CN204495463U - 一种太阳能光电传感器 - Google Patents

Abstract

一种太阳能光电传感器，该传感器由四象限探测器（1）、密封箱（2）、斜壁（3）、硅光电池（4）、底座（5）、凹面镜（6）、通光孔（7）、透光镜（8）和吸光涂层（9）组成；斜壁（3）和密封箱（2）嵌套并安装在底座（5）的中心位置，其中，硅光电池（4）装在斜壁（3）的中心位置，吸光涂层（9）涂在密封箱（2）的通光孔（7）处；通光孔（7）装有透光镜（8），与密封箱（2）形成一个密闭的空间；四象限探测器（1）安装在通光孔（7）于密封箱（2）中心对称的另一侧；凹面镜（6）安装在密封箱的底部。

Description

一种太阳能光电传感器

技术领域

本实用新型涉及一种新型高精度太阳能光电传感器，属于太阳能光电跟踪技术领域。

背景技术

众所周知，太阳能发电是目前比较常见的一种太阳能利用方式。研究表明，采用跟踪系统的太阳能发电装置比固定式的太阳能发电装置接收到的能量高37.7%。光电跟踪作为一种较常采用的跟踪方式，其根据光电传感器的光强检测信息来调整聚光系统的位置，光电传感器的结构设计会直接影响太阳自动跟踪系统的跟踪精度和运行稳定性。

目前，较常用的光电传感器包括隔板式、金字塔式和光筒式等类型，前两种光电传感器的结构简单、造价低、安装方便，金字塔式的跟踪精度比隔板式的高很多，但均受外界干扰光的影响，跟踪精度不高，且运行稳定性不好。光筒式光电传感器的跟踪精度较高，光筒高度越高，入射角变小，跟踪精度越好，但系统的运行稳定性变差。可以看出，入射角的大小直接影响系统的跟踪范围，它与光筒的高度相互制约，这直接影响跟踪系统的跟踪精度和运行稳定性。关于光电传感器已有一些相关专利。

“金字塔型宽市场太阳方位传感器”（专利号 ZL201120094950.7），其结构是金字塔型，壳体的内部密闭，实现防水、防尘及防杂散光的目的，且具有四个感光斜面及一个底面；金字塔型壳体的感光斜面与底面之间的夹角大于0°而小于90°，以45°角最佳，既扩大了方位传感器的视场范围，又合理兼顾了光电传感器的测光灵敏度；四个光电传感器分别设置在金字塔型壳体的感光斜面的中心点上；接线插座固定于金字塔型壳体的底面上。该设备具有视场范围宽、容易捕获太阳目标、结构简单的优点，与跟踪控制系统配合，可实现太阳宽视场实时自动跟踪，大幅提高太阳能转换效率。但该设备并没有解决外界干扰光对其造成的影响，跟踪精度有限。

“一种防尘高灵敏度光电传感器”（专利号 ZL201310402197.7），在密封箱和玻璃窗组成的密封空间中安装反光镜组和感光元件。当太阳光由密封箱上的通光孔照射入光电传感器后，经过平面镜组的两次反光，再照射到感光元件上，进行光电感应。本发明的优点是：密封安装设备，可以防止空气中灰尘等杂质污染感光元件；通光孔处涂有吸光涂层，可以防止除太阳光以外的其他物体散射光影响光电检测效果；通过设备内部平面镜组的反射作用，可以大大增加有效入射光程，提高光电传感器的感应灵敏度，进而提高设备的反应速度，结构简单，使用方便。但该传感器仅能在小范围的视场中工作，存在丢失目标、引起跟踪系统频繁转动等问题，造成跟踪系统的运行稳定性变差和跟踪精度降低。

“一种太阳位置追踪传感器”（专利号 ZL201310184324.0），本发明公开了一种能够测量太阳精确位置的太阳位置光电追踪传感器，它通过遮光筒外四个对称排列的光电二极管初步测量到太阳入射光与集热面法线的偏移量，经过微机处理后输出控制信号，这种方法具有较大的追踪视角。实现初步追踪后，利用光学系统提高传感器的灵敏度，微机再处理四象限探测器的信号，输出控制数据，微调集热面的朝向，达到高精度追踪太阳位置的目的。通过检测四个光电二极管感应出来的电压值之和，传感器可以随着光照强度的变化而在工作与不工作之间互相切换，实现夜晚和阴雨天气不工作，只有在光照强度足够的情况下才工作；“太阳位置光电传感器”（专利号 ZL200910063945.7），其内部设有精确跟踪组件，外部设有粗略跟踪组件，精跟踪组件由通光孔片和四象限硅光电池组成，四象限硅光电池放在传感器的底座上，通光孔片的光斑孔位于四象限硅光电池的正上方，光斑孔中心与四象限硅光电池原点均位于所述传感器的中心轴线上；粗略跟踪组件由四块普通硅光电池组成，它们均匀分布在所述传感器的斜壁的外侧上。本发明的优点是：有效跟踪范围扩大，可以检测到330°范围以内的太阳位置，同时跟踪精度可以达到0.1°以内，结构简单，成本较低，使用方便。但以上设备均未解决光筒式光电传感器的光筒高度与入射角间存在的相互制约问题。

综上所述，现有光电传感器均存在跟踪精度较低、稳定性较差等问题，本实用新型专利可有效解决这些问题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种太阳能光电传感器。

本实用新型是一种太阳能光电传感器，该传感器由四象限探测器1、密封箱2、斜壁3、硅光电池4、底座5、凹面镜6、通光孔7、透光镜8和吸光涂层9组成；斜壁3和密封箱2嵌套并安装在底座5的中心位置，其中，硅光电池4装在斜壁3的中心位置，吸光涂层9涂在密封箱2的通光孔7处；通光孔7装有透光镜8，与密封箱2形成一个密闭的空间；四象限探测器1安装在通光孔7于密封箱2中心对称的另一侧；凹面镜6安装在密封箱的底部。

该传感器在工作时，外侧的金字塔式光电传感器除进行粗跟踪外，还增大了跟踪系统的跟踪视场，解决了传统传感器跟踪时容易丢失目标、引起跟踪系统频繁转动等问题。内侧的箱体式光电传感器，不再是传统的光筒式，利用密封箱内部放置凹面镜的反射作用增加有效的入射光程，减小了箱体的高度，提高了设备的灵敏度和跟踪的反应速度，可进行精跟踪，其解决了光筒式光电传感器入射角与光筒高度间的相互制约问题。另外，透光镜8和密封箱2做成一体，具有很好的防尘作用，可以避免外界灰尘和干扰光对箱体内部四象限探测器的影响。。该设备结构简单，安装方便，提高了设备的灵敏度和跟踪的反应速度，大幅度地提高了太阳能转换效率。该传感器中的金字塔式和箱体式均可单独使用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图，图中序号：1—四象限探测器，2—密封箱，3—斜壁，4—硅光电池，5—底座，6—凹面镜，7—通光孔，8—透光镜，9—吸光涂层。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型是一种太阳能光电传感器，该传感器由四象限探测器1、密封箱2、斜壁3、硅光电池4、底座5、凹面镜6、通光孔7、透光镜8和吸光涂层9组成；斜壁3和密封箱2嵌套并安装在底座5的中心位置，其中，硅光电池4装在斜壁3的中心位置，吸光涂层9涂在密封箱2的通光孔7处；通光孔7装有透光镜8，与密封箱2形成一个密闭的空间；四象限探测器1安装在通光孔7于密封箱2中心对称的另一侧；凹面镜6安装在密封箱的底部。

本实用新型是一种既能进行粗-精跟踪，又能有效提高跟踪系统跟踪精度和运行稳定性的高精度太阳能光电传感器。该传感器由金字塔式光电传感器和箱体式光电传感器嵌套形成。金字塔式由斜壁和硅光电池组成，硅光电池安装在斜壁的中心位置；箱体式包括四象限探测器、密封箱、底座、凹面镜、通光孔、透光镜和吸光涂层，吸光涂层涂在密封箱的通光孔处；通光孔装有透光镜，与密封箱形成一个密闭的空间，通光孔与四象限探测器位于箱体顶部，并对称分布在密封箱中心位置的两侧，凹面镜安装在密封箱的底部。

如图1所示，密封箱2外形为正方体，方便安装四象限探测器1、通光孔7及凹面镜6。

如图1所示，金字塔式光电传感器的斜壁3为一整体或者由4块相同的斜壁组成。

如图1所示，硅光电池4的类型、大小相同，安装在各个斜壁面的中心位置。

如图1所示，凹面镜6为一整体或由多个相同的凹面镜组成。

如图1所示，为解决入射角与箱体高度相互制约的问题，利用密封箱2底部的凹面镜6的反射作用，增加入射光线的入射光程，从而减小箱体的高度，很大程度上提高了跟踪系统的运行稳定性和跟踪精度。

如图1所示，该传感器中的金字塔式和箱体式均可单独使用。金字塔式光电传感器可以用于跟踪精度要求不高的太阳跟踪控制系统当中。箱体式光电传感器具有很好的防尘作用。

该传感器的工作过程是：外侧的金字塔式光电传感器进行粗跟踪，将跟踪系统的跟踪范围控制到一定范围内（还能测量外界光照强度），内侧箱体式光电传感器再进行小范围的跟踪工作，入射光线透过密封箱的通光孔经过凹面镜的反射，再照射到四象限探测器上，进行光电感应，实现精跟踪目的。

Claims (5)

1.一种太阳能光电传感器，其特征在于：该传感器由四象限探测器（1）、密封箱（2）、斜壁（3）、硅光电池（4）、底座（5）、凹面镜（6）、通光孔（7）、透光镜（8）和吸光涂层（9）组成；斜壁（3）和密封箱（2）嵌套并安装在底座（5）的中心位置，其中，硅光电池（4）装在斜壁（3）的中心位置，吸光涂层（9）涂在密封箱（2）的通光孔（7）处；通光孔（7）装有透光镜（8），与密封箱（2）形成一个密闭的空间；四象限探测器（1）安装在通光孔（7）于密封箱（2）中心对称的另一侧；凹面镜（6）安装在密封箱的底部。

2.根据权利要求1所述的太阳能光电传感器，其特征在于：密封箱（2）的外形为正方体。

3.根据权利要求1所述的太阳能光电传感器，其特征在于：金字塔式光电传感器的斜壁（3）为一整体或者由4块相同的斜壁组成。

4.根据权利要求1所述的太阳能光电传感器，其特征在于：硅光电池（4）的类型、大小相同，安装在各个斜壁面的中心位置。

5.根据权利要求1所述的太阳能光电传感器，其特征在于：凹面镜（6）为一整体或由多个相同的凹面镜组成。