JPH0355841B2 - - Google Patents
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- JPH0355841B2 JPH0355841B2 JP56099993A JP9999381A JPH0355841B2 JP H0355841 B2 JPH0355841 B2 JP H0355841B2 JP 56099993 A JP56099993 A JP 56099993A JP 9999381 A JP9999381 A JP 9999381A JP H0355841 B2 JPH0355841 B2 JP H0355841B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical sensor
- sunlight
- sensor
- cylinder
- optical
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 41
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)
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、該太陽光エネルギー収集装
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、該太陽光エネルギー収集装
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
なわれているが、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
なわれているが、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。
第１図は、本発明による太陽光方向センサの全
体斜視図、第２図は、第１図の−縦断面図、
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
の上面略中央部に配設されている（なお、以下、
光センサX0，X1〜X4，Xcの寸法、形状等は全て
等しいものとして説明するが、これら寸法、形状
の違いは予め分かつているので、特別な形状なも
のを除き、予め補正を施すことができるので、必
ずしも同一寸法、同一形状のものに限定されるも
のではない。）。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には直接太陽
光Ｄは入射せず、間接太陽光Ｉ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Ｉ
が入射することになる。
体斜視図、第２図は、第１図の−縦断面図、
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
の上面略中央部に配設されている（なお、以下、
光センサX0，X1〜X4，Xcの寸法、形状等は全て
等しいものとして説明するが、これら寸法、形状
の違いは予め分かつているので、特別な形状なも
のを除き、予め補正を施すことができるので、必
ずしも同一寸法、同一形状のものに限定されるも
のではない。）。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には直接太陽
光Ｄは入射せず、間接太陽光Ｉ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Ｉ
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、光
センサX2は間接太陽光Ｉ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
とき太陽光方向のセンサにおいては、筒体１内に
おける間接太陽光Ｉの分布は、該筒体１内に入つ
た間接太陽光の該筒体１の内壁による反射等によ
つて第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。
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、光
センサX2は間接太陽光Ｉ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
とき太陽光方向のセンサにおいては、筒体１内に
おける間接太陽光Ｉの分布は、該筒体１内に入つ
た間接太陽光の該筒体１の内壁による反射等によ
つて第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。
本発明は、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
得るようにしたものである。
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
得るようにしたものである。
第１図乃至第４図に示した太陽光方向センサに
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。
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。
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、直達太陽光が当つ
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、いま、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
達太陽光は光センサX1のαの部分にのみ入射し、
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。
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
達太陽光は光センサX1のαの部分にのみ入射し、
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＝Sc−I2／λ …（14）
となり、これより
δcβcLc＝δcLc−δ2L2／λ …（15）
を得る。
この第（15）式を第（11）式に代入すると
δ1L1＝α（δcLc−δ2L2／λ）＋δ2L2…（16）
となり、これにより、
α＝δ1L1−δ2L2／δcLc−δ2L2／λ…（17
） を得ることができる。
） 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を求めておくと、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を求めておくと、各光センサ
Xc，X1，X2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を求めておくと、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を求めておくと、各光センサ
Xc，X1，X2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。
而して、αは、前述のように、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、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としたもので
あるから、αの大きさは、太陽光の入射方向と太
陽光方向センサのずれに比例しており、αが大き
い時は、急速にαを小さくするように太陽光収集
装置を駆動し、αが小さくなつた時は、ゆつくり
駆動するようにすると、太陽光収集装置をより迅
速にかつより正確に太陽の方向に向けることがで
きる。
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、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としたもので
あるから、αの大きさは、太陽光の入射方向と太
陽光方向センサのずれに比例しており、αが大き
い時は、急速にαを小さくするように太陽光収集
装置を駆動し、αが小さくなつた時は、ゆつくり
駆動するようにすると、太陽光収集装置をより迅
速にかつより正確に太陽の方向に向けることがで
きる。
以上の説明から明らかになるように、本発明に
よると、センサが収納されている筒体内における
間接太陽光の分布をも考慮するようにしたので、
太陽光方向センサが略太陽の方向を向いている時
の太陽光の入射方向からの偏りをより正確に検出
することができ、しかも偏りの度合を数量的に検
知することができ、従つて、該太陽光方向センサ
が取り付けられている太陽光収集装置をより迅速
かつ正確に太陽の方向に向けることができる。
よると、センサが収納されている筒体内における
間接太陽光の分布をも考慮するようにしたので、
太陽光方向センサが略太陽の方向を向いている時
の太陽光の入射方向からの偏りをより正確に検出
することができ、しかも偏りの度合を数量的に検
知することができ、従つて、該太陽光方向センサ
が取り付けられている太陽光収集装置をより迅速
かつ正確に太陽の方向に向けることができる。
第１図は、本発明による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、第５図は、筒体１内における間接太陽光
の分布図である。 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。
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、第５図は、筒体１内における間接太陽光
の分布図である。 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)
- 【特許請求の範囲】 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内側の端部が前記
フランジの窓の縁と等しい対称位置に配設された
少なくとも１対の第２及び第３の光センサとを有
し、前記第１の光センサの光電変換係数をδc、電
気的出力信号をLc（mV）、前記第２の光センサの
光電変換係数をδ1、電気的出力信号をL1（mV）、
前記第３の光センサの光電変換係数をδ2、電気的
出力信号をL2（mV）とし、かつ、前記第２の光
センサの筒内光束の外周に接する側を０とし、該
光束の外周が前記第２の光センサを横切る位置の
当該センサの全長に対する比をαとしたとき、該
αを、 α＝δ1L1−δ2L2／δcLc−δ2L2／λ により求め、該αが０になるように前記筒体の向
きを制御することを特徴とする太陽光方向センサ
（ただし、λ＝I1（又はI2）／Ic、Icは第１光セン
サの間接入力太陽光、I1（又はI2）は第２（又は第
３）光センサの間接入力太陽光）。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56099993A JPS581110A (ja) | 1981-06-26 | 1981-06-26 | 太陽光方向センサ |
| 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 |
| 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 |
| DE8282104000T DE3277033D1 (en) | 1981-05-09 | 1982-05-07 | Sunlight direction sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56099993A JPS581110A (ja) | 1981-06-26 | 1981-06-26 | 太陽光方向センサ |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61257816A Division JP2557051B2 (ja) | 1986-10-29 | 1986-10-29 | 太陽光方向センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS581110A JPS581110A (ja) | 1983-01-06 |
| JPH0355841B2 true JPH0355841B2 (ja) | 1991-08-26 |
Family
ID=14262155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56099993A Granted JPS581110A (ja) | 1981-05-09 | 1981-06-26 | 太陽光方向センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS581110A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5264910A (en) * | 1990-07-30 | 1993-11-23 | Fmc Corporation | Apparatus and method for angle measurement |
| CA2737730C (en) * | 2008-09-20 | 2015-12-15 | Baanto International Ltd. | Sensors, systems and methods for position sensing |
| KR101091936B1 (ko) | 2009-08-31 | 2011-12-08 | 에스디엔 주식회사 | 일사량 센서를 이용한 태양광 입사각 검출장치 |
| WO2011074889A2 (ko) * | 2009-12-16 | 2011-06-23 | 미래에너지기술주식회사 | 태양위치추적 장치 및 방법 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50110646A (ja) * | 1974-02-09 | 1975-08-30 | ||
| JPS51123929A (en) * | 1975-04-21 | 1976-10-29 | Kazuo Nakamura | Radiation follower device in solar heated equipment |
| JPS522454A (en) * | 1975-06-24 | 1977-01-10 | Nippon Buroa Kk | Apparatus for following sun |
-
1981
- 1981-06-26 JP JP56099993A patent/JPS581110A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50110646A (ja) * | 1974-02-09 | 1975-08-30 | ||
| JPS51123929A (en) * | 1975-04-21 | 1976-10-29 | Kazuo Nakamura | Radiation follower device in solar heated equipment |
| JPS522454A (en) * | 1975-06-24 | 1977-01-10 | Nippon Buroa Kk | Apparatus for following sun |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS581110A (ja) | 1983-01-06 |
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