JPH0245812B2 - Taiyokohokosensa - Google Patents
TaiyokohokosensaInfo
- Publication number
- JPH0245812B2 JPH0245812B2 JP1723782A JP1723782A JPH0245812B2 JP H0245812 B2 JPH0245812 B2 JP H0245812B2 JP 1723782 A JP1723782 A JP 1723782A JP 1723782 A JP1723782 A JP 1723782A JP H0245812 B2 JPH0245812 B2 JP H0245812B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sunlight
- optical sensor
- cylindrical body
- sensor
- sun
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 37
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/78—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using electromagnetic waves other than radio waves
- G01S3/782—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
- G01S3/783—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using amplitude comparison of signals derived from static detectors or detector systems
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、太陽の方向を検出するための太陽光
方向センサに係り、特に、太陽光エネルギーを収
集する装置に搭載し、該太陽エネルギー収集装置
を太陽の移動に正確に追従させるのに好適な太陽
光方向センサに関する。
方向センサに係り、特に、太陽光エネルギーを収
集する装置に搭載し、該太陽エネルギー収集装置
を太陽の移動に正確に追従させるのに好適な太陽
光方向センサに関する。
近時、省エネルギー時代を迎え、各方面で太陽
光エネルギーの効果的利用について研究開発が行
われているが、太陽光エネルギーを効果的に利用
するためには、まず、太陽光エネルギーを効果的
に収集することが肝要であり、そのためには、太
陽光エネルギー収集装置を太陽の移動に追従させ
て常に最も効率のよい状態で太陽光エネルギーを
収集する必要がある。
光エネルギーの効果的利用について研究開発が行
われているが、太陽光エネルギーを効果的に利用
するためには、まず、太陽光エネルギーを効果的
に収集することが肝要であり、そのためには、太
陽光エネルギー収集装置を太陽の移動に追従させ
て常に最も効率のよい状態で太陽光エネルギーを
収集する必要がある。
本発明は、上述のごとき要請に鑑みてなされた
もので、特に、太陽光エネルギー収集装置に搭載
して該太陽光エネルギー収集装置を太陽の移動に
自動追尾させるのに好適な太陽光方向センサに関
する。
もので、特に、太陽光エネルギー収集装置に搭載
して該太陽光エネルギー収集装置を太陽の移動に
自動追尾させるのに好適な太陽光方向センサに関
する。
第１図は、本出願人が先に提案した太陽光方向
センサの全体斜視図、第２図は、第１図の−
線断面図、第３図は、平面図、第４図は、第２図
の−線断面図で、図中、１は角又は丸形の筒
体、２は該筒体の上端部に設けられたフランジ、
X1〜X4及びXcは光センサで、前記フランジ２の
中央部には多角形又は円形の窓３が設けられてい
る。光センサX1〜X4は、X1とX2及びX3とX4が
それぞれ対をなして第４図に示すように相対向し
て配設され、かつ、その内側端面が、筒体１を太
陽の方向に正確に向けた時にできるフランジ２の
陰の線と一致するように配設され、光センサXc
は底板４の上面略中央に配設されている。従つ
て、筒体１が正確に太陽の方向を向いている時、
換言すれば、太陽光がＡの方向からくる時は、光
センサX1〜X4には直達太陽光(D)は入射せず、間
接太陽光(1)のみが入射し、光センサXcには、直
達太陽光(D)及び間接太陽光(1)が入射することにな
る。しかし、筒体１が太陽の方向からずれ、例え
ば、太陽光がＢ方向からくるものとすれば、光セ
ンサX1は、αの部分で直達太陽光(D)を受け、全
体で間接太陽光(1)を受け、光センサX2は間接太
陽光(1)のみを受けることになる。更に詳細に説明
すると、筒体１が太陽の方向と正確に一致してい
る時は、光センサX1とX2（又はX3とX4）が受け
る太陽光は等しく、筒体１が太陽の方向からずれ
ると光センサX1とX2（又はX3とX4）に入射する
太陽光が相違するので、この差異を検出して光セ
ンサX1とX2に入る太陽光が等しくなるように、
換言すれば、筒体１がＡ方向を向くように制御す
れば、筒体１は正確に太陽の方向を向くようにな
り、従つて、該太陽光方向センサを搭載した太陽
光収集装置も正確に太陽の方向を向くことにな
る。しかしながら、上述のごとき太陽光方向セン
サにおいては、筒体１内における間接太陽光(1)の
分布は、第５図に示すように、中央部において大
きく、外周部は小さいから、この差を補正しない
と、直達太陽光が光センサを横切る位置すなわち
前記αを正確に求めることができない。
センサの全体斜視図、第２図は、第１図の−
線断面図、第３図は、平面図、第４図は、第２図
の−線断面図で、図中、１は角又は丸形の筒
体、２は該筒体の上端部に設けられたフランジ、
X1〜X4及びXcは光センサで、前記フランジ２の
中央部には多角形又は円形の窓３が設けられてい
る。光センサX1〜X4は、X1とX2及びX3とX4が
それぞれ対をなして第４図に示すように相対向し
て配設され、かつ、その内側端面が、筒体１を太
陽の方向に正確に向けた時にできるフランジ２の
陰の線と一致するように配設され、光センサXc
は底板４の上面略中央に配設されている。従つ
て、筒体１が正確に太陽の方向を向いている時、
換言すれば、太陽光がＡの方向からくる時は、光
センサX1〜X4には直達太陽光(D)は入射せず、間
接太陽光(1)のみが入射し、光センサXcには、直
達太陽光(D)及び間接太陽光(1)が入射することにな
る。しかし、筒体１が太陽の方向からずれ、例え
ば、太陽光がＢ方向からくるものとすれば、光セ
ンサX1は、αの部分で直達太陽光(D)を受け、全
体で間接太陽光(1)を受け、光センサX2は間接太
陽光(1)のみを受けることになる。更に詳細に説明
すると、筒体１が太陽の方向と正確に一致してい
る時は、光センサX1とX2（又はX3とX4）が受け
る太陽光は等しく、筒体１が太陽の方向からずれ
ると光センサX1とX2（又はX3とX4）に入射する
太陽光が相違するので、この差異を検出して光セ
ンサX1とX2に入る太陽光が等しくなるように、
換言すれば、筒体１がＡ方向を向くように制御す
れば、筒体１は正確に太陽の方向を向くようにな
り、従つて、該太陽光方向センサを搭載した太陽
光収集装置も正確に太陽の方向を向くことにな
る。しかしながら、上述のごとき太陽光方向セン
サにおいては、筒体１内における間接太陽光(1)の
分布は、第５図に示すように、中央部において大
きく、外周部は小さいから、この差を補正しない
と、直達太陽光が光センサを横切る位置すなわち
前記αを正確に求めることができない。
このような欠点を解決するために、本出願人
は、先に、上述のごとき筒体内における間接太陽
光の分布をも考慮して太陽光方向センサの向きと
太陽の位置とのずれを数量として正確に検出し得
るようにした太陽光方向センサを提案した（特願
昭56−99993号）。
は、先に、上述のごとき筒体内における間接太陽
光の分布をも考慮して太陽光方向センサの向きと
太陽の位置とのずれを数量として正確に検出し得
るようにした太陽光方向センサを提案した（特願
昭56−99993号）。
第１図乃至第４図に示した太陽光センサにおい
て、今、フランジ２の上面に光センサX0を配設
したものと仮定し、この光センサX0に入射する
総太陽光量をS0、直達太陽光量をD0、光センサ
X0の電気的出力信号をL0、該光センサの光電変
換係数をδ0（＝S0／L0）、直達比率をβ0（＝D0／
S0）とすれば、 S0＝δ0L0 ……(1) D0＝β0S0＝β0δ0L0 ……(2) が成立する。
て、今、フランジ２の上面に光センサX0を配設
したものと仮定し、この光センサX0に入射する
総太陽光量をS0、直達太陽光量をD0、光センサ
X0の電気的出力信号をL0、該光センサの光電変
換係数をδ0（＝S0／L0）、直達比率をβ0（＝D0／
S0）とすれば、 S0＝δ0L0 ……(1) D0＝β0S0＝β0δ0L0 ……(2) が成立する。
同様に、光センサXcについては、
Sc＝δcLc ……(3)
Dc＝βcSc＝βcδcLc ……(4)
が成立する。
また、光センサX1については、該光センサX1
の全面に直達太陽光が当つている時は、 1＝1 1 ……(5) 1＝1 1＝1 1 1 ……(6) が成立する。
の全面に直達太陽光が当つている時は、 1＝1 1 ……(5) 1＝1 1＝1 1 1 ……(6) が成立する。
この時、光センサX2には、直早太陽光が当つ
ていないので、該光センサX2については、 S2＝δ2L2＝I2 ……(7) D2＝０ ……(8) が成立する（ただし、I2は光センサX2に入射する
間接太陽光量）。
ていないので、該光センサX2については、 S2＝δ2L2＝I2 ……(7) D2＝０ ……(8) が成立する（ただし、I2は光センサX2に入射する
間接太陽光量）。
ここで、今、光センサX1の一部に太陽光が当
つている場合、すなわち、光センサX1の筒内光
束の外周に接する側を０とし、該光束の外周が、
第２図に示すように、該光センサX1を横切る位
置のセンサX1の全長に対する比率をαとした時、
前記筒内光束の外周が０＜α＜１の範囲内にある
場合は、光センサX1に入る総太陽光量をS1、そ
の時の電気的出力信号をL1（mV）、光電変換係数
をδ1とすれば、S1＝δ1L1が成立する。ここで、直
達太陽光は該光センサX1のα部分にのみ入射し、
間接太陽光は該光センサX1の全面に入射するの
で、 S1＝αD1＋I1＝αDc＋S2 ……(9) （ただし、I1は光センサX1に入射する間接太陽光
量で、これは、光センサX2に入射する間接太陽
光量I2すなわち光センサX2に入射する総太陽光量
S2に略等しい） が成立し、第(9)式に第(4)式及び第(7)式を代入する
と、 S1＝αβcδcLc＋δ2L2 ……(10) が得られる。而して、S1＝δ1L1であるから、第(10)
式は、 δ1L1＝αβcδcLc＋δ2L2 ……(11) となる。
つている場合、すなわち、光センサX1の筒内光
束の外周に接する側を０とし、該光束の外周が、
第２図に示すように、該光センサX1を横切る位
置のセンサX1の全長に対する比率をαとした時、
前記筒内光束の外周が０＜α＜１の範囲内にある
場合は、光センサX1に入る総太陽光量をS1、そ
の時の電気的出力信号をL1（mV）、光電変換係数
をδ1とすれば、S1＝δ1L1が成立する。ここで、直
達太陽光は該光センサX1のα部分にのみ入射し、
間接太陽光は該光センサX1の全面に入射するの
で、 S1＝αD1＋I1＝αDc＋S2 ……(9) （ただし、I1は光センサX1に入射する間接太陽光
量で、これは、光センサX2に入射する間接太陽
光量I2すなわち光センサX2に入射する総太陽光量
S2に略等しい） が成立し、第(9)式に第(4)式及び第(7)式を代入する
と、 S1＝αβcδcLc＋δ2L2 ……(10) が得られる。而して、S1＝δ1L1であるから、第(10)
式は、 δ1L1＝αβcδcLc＋δ2L2 ……(11) となる。
一方、
Dc＝Sc−Ic ……(12)
であり、ここで、
I2（又はI1）／Ic＝λ ……（13）
（ただし、I2≒I1）
とすれば、前記(12)式は
Dc＝ScI2／λ ……（14）
となり、これより
δcβcLc＝δcLc−δ2L2／λ ……（15）
を得る。
この第（15）式と第(11)式に代入すると
δ1L1＝α（δcLc−δ2L2／λ）＋δ2L2 ……（16）
となり、これより、
α＝δ1L1−δ2L2／δcLc−δ2L2／λ……（17）
を得ることができる。
ここで、筒体１の形状、大きさが定まれば、該
筒体内に入射した間接太陽光の相対的分布は一定
であるから、予め、Ic及びI2を実測して求め、λ
＝I2／Icを求ておくと、該λは定数となる。而し
て、前記δ1、δ2、δcは定数であるから、前述のよ
うにして、λ＝I2／Icを予め求めておくと、各光
センサの電気的出力信号のみからαすなわち太陽
光の入射方向と太陽光方向センサのずれを数量的
に正確に求めることができる。
筒体内に入射した間接太陽光の相対的分布は一定
であるから、予め、Ic及びI2を実測して求め、λ
＝I2／Icを求ておくと、該λは定数となる。而し
て、前記δ1、δ2、δcは定数であるから、前述のよ
うにして、λ＝I2／Icを予め求めておくと、各光
センサの電気的出力信号のみからαすなわち太陽
光の入射方向と太陽光方向センサのずれを数量的
に正確に求めることができる。
しかしながら、上記本出願人が先に提案した太
陽光方向センサによると、太陽が雲等によつて瞬
間的に遮ぎられると太陽光が瞬間的に散乱され、
その散乱光が筒体内の光センサX1〜X4に光量的
に不均一に或いは時間差をもつて入射し、その瞬
間的な不均衡に太陽光収集装置が敏感に追従して
ハンチングを起こす原因を生じる等の欠点があつ
た。
陽光方向センサによると、太陽が雲等によつて瞬
間的に遮ぎられると太陽光が瞬間的に散乱され、
その散乱光が筒体内の光センサX1〜X4に光量的
に不均一に或いは時間差をもつて入射し、その瞬
間的な不均衡に太陽光収集装置が敏感に追従して
ハンチングを起こす原因を生じる等の欠点があつ
た。
本発明は、上述のごとき先行技術の欠点を解決
するためになされたもので、第６図にその側断面
図、第７図に平面図を示すが、本発明は、第６図
及び第７図に示すように、窓３の縁から下した垂
線が光センサX1〜X4の中間部（第１〜４図に示
した先行技術では端部）にくるように該光センサ
X1〜X4を配設するようにしたものである。すな
わち、先行技術においては、フランジ２の窓３の
縁から下した仮想垂線と光センサX1〜X4の内側
の端部を一致させるようにしていたが、該光セン
サX1〜X4の端部を窓３の縁から下した仮想垂線
に正確に一致させることは非常に困難であり、ま
た、光センサX1〜X4の端部を正確に直線仕上げ
することも非常に困難であり、しかも、各光セン
サの端部が直達光の有無を決める境界線上にある
ため、検出器の動作開始点が非常に不安定であつ
たが、本発明においては、窓３の縁から下した仮
想垂線が光センサX1〜X4の任意中間位置にくる
ように構成されているので、前記先行技術におけ
るような不安定材料はなくなり、単に、各センサ
X1〜X4の幅ｌのみを正確に仕上げればよく、従
つて、非常に簡単な構成によつて正確にかつハン
チング等の不安定動作を生じることなく太陽光の
方向を検出することができる。ただし、αは第６
図に示すように窓３の縁から下した仮想垂線が当
る位置を０位置とする。光センサX1〜X4の中間
位置に直達光の有無を決める境界線がくるように
構成されているので、該境界線の移動に対して光
センサの検出出力の直線性がよくなり、しかも、
直達光が当つている部分の検出出力が予めバイア
スされていることになるため、瞬間的に外乱が入
つてもそれによつてあまり大きな影響は受けな
い。すなわち、Ｎ／Ｓ及び直線性がよくなり、コ
ントロールが非常に楽になる。
するためになされたもので、第６図にその側断面
図、第７図に平面図を示すが、本発明は、第６図
及び第７図に示すように、窓３の縁から下した垂
線が光センサX1〜X4の中間部（第１〜４図に示
した先行技術では端部）にくるように該光センサ
X1〜X4を配設するようにしたものである。すな
わち、先行技術においては、フランジ２の窓３の
縁から下した仮想垂線と光センサX1〜X4の内側
の端部を一致させるようにしていたが、該光セン
サX1〜X4の端部を窓３の縁から下した仮想垂線
に正確に一致させることは非常に困難であり、ま
た、光センサX1〜X4の端部を正確に直線仕上げ
することも非常に困難であり、しかも、各光セン
サの端部が直達光の有無を決める境界線上にある
ため、検出器の動作開始点が非常に不安定であつ
たが、本発明においては、窓３の縁から下した仮
想垂線が光センサX1〜X4の任意中間位置にくる
ように構成されているので、前記先行技術におけ
るような不安定材料はなくなり、単に、各センサ
X1〜X4の幅ｌのみを正確に仕上げればよく、従
つて、非常に簡単な構成によつて正確にかつハン
チング等の不安定動作を生じることなく太陽光の
方向を検出することができる。ただし、αは第６
図に示すように窓３の縁から下した仮想垂線が当
る位置を０位置とする。光センサX1〜X4の中間
位置に直達光の有無を決める境界線がくるように
構成されているので、該境界線の移動に対して光
センサの検出出力の直線性がよくなり、しかも、
直達光が当つている部分の検出出力が予めバイア
スされていることになるため、瞬間的に外乱が入
つてもそれによつてあまり大きな影響は受けな
い。すなわち、Ｎ／Ｓ及び直線性がよくなり、コ
ントロールが非常に楽になる。
第１図は、本出願人が先に提案した太陽光方向
センサの全体斜視図、第２図は、第１図の−
線断面図（側断面図）、第３図は、平面図、第４
図は、第２図の−線断面図、第５図は、筒体
１内における間接太陽光（Ｉ）の分布図、第６図
は本発明による太陽光方向センサの側断面図、第
７図は、第６図の平面図である。 １……筒体、２……第１のフランジ、３……
窓、４……底板、５……窓、６……第２のフラン
ジ、X1〜X4及びXc……光センサ。
センサの全体斜視図、第２図は、第１図の−
線断面図（側断面図）、第３図は、平面図、第４
図は、第２図の−線断面図、第５図は、筒体
１内における間接太陽光（Ｉ）の分布図、第６図
は本発明による太陽光方向センサの側断面図、第
７図は、第６図の平面図である。 １……筒体、２……第１のフランジ、３……
窓、４……底板、５……窓、６……第２のフラン
ジ、X1〜X4及びXc……光センサ。
Claims (1)
- １ 筒体と、該筒体の上端部に設けられ、かつ該
筒体の内径よりも小さい多角形の窓を有する不透
明体のフランジと、前記筒体の下端部において該
筒体の略中央部に設けられた第１の光センサと、
前記筒体の下端部に設けられかつその中間位置が
前記フランジの窓の縁から下した仮想垂線と交わ
る位置に対称に配設された少なくとも１対の第２
及び第３の光センサとを有することを特徴とする
太陽光方向センサ。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1723782A JPH0245812B2 (ja) | 1982-02-05 | 1982-02-05 | Taiyokohokosensa |
| NZ22166582A NZ221665A (en) | 1981-05-09 | 1982-05-03 | Sunlight direction determination: photosensor disposition |
| AU83300/82A AU557732B2 (en) | 1981-05-09 | 1982-05-05 | Sunlight direction sensor |
| DE8282104000T DE3277033D1 (en) | 1981-05-09 | 1982-05-07 | Sunlight direction sensor |
| DE198282104000T DE64746T1 (de) | 1981-05-09 | 1982-05-07 | Sonnenlicht-richtungsprobe. |
| EP82104000A EP0064746B1 (en) | 1981-05-09 | 1982-05-07 | Sunlight direction sensor |
| US06/376,235 US4495408A (en) | 1981-05-09 | 1982-05-07 | Sunlight direction sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1723782A JPH0245812B2 (ja) | 1982-02-05 | 1982-02-05 | Taiyokohokosensa |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58135425A JPS58135425A (ja) | 1983-08-12 |
| JPH0245812B2 true JPH0245812B2 (ja) | 1990-10-11 |
Family
ID=11938334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1723782A Expired - Lifetime JPH0245812B2 (ja) | 1981-05-09 | 1982-02-05 | Taiyokohokosensa |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0245812B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63159096U (ja) * | 1987-04-08 | 1988-10-18 | ||
| JPS63159097U (ja) * | 1987-04-08 | 1988-10-18 | ||
| JP5759235B2 (ja) * | 2011-04-06 | 2015-08-05 | 三鷹光器株式会社 | 太陽光検出装置 |
-
1982
- 1982-02-05 JP JP1723782A patent/JPH0245812B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58135425A (ja) | 1983-08-12 |
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