CN204189029U - 太阳照射方向检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及太阳能检测技术领域，具体公开了一种太阳照射方向检测装置，用于太阳能电池板或其他需要跟踪太阳指向的设备，包括多个规则排列的遮光腔体、多个安装于腔体内具有方向性的光敏传感器、位于腔体受光前端的光学透镜、以及将光敏传感信号进行处理和控制的装置。本实用新型优点是，与现有技术相比，通过对光照强度的检测来实现对太阳的指向，不仅避免了程序控制式控制器单纯地按时间来确定太阳位置，也克服了集热式控制器精度较低的缺点。

Description

太阳照射方向检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种太阳照射方向检测装置，特别是涉及一种用于太阳能电池或其他需要检测太阳方向的设备。本装置可以通过设置于不同位置的光敏传感器检测光线强弱变化，计算光线强弱的分布就可以确定实际的光线方向。

背景技术

随着经济的快速发展，能源问题越来越突出，太阳能作为一种清洁能源受到普遍的重视，发展前景非常广阔。太阳能产业已成为全球发展速度最快的技术。然而它也存在着间歇性、光照方向和强度随时间不断变化的问题。因此对太阳能的收集和利用提出了更高的要求。

目前很多太阳能板阵列都是固定安装，不能充分利用太阳能，资源利用率较低。在相同条件下，光照强度越大，太阳能的利用率就越高，因此在太阳能利用中对太阳方向进行跟踪，可以增大太阳能受光面的光照强度，提高太阳能设备的利用率。

目前对太阳方向进行跟踪的方法有多种方法，如天文参数计算法、太阳图像检测法、热敏传感检测法和光敏传感检测法等。这些方法分别存在着实时性、灵敏度不高，对雨雪天气适应性差，或检测精度低等缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的是制造出一种使用简便、检测精度高的太阳照射方向检测装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下的技术方案：一种太阳照射方向检测装置，用于太阳能电池板或其他需要跟踪太阳指向的设备，其特征在于，包括多个规则排列的遮光腔体、多个安装于腔体内具有方向性的光敏传感器、位于腔体受光前端的光学透镜、以及将光敏传感信号进行处理和控制的装置。

优选的，所述遮光腔体放置于一个朝向太阳的平面上，并垂直于该平面。遮光腔体为一端开口的桶装结构，且具有不同的腔体高度。

优选的，所述遮光腔体由高度不同的隔板分割为多个部分，所述遮光腔体以轴线为中心，呈同心方式多层排列。

优选的，所述遮光腔体受光一端设置光学透镜。

优选的，所述具有方向性的光敏传感器放置于遮光腔体内部且指向开口一端。

优选的，所述信号处理装置包括数据采集、存储、计算和通信部分，其与需要调整的太阳能设备放置于一处，多个信号处理装置可以组成网络并实现对太阳能设备的统一控制。

优选的，所述装置分布排列在整个工作区域内，且排列间距满足一定的间距要求。

在本实用新型的太阳照射方向检测装置中，所述光敏传感器位于遮光腔体底部，通过开口端接收太阳光信号，其感光范围受遮光腔体开口尺寸的影响。多个光敏传感器的感光范围互相不完全重叠，当太阳位于本装置正上方时，各光敏传感器的信号输出强度相同。当太阳与本装置轴线偏开一定角度时，不同位置的光敏传感器则显示为不同信号输出强度，分析其强度分布就可以得到太阳与本装置轴线的偏差方向及角度。

本使用新型可以单独或组网部署于较大面积内，通过在不同位置的对太阳位置进行检测，避免了意外错误导致检测精度的下降。通过信号处理模块、通信模块和驱动机构的组合，使得位置检测、数据上报和跟踪控制成为统一的整体。

本实用新型结合天文参数计算方法对初始方向进行预设，并采用改进型光敏传感检测法对太阳方向进行检测。不仅大大提高了检测精度，同时也避免了反复搜索导致的系统无法定位现象

如上所述，本实用新型的太阳照射方向检测装置与现有的技术相比，通过对光照强度的检测来实现对太阳的指向，不仅避免了程序控制式控制器单纯地按时间来确定太阳位置，也克服了集热式控制器精度较低的缺点。

本实用新型的有益效果在于：采用上述结构后，与现有技术相比，通过对光照强度的检测来实现对太阳的指向，不仅避免了程序控制式控制器单纯地按时间来确定太阳位置，也克服了集热式控制器精度较低的缺点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对-实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的原理框图；

图2为本实用新型的使用状态示意图；

图3为本实用新型的外观结构示意图；

图4为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示的一种太阳照射方向检测装置，用于太阳能电池板或其他需要跟踪太阳指向的设备，包括多个规则排列的遮光腔体、多个安装于腔体内具有方向性的光敏传感器、位于腔体受光前端的光学透镜、以及将光敏传感信号进行处理和控制的装置。

参阅图1及图4，以示例形式说明了一个检测单元的工作原理及信号转换和处理过程。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图1，显示为本实用新型太阳照射方向检测装置的原理示意图。如图中所示，一个或多个检测单元11、12等通过电缆连接到信号转换和处理模块20，多组包含有太阳位置信息的信号经过信号转换和处理模块20进行甄别和计算形成最终确定的可以描述太阳实际位置的数据。这个数据可以由通信模块21经过电缆或无线信号方式发送到其他信息处理或显示单元，也可以作为驱动机构22的控制信号。驱动机构22通常由电机及一系列机械传动机构组成，可以使太阳能电池板等设备正确地指向太阳。

图3为本实用新型太阳照射方向检测装置的外观示意图，参阅图2和图3所示，所述太阳照射方向检测装置放置于一个平面101上，其上至少有一个一端开口的腔体102。平面101及腔体102由隔板111，112，113，114，115，116，117和118，以及不同长度的隔板201和202分隔为若干不同的区域。在这些区域中，对称放置有成对配置的光敏传感器120和122，121和123，220和221，222和223。为保证这些传感器能精确测量来自腔体开口处射来的太阳光，不受杂光的干扰，平面101，腔体102，以及所有的隔板均有黑色涂覆以减少反光。

如图4所示，分布于平面101上，腔体102四周，由隔板111和112、113和114、115和116、117和118分别构成四个矩形的隔腔，并且两边相对隔腔的长边互相正交。光敏传感器120、121、122、123分别放置于这四个隔腔内。

参阅图2显示为本实用新型的使用方式示意图。显示为图3水平方向的一个切面视图。图2中光敏传感器120和122分别对称于遮光腔体102两侧。遮光腔体102内部，同一方向上对称放置有另外两只光敏传感器222和223。太阳位于本装置前方腔体102开口一侧，其光线可照射于传感器上，根据光照强度输出不同的检测电压值。

当太阳处于本装置正前方时，两组光敏传感器120和122，222和223接收到的光强度相同，其输出的检测电压也相同。当太阳偏离中心轴线一个较小角度时，由于环境散热光的影响，光敏传感器120和122收到的光照强度变化不大，不会反映出太阳位置的变化，而位于遮光腔体102因为具有一定的高度，对散射光产生遮挡，其内部的光敏传感器222和223会因为光照强度的变化而产生检测电压的差异，这一差异就反映了太阳偏离中心轴线的位置。当太阳偏离中心轴线较大角度时，处于腔体102内的传感器222和223无法收到太阳的光照，但外部的传感器120和122则能正确因光照强度变化剧烈产生不同检测电压，从而反映出太阳的概略位置。

参阅图2可以看出，当太阳在范围A内移动时，光敏传感器223可正确检测其位置。因此可以通过调整腔体102和隔板201和202高度实现传感器的检测范围，以适应不同地区的光照条件。同时参阅图3，对于外围的传感器，设置有隔板111、112、113、114、115、116、117和118，这个隔板的作用是在一定检测范围内保证传感器尽可能少受环境散射光线的影响。可以看出，隔板的在水平和垂直方向距离光敏传感器的距离是不同的。例如，光敏传感器120和122主要检测水平方向的太阳位置，应该尽可能避免垂直方向的光线影响，因此，设置的隔板111和112、115和116在垂直方向距离传感器更近以遮挡这一方向的散射光。更佳的方案是：为了避免过于强烈的光线造成传感器性能下降，可在平面101或腔体102与太阳之间设置透光率较低的物体或使用凹透镜，在不降低检测精度的情况下，降低光照强度。

通过图4可以看出，传感器组120和122， 220和221，以及222和223可以在水平方向上完成对太阳位置的判定。而另一个正交方向上，传感器组121和123，220和223，221和222可以完成垂直方向上的太阳位置判定。综合所有光敏传感器的检测电压，就可以得到本装置前方任意方向太阳位置的判定。

由于光敏传感器输出的检测电压与实际接收到的光照强度成一定比例，因此信号转换和处理模块可以根据各传感器不同的检测电压来判断太阳的实际位置并通过驱动机构进行位置跟踪。

众所周知的，对来自光敏传感器的信号，需要进行放大、AD、滤波等形式的转换和处理，可以极大地提高检测精度。组成信号转换和处理单元的，通常是具有数据存储和运算能力的处理器。更佳的实施方案为，可以根据已知的天文数据，计算本装置在不同时间太阳的理论位置，当遇到雨雪或大雾天气时，本装置可直接给出太阳的理论位置，从而提高跟踪效率。

综上所述，本实用新型有效克服了现有技术中检测条件单一的缺点，通过综合理论计算和光线检测的方法，实现了较高精度的太阳位置检测，同时使用了信号转换和处理模块、驱动机构和通信模块，利于建立太阳位置的自动化跟踪和管理系统，具有高度产业利用价值。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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 (7)

1.一种太阳照射方向检测装置，用于太阳能电池板或其他需要跟踪太阳指向的设备，其特征在于，包括多个规则排列的遮光腔体、多个安装于腔体内具有方向性的光敏传感器、位于腔体受光前端的光学透镜、以及将光敏传感信号进行处理和控制的装置。

2.根据权利要求1所述的太阳照射方向检测装置，其特征在于：所述遮光腔体放置于一个朝向太阳的平面上，并垂直于该平面，遮光腔体为一端开口的桶装结构，且具有不同的腔体高度。

3.根据权利要求1所述的太阳照射方向检测装置，其特征在于：所述遮光腔体由高度不同的隔板分割为多个部分，所述遮光腔体以轴线为中心，呈同心方式多层排列。

4.根据权利要求1所述的太阳照射方向检测装置，其特征在于：所述遮光腔体受光一端设置光学透镜。

5.根据权利要求1所述的太阳照射方向检测装置，其特征在于：所述具有方向性的光敏传感器放置于遮光腔体内部且指向开口一端。

6.根据权利要求1~5任一项所述的太阳照射方向检测装置，其特征在于：所述信号处理装置包括数据采集、存储、计算和通信部分，其与需要调整的太阳能设备放置于一处，多个信号处理装置可以组成网络并实现对太阳能设备的统一控制。

7.根据权利要求1~5任一项所述的太阳照射方向检测装置，其特征在于：所述装置分布排列在整个工作区域内，且排列间距满足一定的间距要求。