CN206095202U - 一种大范围高精度的太阳位置传感器 - Google Patents

Abstract

一种大范围高精度的太阳位置传感器，包括：侧遮光板、上遮光板、透明防护板、底板、光电池Ⅰ、光电池Ⅱ、光电池Ⅲ、光电池Ⅳ和光电池Ⅴ。所述的光电池Ⅰ、光电池Ⅱ、光电池Ⅲ和光电池Ⅳ分别安装在东西南北四个方向上，光电池安装时与底板呈一定角度，各光电池对称安装。所述四块侧遮光板将该传感器按直角坐标系方式分为四个象限，用于隔离四个象限中太阳光的对其他光电池的影响，上遮光板安装在传感器的正上方，同时光电池Ⅴ平放置在上遮光板上，底板用于安装四个对称分布的光电池，四块透明防护板倾斜安装，其边缘紧贴侧遮光板、底板和上遮光板的边缘。本实用新型能够实现对太阳位置检测的大范围、高精度、低成本和结构简单的要求。

Description

一种大范围高精度的太阳位置传感器

技术领域

本实用新型涉及太阳能光电跟踪技术领域，特别是涉及一种大范围高精度的太阳位置传感器。

背景技术

众所周知，太阳能是一种取之不尽、用之不竭的自然资源，其有着分布广、可再生等特点，而太阳能发电是利用太阳能的常见方式。研究表明，跟踪式太阳能发电系统比于固定式太阳能发电系统接收到的太阳能多达40%。太阳能发电系统跟踪方式主要分为视日运动轨迹法和光电探测法，光电探测法主要受限于光线位置传感器探测范围、精度与成本等，常见的光电位置传感器有圆筒式与隔板式，圆筒式光线位置传感器探测精度高，但其探测范围与圆筒高度相关，圆筒高度越低，探测范围越大，但精度越低，同时成本高。常见的隔板式光线位置传感器探测范围宽但精度低。综上所述，常见的光线位置传感器无法同时达到探测范围大、精度高与成本低等要求。

实用新型内容

为了解决上述存在的问题，本实用新型提供一种大范围高精度的太阳位置传感器，改传感器结构简单，能够实现对太阳位置检测的大范围、高精度、低成本感应，为达此目的，本实用新型提供一种大范围高精度的太阳位置传感器，包括侧遮光板、光电池、底板、上遮光板和透明防护板，所述侧遮光板由对称分布的四块侧遮板组成，所述光电池有五块，五块光电池中光电池Ⅰ、光电池Ⅱ、光电池Ⅲ和光电池Ⅳ为侧光电池，光电池Ⅴ为顶部光电池，光电池Ⅰ和光电池Ⅲ以及光电池Ⅱ和光电池Ⅳ对称分布，所述上遮光板上安装有光电池Ⅴ，所述底板在上遮光板下方，所述底板和上遮光板之间通过侧遮光板相连，所述侧遮光板将底板分割成面积相等的四部分，分别对应四个象限Ⅰ、象限Ⅱ、象限Ⅲ和象限Ⅳ，所述光电池Ⅰ、光电池Ⅱ、光电池Ⅲ和光电池Ⅳ分别倾斜安装在对应四个象限的底板上，所述光电池Ⅰ、光电池Ⅱ、光电池Ⅲ和光电池Ⅳ分别对应一块透明防护板，所述透明防护板倾斜安装在对应象限外侧，所述透明防护板边缘紧贴对应侧遮光板、底板和上遮光板的边缘。

本实用新型的进一步改进，光电池Ⅰ、光电池Ⅱ、光电池Ⅲ和光电池Ⅳ的感光面积相等且想能参数相同，并且四个光电池与底板的倾斜角度相等，为了保证感应器效果各侧光电池参数最好相同。

本实用新型的进一步改进，所述上遮光板四个边缘均位于光电池Ⅰ、光电池Ⅱ、光电池Ⅲ和光电池Ⅳ的上部，四个光电池位于遮光板垂直下方的面积相等，为了保证感应效果面积需保证相等。

本实用新型的进一步改进，四块透明防护板分别放置在四个象限上方，并且分别与光电池Ⅰ、光电池Ⅱ、光电池Ⅲ和光电池Ⅳ的光敏面平行，为了保证感应效果透明防护板与对应光电池光敏面平行。

本实用新型提供一种大范围高精度的太阳位置传感器，包括侧遮光板、上遮光板、透明防护板、底板、光电池Ⅰ、光电池Ⅱ、光电池Ⅲ、光电池Ⅳ和光电池Ⅴ。所述的光电池Ⅰ、光电池Ⅱ、光电池Ⅲ和光电池Ⅳ分别安装在东西南北四个方向上，光电池安装时与底板呈一定角度，各光电池对称安装。所述四块侧遮光板将该传感器按直角坐标系方式分为四个象限，用于隔离四个象限中太阳光的对其他光电池的影响，上遮光板安装在传感器的正上方，同时光电池Ⅴ平放置在上遮光板上，底板用于安装四个对称分布的光电池，四块透明防护板倾斜安装，其边缘紧贴侧遮光板、底板和上遮光板的边缘。本申请四块侧遮光板外形尺寸完全相同，所述四块透明防护板外形尺寸完全相同，所述光电池Ⅰ、光电池Ⅱ、光电池Ⅲ、光电池Ⅳ和光电池Ⅴ的面积相等且性能完全相同，四个光电池的的倾斜安装方式可以在太阳偏离传感器轴线时，一侧光电池的轴线与太阳光线之间的夹角减小，另一侧光电池的轴线与太阳光线之间的夹角减小，达到角度差分效果。所述上遮光板边缘在光电池光敏面的正上方，在太阳位置偏离传感器轴线时，一侧光电池受光面积增加，一侧光电池受光面积减小，达到面积差分效果。

附图说明

图1为本实用新型传感器结构图；

图2为本实用新型传感器俯视图；

图示说明:

1、侧遮光板；2、侧光电池； 3、底板； 4、上遮光板；5、透明防护板；6、顶部光电池。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

本实用新型提供一种大范围高精度的太阳位置传感器，能够实现对太阳位置检测的大范围、高精度、低成本和结构简单的要求。

如图1所示，一种适用于太阳能光伏发电自动跟踪系统的传感器，包括侧遮光板1、光电池、底板3、上遮光板4、透明防护板5。侧遮光板1包括对称分布的四块侧遮光板，主要是为减小太阳光对光电池的相互干扰。光电池包括对称分布的光电池Ⅰ、光电池Ⅱ、光电池Ⅲ和光电池Ⅳ。上遮光板4主要是在偏离轴线位置时，遮挡照射到一侧光电池的太阳光。透明防护板5包括对称分布的四块透明防护板，主要避免水、灰尘等杂物对光电池的损坏，同时使太阳光照射到光电池的光敏面上。俯视图如图2所示。

光电池Ⅴ放置在上遮光板4上，用于检测太阳光的强度。放置光电池的底板3被分割成面积相等的四部分，分别对应四个象限Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ，光电池Ⅰ、光电池Ⅱ、光电池Ⅲ和光电池Ⅳ分别安装在四个象限的底板上，并且倾斜放置，与底板形成一定角度，用于形成角度差分效果，四个光电池倾斜角度相等，并且对称分布。光电池Ⅰ和光电池Ⅲ用于产生方位角的跟踪控制信号，光电池Ⅱ和光电池Ⅳ用于产生高度角的跟踪控制信号。

当太阳垂直照射传感器时，由于各光电池的入射光线强度相同、角度相等，产生的光电流相等。当太阳偏向象限Ⅲ时，由于光电池倾斜放置，光电池Ⅲ光敏面太阳光的入射角增大，产生的光电流增大，光电池Ⅰ光敏面太阳光的入射角减小，产生的光电流较小，经过后续电路的I-V环节后，差分电压增大。

上遮光板边缘位于光电池光敏面的正上方，用于形成受光面积的差分效果，当太阳垂直照射传感器时，由于各光电池的入射光线强度相同、光电池感光面积相等，产生的光电流相等。当太阳偏向象限Ⅲ时，光电池Ⅲ的感光面积增大，产生的光电流增大，光电池Ⅰ的感光面积增大，产生的光电流较小，经过后续电路的I-V环节后，差分电压增大。

当太阳偏向象限Ⅲ时，角度差分效果与面积差分效果同时出现，并且差分作用方向一致，即，由于角度差分效果，光电池Ⅲ输出的电压增大，由于面积差分效果，光电池Ⅲ输出的电压增大；对应的，光电池Ⅰ输出电压减小。两种差分效果形成同向叠加作用，最终输出的差分电压增大。

光电池Ⅱ和光电池Ⅳ的差分效果与光电池Ⅰ和光电池Ⅲ的差分效果相同，因此所述传感器可以对太阳高度角和方位角进行双轴跟踪。当太阳垂直照射传感器时，各光电池产生的光电流相同，方位角与高度角的差分电压都为0，太阳能光伏发电跟踪系统的方位角电机与高度角电机都不动作。当太阳仅仅偏向象限Ⅲ时，方位角电机动作，使光伏电池板对准太阳。

当光电池Ⅴ产生的光电流偏小，则表明此时太阳光照较弱，光伏发电跟踪系统不运行，减小系统功耗，只有光电池Ⅴ产生的光电流大于设定的最低值时，跟踪系统才能启动。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作任何其他形式的限制，而依据本实用新型的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种大范围高精度的太阳位置传感器，包括侧遮光板（1）、光电池、底板（3）、上遮光板（4）和透明防护板（5），其特征在于：所述侧遮光板（1）由对称分布的四块侧遮板组成，所述光电池有五块，五块光电池中光电池Ⅰ、光电池Ⅱ、光电池Ⅲ和光电池Ⅳ为侧光电池（2），光电池Ⅴ为顶部光电池（6），光电池Ⅰ和光电池Ⅲ以及光电池Ⅱ和光电池Ⅳ对称分布，所述上遮光板（4）上安装有光电池Ⅴ，所述底板（3）在上遮光板（4）下方，所述底板（3）和上遮光板（4）之间通过侧遮光板（1）相连，所述侧遮光板（1）将底板（3）分割成面积相等的四部分，分别对应四个象限Ⅰ、象限Ⅱ、象限Ⅲ和象限Ⅳ，所述光电池Ⅰ、光电池Ⅱ、光电池Ⅲ和光电池Ⅳ分别倾斜安装在对应四个象限的底板（3）上，所述光电池Ⅰ、光电池Ⅱ、光电池Ⅲ和光电池Ⅳ分别对应一块透明防护板（5），所述透明防护板（5）倾斜安装在对应象限外侧，所述透明防护板（5）边缘紧贴对应侧遮光板（1）、底板（3）和上遮光板（4）的边缘。

2.根据权利要求1所述的一种大范围高精度的太阳位置传感器，其特征在于：光电池Ⅰ、光电池Ⅱ、光电池Ⅲ和光电池Ⅳ的感光面积相等且想能参数相同，并且四个光电池与底板的倾斜角度相等。

3.根据权利要求1所述的一种大范围高精度的太阳位置传感器，其特征在于：所述上遮光板（4）四个边缘均位于光电池Ⅰ、光电池Ⅱ、光电池Ⅲ和光电池Ⅳ的上部，四个光电池位于遮光板垂直下方的面积相等。

4.根据权利要求1所述的一种大范围高精度的太阳位置传感器，其特征在于：四块透明防护板分别放置在四个象限上方，并且分别与光电池Ⅰ、光电池Ⅱ、光电池Ⅲ和光电池Ⅳ的光敏面平行。