳压管D1，9V稳压管D1的阴极分别接光敏分压电阻R1、第一分压电阻R3和9V电源VCC，光敏分压电阻R1接光敏器件L1；第一分压电阻R3接第一光度调节电阻RW1，第一光度调节电阻RW1连接第二分压电阻R4，第二分压电阻R4同时连接第二电阻R5和运算放大器LM358的第一输入引脚的反相输入端；光敏分压电阻R1连接第一电阻R2，第一电阻R2分别连接运算放大器LM358的第一输入引脚的同相输入端和第三电阻R7，第三电阻R7接地；运算放大器LM358的第二输入引脚的同相输入端接第一电压反馈采样电阻R10，运算放大器LM358的第二输入引脚的反相输入端接第四电阻R8和第五电阻R9，运算放大器LM358的第一输出引脚接第二光度调节电阻RW2，第二光度调节电阻RW2接第四电阻R8，第五电阻R9接第二电压反馈采样电阻R11，第二电压反馈采样电阻R11接地；运算放大器LM358的第二输出引脚输出二次放大的电压信号至电压频率转换电路。

具体实现时，光敏器件L1感应太阳光强，用于将光强度转变成电压值，可以为光敏三极管、光敏二极管或光敏电阻等器件，本实施例对此不做限制。

其中，LM358将光敏元件L1感应到的电压信号进行两次放大，其中第一电阻R2、第三电阻R7完成光电信号采集输入LM358的3脚，LM358的2脚是基准信号输入端，1脚为LM358第一次运放输出端，经过第一次放大的电压信号再经过第二光度调节电阻RW2、第四电阻R8输入到LM358第6脚进行二次放大，5脚为基准电压比较端，通过第一电压反馈采样电阻R10接地，通过R10、R11可以使输出的电压稳定性好，经过二次放大的电压信号经过7脚输出到电压频率转换电路。

参见图2，电压频率转换电路包括：第六电阻R12，第六电阻R12接二次放大的电压信号，第六电阻R12分别接第一电容C1和转换器LM331的阈值引脚THD，转换器LM331的电流输出引脚C/OUT接第一电容C1，转换器LM331的输出基准电流引脚R/C接第七电阻R13和可变电阻RW3组成的支路；转换器LM331的比较输入引脚C/IN接第七电阻R13，转换器LM331的定时电路引脚R-C分别接第八电阻R14和第二电容C2，第八电阻R14和转换器LM331的电源端接9C电源VCC；转换器LM331的频率输出引脚F/OUT接第九电阻R32、第十电阻R33和第十一电阻R34组成的偏置电路，第十一电阻R34接三级管Q1的基极，三极管Q1的集电极输出X轴脉冲信号。

其中，Y轴测光电路的整个电路和X轴的电路一致，最终从电压频率转换电路中的三极管Q1的集电极输出Y轴脉冲信号。

参见图3，Z轴测光电路包括：光敏器件L3，光敏器件L3接9V电源，光敏器件L3通过第十二电阻R30接地，光敏器件L3输出Z轴脉冲信号。

本实施例中所有的器件除了特殊说明外，均可以采用功能相同的其他型号的器件，具体实现时，本实施例对此不做限制。

综上所述，通过上述的太阳光三维测光系统实现了实时的对太阳的跟踪，使用安装方便，简化了操作流程，且提高了工作效率；当该三维测光系统应用到太阳能自动跟踪系统时，还可以节省因驱动太阳能电池板而带来的不必要的电能损耗，据测试这样可以提升光伏能电池板的总的发电量达到10%，并且设备成本仅为GPS的30%。

三维太阳光自动跟踪系统实现了自动的跟踪，避免了GPS等成本较贵的器件，且本设计不需要实时的进行跟踪，在太阳下山后，还可以自动停止跟踪，将电机带动的太阳能板回归到初始位置。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种太阳光三维测光系统，其特征在于，所述测光系统包括：X轴测光电路、Y轴测光电路和Z轴测光电路，X轴和Y轴测光电路分别由电压产生电路和电压频率转换电路组成；

所述电压产生电路包括：阳极接地的9V稳压管，所述9V稳压管的阴极分别接光敏分压电阻、第一分压电阻和9V电源，所述光敏分压电阻接光敏器件；所述第一分压电阻接第一光度调节电阻，所述第一光度调节电阻连接第二分压电阻，所述第二分压电阻同时连接第二电阻和运算放大器的第一输入引脚的反相输入端；所述光敏分压电阻连接第一电阻，所述第一电阻分别连接运算放大器的第一输入引脚的同相输入端和第三电阻，所述第三电阻接地；运算放大器的第二输入引脚的同相输入端接第一电压反馈采样电阻，运算放大器的第二输入引脚的反相输入端接第四电阻和第五电阻，运算放大器的第一输出引脚接第二光度调节电阻，所述第二光度调节电阻接所述第四电阻，所述第五电阻接第二电压反馈采样电阻，所述第二电压反馈采样电阻接地；运算放大器的第二输出引脚输出二次放大的电压信号至所述电压频率转换电路；

所述电压频率转换电路包括：第六电阻，所述第六电阻接所述二次放大的电压信号，所述第六电阻分别接第一电容和转换器的阈值引脚，转换器的电流输出引脚接第一电容，转换器的输出基准电流引脚接第七电阻和可变电阻组成的支路；转换器的比较输入引脚接第七电阻，转换器的定时电路引脚分别接第八电阻和第二电容，所述第八电阻和转换器的电源端接9V电源；转换器的频率输出引脚接第九电阻、第十电阻和第十一电阻组成的偏置电路，第十一电阻接三级管的基极，三极管的集电极输出所述X轴脉冲信号；

所述Z轴测光电路包括：光敏器件，所述光敏器件接9V电源，所述光敏器件通过第十二电阻接地，所述光敏器件输出所述Z轴脉冲信号。

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