CN205540295U - 一种太阳高精度跟踪传感器装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳高精度跟踪传感器装置，包括盒体、盒盖、内光筒、外光筒，内光筒、外光筒同轴设置，外光筒顶部的外光筒光敏电阻电路板上的两个东、西方向的光敏电阻可以判断阴晴变化；光透过外光筒上方圆形平板玻璃进入外光筒内部，通过粗跟踪光敏电阻电路板上的东、西、南、北方向布置的四个光敏电阻实现太阳光线角度的大范围粗跟踪检测，光通过内光筒中心的通光孔在四象限探测器上形成光斑实现高精度的角度检测。本实用新型装置将太阳光线角度与阴晴变化实时转化为数字信号通过防水接头输出，可用于跟踪精度检测和跟踪闭环反馈，具有可探测范围大、可判断阴晴变化、安装方便快捷、精度高的优点，实用性大大提高，具有良好推广前景。

Description

一种太阳高精度跟踪传感器装置

技术领域

本实用新型属于太阳能聚光光伏跟踪发电领域，尤其涉及一种太阳高精度跟踪传感器装置。

背景技术

在太阳光伏产业，特别是聚光光伏产业，跟踪精度直接影响着光伏组件发电效率的高低，而机器对太阳跟踪时的跟踪精度的影响因素较多，包括机器计算精度、机器安装精度、电机运行精度、风载等。在很多情况下，不仅需要知道机器的实际跟踪精度，对跟踪精度进行科学的评价，并且需要将其与理论跟踪位置进行比较，得到跟踪反馈信息，从而对跟踪系统进行跟踪误差的纠正，实现实时高精度跟踪。

实际的跟踪系统是一个复杂的整体，目前很多跟踪精度检测装置只解决了跟踪精度的检测，部分附带了阴晴检测传感器，但这些传感器装置对机器实际的跟踪运行过程考虑较少，如机器的初始方位，太阳的初始方位信息，以及运行过程中短时的风载因素的影响等。当机器发生形变或电机过冲时，机器的偏差角度超出高精度探测器的测量角度范围，导致测量值不具有参考意义，以上这些都造成了大部分检测装置应用于实际跟踪过程中的局限性。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中的问题，提供一种太阳高精度跟踪传感器装置，具有高精度与高度实用性，同时具有安装快捷方便，使用简单等优点。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种太阳高精度跟踪传感器装置，包括盒体、盒盖、内光筒、外光筒、四象限探测器电路板、四象限探测器、粗跟踪光敏电阻电路板、外光筒光敏电阻电路板、主电路板、防水接头，外光筒固定在盒盖的上方，内光筒固定在外光筒的内部，内光筒为圆柱筒状，内光筒的上端面中央处开设通光圆孔，外光筒的筒体为圆柱筒状，顶部为圆台状，外光筒顶部的东、西两侧各对称开设一个方形槽，方形槽用于安装外光筒光敏电阻电路板；外光筒的下端面和盒盖上均开设与内光筒的外径尺寸相同的圆孔，使内光筒的上部位于外光筒中，内光筒的下部位于盒体中；粗跟踪光敏电阻电路板上焊接有光敏电阻，外光筒光敏电阻电路板上焊接有光敏电阻，外光筒、盒体、盒盖构成封闭结构，外光筒的顶部开设圆形通光孔，使用圆形平板玻璃将该圆形通光孔封闭，粗跟踪光敏电阻电路板为环形，环绕内光筒上端面的通光圆孔固定；四象限探测器电路板固定在内光筒的下端面上，四象限探测器固定在四象限探测器电路板上；四象限探测器电路板的信号输出线、粗跟踪光敏电阻电路板的信号输出线、外光筒光敏电阻电路板的信号输出线分别连接到主电路板。

按上述技术方案，主电路板固定在盒体的下端面上，由信号采样电路、单片机、RS232通信电路组成，信号采样电路的输入端分别与四象限探测器电路板的信号输出线、粗跟踪光敏电阻电路板的信号输出线、外光筒光敏电阻电路板的信号输出线连接，信号采样电路的输出端与单片机连接；RS232通信电路的一端与单片机连接，另一端与防水接头连接。

按上述技术方案，粗跟踪光敏电阻电路板上均匀分布有四个相同的东、西、南、北方向布置的光敏电阻。

按上述技术方案，内光筒的上端面中心与外光筒的上端面中心上、下对应。

按上述技术方案，外光筒的圆台状顶部的侧面与水平面的夹角为67.5°。

按上述技术方案，外光筒顶部的每个方形槽与每个外光筒光敏电阻电路板之间使用灌封胶密封。

按上述技术方案，外光筒的内壁和内光筒的内壁、外壁均经过发黑处理。

本实用新型太阳高精度跟踪传感器装置的工作原理是：太阳光线透过外光筒顶部的圆形平板玻璃，同时投射到内光筒上部的粗跟踪光敏电阻电路板和内光筒底部的四象限探测器的表面，分别形成大光斑和小光斑，如图4所示，当机器角度与太阳光法线夹角不超过四象限探测器的最大检测角度α时，四象限探测器将小光斑转换为电信号交给主电路板处理，实现对太阳的精确检测并将信号通过防水接头输出实现精确跟踪；当机器角度与太阳光法线夹角超过四象限探测器的最大检测角度α时，太阳光投射到内光筒上部的粗跟踪光敏电阻电路板上形成大光斑，并恰好使得某一轴线上的两个光敏电阻的其中一个完全处于大光斑照射下，而另一个则完全不被照射，这种状态一直保持到机器跟踪偏差角度为α+β为止，以实现大范围跟踪检测状态下最明显的信号输出，且因为外光筒内壁和内光筒内外壁都经过发黑处理，环境光和漫反射光对传感器检测值影响比较小，对系统的稳定性有很大的作用；当机器启动跟踪的初始时刻，机器的太阳光接收平面保持水平，并且方位与太阳升起方位一致，此时太阳光照射到安装于外光筒顶部东面的外光筒光敏电阻电路板，而安装于外光筒顶部西面的外光筒光敏电阻电路板不被照到，则在晴天时，东面的外光筒光敏电阻电路板比西面的外光筒光敏电阻电路板经处理后的输出值大，反之在阴天时，两面的外光筒光敏电阻电路板输出值无明显差异，以此实现天气的阴晴检测判断。

本实用新型产生的有益效果是：本实用新型太阳高精度跟踪传感器装置在对太阳光方向检测上能到达更高的精度，检测范围更宽，能同时实现阴晴的检测判断，而且在结构上也有独特的设计，使得精跟踪检测与粗跟踪检测的角度数据衔接匹配。用于精跟踪的四象限探测器和用于粗跟踪与阴晴判断的光敏电阻均和主电路板电连接，所检测到的信号经转化为数字信号后，由防水接头接出。整体结构简单耐用，安装操作方便，实用性强。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型实施例太阳高精度跟踪传感器装置的整体结构示意图；

图2本实用新型实施例太阳高精度跟踪传感器装置的内部结构剖视图；

图3为本实用新型实施例太阳高精度跟踪传感器装置的装配分解图；

图4为光斑和探测角度关系示意图；

图5为电路原理示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例中，提供一种太阳高精度跟踪传感器装置，包括盒体、盒盖、内光筒、外光筒、四象限探测器电路板、四象限探测器、粗跟踪光敏电阻电路板、外光筒光敏电阻电路板、主电路板、防水接头，外光筒固定在盒盖的上方，内光筒固定在外光筒的内部，内光筒为圆柱筒状，内光筒的上端面中央处开设通光圆孔，外光筒的筒体为圆柱筒状，顶部为圆台状，外光筒顶部的东、西两侧各对称开设一个方形槽，方形槽用于安装外光筒光敏电阻电路板；外光筒的下端面和盒盖上均开设与内光筒的外径尺寸相同的圆孔，使内光筒的上部位于外光筒中，内光筒的下部位于盒体中；粗跟踪光敏电阻电路板上焊接有光敏电阻，外光筒光敏电阻电路板上焊接有光敏电阻，外光筒、盒体、盒盖构成封闭结构，外光筒的顶部开设圆形通光孔，使用圆形平板玻璃将该圆形通光孔封闭，粗跟踪光敏电阻电路板为环形，环绕内光筒上端面的通光圆孔固定；四象限探测器电路板固定在内光筒的下端面上，四象限探测器固定在四象限探测器电路板上；四象限探测器电路板的信号输出线、粗跟踪光敏电阻电路板的信号输出线、外光筒光敏电阻电路板的信号输出线分别连接到主电路板。当太阳高精度跟踪传感器装置跟踪平面法线相对于太阳光法线的偏角超过四象限探测器的最大检测角度α时，投射在粗跟踪光敏电阻电路板上的大光斑恰好完全偏离其中一个光敏电阻，直至跟踪偏差角为α+β，期间粗跟踪光敏电阻电路板上不同方向的光敏电阻一直保持一个完全被照射，另一个完全无法被照射，以达到最明显的偏差信号输出值；所述β为粗跟踪光敏电阻电路板所能检测的跟踪偏差角度；所述α+β为太阳高精度跟踪传感器装置的最大检测角度。进一步地，内光筒上端面的通光圆孔，其中心与外光筒中心以及四象限探测器电路板的中心相对应。其中，四象限探测器电路板可以为圆形，安装在内光筒底部时，与内光筒同轴。四象限探测器焊接在四象限探测器电路板上方，并嵌入内光筒内部，且光接收平面与内光筒进光平面平行；四象限探测器通过四象限探测器电路板与主电路板电连接。盒盖上开设与内光筒的外径尺寸相同的圆孔后，在圆孔旁设一槽孔，用于穿过粗跟踪光敏电阻电路板的信号输出线、外光筒光敏电阻电路板的信号输出线。内光筒的内部中空。内光筒的下部设置一个圆盘，内光筒通过该圆盘与外光筒固定，它们之间使用螺栓连接。外光筒底部与盒盖装配，且装配面嵌有圆形防水橡胶圈。

进一步地，主电路板固定在盒体的下端面上，由信号采样电路、单片机、RS232通信电路组成，信号采样电路的输入端分别与四象限探测器电路板的信号输出线、粗跟踪光敏电阻电路板的信号输出线、外光筒光敏电阻电路板的信号输出线连接，信号采样电路的输出端与单片机连接；RS232通信电路的一端与单片机连接，另一端与防水接头连接。

本实用新型实施例中，进一步地，粗跟踪光敏电阻电路板上均匀分布有四个相同的东、西、南、北方向布置的光敏电阻。

进一步地，内光筒的上端面中心与外光筒的上端面中心上、下对应。

本实用新型实施例中，进一步地，外光筒的圆台状顶部的侧面与水平面的夹角为67.5°。

本实用新型实施例中，进一步地，外光筒顶部的每个方形槽与每个外光筒光敏电阻电路板之间使用灌封胶密封。

进一步地，外光筒的内壁和内光筒的内壁、外壁均经过发黑处理。

本发明的较佳实施例中，如图1-图5所示，提供一种太阳高精度跟踪传感器装置，包括盒体4、盒盖8、内光筒12、外光筒13、四象限探测器电路板6、四象限探测器7、粗跟踪光敏电阻电路板、外光筒光敏电阻电路板17、主电路板、防水接头3，外光筒固定在盒盖的上方，内光筒固定在外光筒的内部，内光筒为圆柱筒状，内光筒的上端面中央处开设通光圆孔，外光筒的筒体为圆柱筒状，顶部为圆台状，外光筒的圆台状顶部的侧面与水平面的夹角为67.5°，外光筒顶部的东、西两侧各对称开设一个方形槽，方形槽用于安装外光筒光敏电阻电路板，外光筒顶部的每个方形槽与每个外光筒光敏电阻电路板之间使用灌封胶密封。外光筒的内壁和内光筒的内壁、外壁均经过发黑处理。外光筒的下端面和盒盖上均开设与内光筒的外径尺寸相同的圆孔，使内光筒的上部位于外光筒中，内光筒的下部位于盒体中；粗跟踪光敏电阻电路板14上焊接有光敏电阻16，外光筒光敏电阻电路板上焊接有光敏电阻，外光筒、盒体、盒盖构成封闭结构，外光筒的顶部开设圆形通光孔，使用圆形平板玻璃18将该圆形通光孔封闭，粗跟踪光敏电阻电路板为环形，环绕内光筒上端面的通光圆孔固定；四象限探测器电路板固定在内光筒的下端面上，四象限探测器固定在四象限探测器电路板上；四象限探测器电路板的信号输出线、粗跟踪光敏电阻电路板的信号输出线、外光筒光敏电阻电路板的信号输出线分别连接到主电路板。其中，内光筒(12)设于外光筒(13)内部与外光筒(13)同轴装配，内光筒上端面的通光圆孔，其中心与外光筒中心以及四象限探测器电路板的中心相对应。四象限探测器电路板可以为圆形，安装在内光筒底部时，与内光筒同轴。四象限探测器焊接在四象限探测器电路板上方，并嵌入内光筒内部，且光接收平面与内光筒进光平面平行；四象限探测器通过四象限探测器电路板与主电路板电连接。盒盖上开设与内光筒的外径尺寸相同的圆孔后，在圆孔旁设一槽孔，用于穿过粗跟踪光敏电阻电路板的信号输出线、外光筒光敏电阻电路板的信号输出线。内光筒的内部中空。内光筒的下部设置一个圆盘，内光筒通过该圆盘与外光筒固定，它们之间使用螺栓11连接。外光筒底部与盒盖装配，通过螺栓10固定，且装配面嵌有圆形防水橡胶圈9。主电路板固定在盒体的下端面上，由信号采样电路、单片机、RS232通信电路组成，信号采样电路的输入端分别与四象限探测器电路板的信号输出线、粗跟踪光敏电阻电路板的信号输出线、外光筒光敏电阻电路板的信号输出线连接，信号采样电路的输出端与单片机连接；RS232通信电路的一端与单片机连接，另一端与防水接头连接。粗跟踪光敏电阻电路板上均匀分布有四个相同的东、西、南、北方向布置的光敏电阻。其中主电路板2与盒体之间通过螺栓固定。

外光筒顶部的两个东、西方向的外光筒光敏电阻电路板可以判断阴晴变化；光透过外光筒上方圆形平板玻璃进入外光筒内部，通过粗跟踪光敏电阻电路板上东、西、南、北方向布置的四个光敏电阻实现太阳光线角度的大范围粗跟踪检测，光通过内光筒上端面中心的通光圆孔在四象限探测器上形成光斑实现高精度的角度检测；所述粗跟踪光敏电阻电路板上的光敏电阻与四象限探测器电路与主电路板电连接；本实用新型装置采用高精度四象限探测器与光敏电阻相结合的方式，将太阳光线角度与阴晴变化实时转化为数字信号通过防水接头输出，可用于跟踪精度检测和跟踪闭环反馈，具有可探测范围大、可判断阴晴变化、设计构思巧妙、安装方便快捷、稳定性好、抗干扰能力强、精度高、防水、实用性大大提高，具有良好推广前景。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种太阳高精度跟踪传感器装置，其特征在于，包括盒体、盒盖、内光筒、外光筒、四象限探测器电路板、四象限探测器、粗跟踪光敏电阻电路板、外光筒光敏电阻电路板、主电路板、防水接头，外光筒固定在盒盖的上方，内光筒固定在外光筒的内部，内光筒为圆柱筒状，内光筒的上端面中央处开设通光圆孔，外光筒的筒体为圆柱筒状，顶部为圆台状，外光筒顶部的东、西两侧各对称开设一个方形槽，方形槽用于安装外光筒光敏电阻电路板；外光筒的下端面和盒盖上均开设与内光筒的外径尺寸相同的圆孔，使内光筒的上部位于外光筒中，内光筒的下部位于盒体中；粗跟踪光敏电阻电路板上焊接有光敏电阻，外光筒光敏电阻电路板上焊接有光敏电阻，外光筒、盒体、盒盖构成封闭结构，外光筒的顶部开设圆形通光孔，使用圆形平板玻璃将该圆形通光孔封闭，粗跟踪光敏电阻电路板为环形，环绕内光筒上端面的通光圆孔固定；四象限探测器电路板固定在内光筒的下端面上，四象限探测器固定在四象限探测器电路板上；四象限探测器电路板的信号输出线、粗跟踪光敏电阻电路板的信号输出线、外光筒光敏电阻电路板的信号输出线分别连接到主电路板。

2.根据权利要求1所述的太阳高精度跟踪传感器装置，其特征在于，主电路板固定在盒体的下端面上，由信号采样电路、单片机、RS232通信电路组成，信号采样电路的输入端分别与四象限探测器电路板的信号输出线、粗跟踪光敏电阻电路板的信号输出线、外光筒光敏电阻电路板的信号输出线连接，信号采样电路的输出端与单片机连接；RS232通信电路的一端与单片机连接，另一端与防水接头连接。

3.根据权利要求1或2所述的太阳高精度跟踪传感器装置，其特征在于，粗跟踪光敏电阻电路板上均匀分布有四个相同的东、西、南、北方向布置的光敏电阻。

4.根据权利要求1或2所述的太阳高精度跟踪传感器装置，其特征在于，内光筒的上端面中心与外光筒的上端面中心上、下对应。

5.根据权利要求1或2所述的太阳高精度跟踪传感器装置，其特征在于，外光筒的圆台状顶部的侧面与水平面的夹角为67.5°。

6.根据权利要求1或2所述的太阳高精度跟踪传感器装置，其特征在于，外光筒顶部的每个方形槽与每个外光筒光敏电阻电路板之间使用灌封胶密封。

7.根据权利要求1或2所述的太阳高精度跟踪传感器装置，其特征在于，外光筒的内壁和内光筒的内壁、外壁均经过发黑处理。