JPH0427812A - 太陽センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は太陽センサに関するものである。

［従来の技術］ 従来、太陽光集光伝送装置に使用される太陽センサとし
て、第１図のように円筒状の部材とその内側に配置され
た４個のフォトセンサとからなるものが商品化されてい
る。円筒（１）上面の開口（２）を通過した太陽光が底
面の前記円筒と同一直径の円周上に配置されたフォトセ
ンサ（３ａ）〜（３ｄ）に照射される。円筒が太陽の方
向と平行な（一致している）場合は、４個のフォトセン
サ３ａ〜３ｄ各々が受光面のほぼ半分だけ太陽光が照射
され、フォトセンサ３ａと３ｂ、３ｃと３ｄの出力がバ
ランスする。この方法の場合、円筒の方向が太陽の方向
と一定の許容限度量上達う場合、言い換えると４個のフ
ォトセンサ全部が影に入っている場合には、太陽の方向
を判別できないという欠点があった。この欠点を補うた
めにマイクロプロセッサ−により経度、緯度、日付、時
刻から太陽の方向を計算し、概ね太陽の方向に太陽セン
サを向けるという方式が採用されているが、制御が複雑
になり、コストがかかるという欠点があった。

［発明の解決しようとする課題］ 本発明は、従来技術が有していた前述の欠点を解消しよ
うとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、前述の課題を解決すべくなされたものであり
、断面が円または多角形の柱状の部材とその周囲に配置
された少なくとも３個のフォトセンサとからなることを
特徴とする太陽センサを提供するものである。

本発明の構成概念を第２図に示す。図において断面が円
または多面形の柱状の部材（４）の周囲に少なくとも３
個以上のフォトセンサ（５）が配置されている。太陽の
方向が柱状の部材（４）と著しく異なる場合には、柱状
の部材（４）の影がフォトセンサ（５）のいずれか１つ
以上のフォトセンサに投影され、太陽の方向はフォトセ
ンサ（５）の各々の出力差から判別可能である。

従って隣り合うフォトセンサ（５）間の間隔は、柱状の
部材（４）の直径よりも小さいことが望ましい。

太陽の方向が柱状の部材（４）の方向とほぼ平行な場合
（一致している場合）にはフォトセンサ（５）のいずれ
か１つ以上のフォトセンサの１部に柱状の部材（４）の
影が投影される。この場合にも、前記と同様に太陽の方
向はフォトセンサ（５）の各々の出力差から判別可能で
ある。不感範囲をなくす理由から、フォトセンサ（５）
は柱状の部材（４）に可能な限り、近づけることが望ま
しい。また、太陽の方向が柱状の部材（４）とほぼ垂直
な場合とほぼ平行な場合両方の場合共にフォトセンサ（
５）の各々のセンサ間の出力差を得るには、第３図に示
すようにフォトセンサ（５）を柱状の部材（４）に対し
て傾斜して取り付けることが望ましい。また、第４図に
柱状の部材（４）の一端に庇状の遮光部材（６）を設け
た本発明の一実施例を示す。

太陽の方向と柱状の部材（４）がほぼ平行な場合に遮光
部材（６）の影が各々のフォトセンサ（５）の受光部の
ほぼ半分に投影されるように遮光部材（６）の大きさを
設定するのが望ましい。

その理由を第５図のフォトセンサ出力の波形図を使って
示す。第５図において、（７）は柱状の部材（４）の両
側に配置された対をなす２個のフォトセンサ（５）の一
方の出力を示し、（８）は他の一方の出力を示す。前記
の望ましい大きさの遮光部材（６）を使用した場合には
第５図のように、太陽の方向と柱状の部材（４）とが平
行な（一致している）場合には、出力（７）と出力（８
）は同じ大きさとなり、太陽の方向がどちらにずれても
、出力（７）および出力（８）の一方が増え、他の一方
が減ることにより、大きな出力差が得られる。また第６
図に、遮光部材（６）を設けない場合のフォトセンサ出
力の波形図を示す。第５図と第６図の比較から、適切な
大きさの遮光部材を設けた構成では、太陽の方向と柱状
の部材（４）がほぼ平行な（一致している）場合の太陽
の方向のずれに対する各センサ間の出力差が両方向のず
れに対して太き（得られるという効果がある。また、季
節や時刻による太陽の日射量の変化によって太陽の方向
の一定量のずれに対する各センサ間の出力差の大きさが
影響されることを抑制するため、柱状の部材の一端に参
照用のフォトセンサを設けることが望ましい。各センサ
間の出力差を参照用のフォトセンサの出力で除すること
によって、太陽の日射量の影響を減じた正規化された出
力が得られる。これにより一定の感度で太陽の方向を検
知できる。

フォトセンサの個数は、太陽センサの方向を駆動する系
とのシステム構成が容易なように選ぶことが望ましい。

例えば方位角と仰角の２軸の駆動系の場合には、３個の
フォトセンサでも、その出力を電気的に処理することに
よって使用可能であるが、２組４個のフォトセンサを使
用した方が、システム構成が単純化される理由から望ま
しい。フォトセンサを柱状の部材の一端に取り付け、さ
らにこれを平面状の部材に取り付けた場合には、太陽の
方向の感知範囲は、はぼ１８０°、立体角２πｓｒとな
るが、フォトセンサの柱状の部材への取り付は位置、角
度を考慮すれば、更に感知範囲を拡大することができる
。たとえばフォトセンサを柱状の部材の中間に取り付は
フォトセンサと柱状の部材とのなす角度が４５°の場合
には、太陽の方向の感知範囲を、はぼ２７０＠、立体角
３πｓｒとすることが可能である。

［作用］ 本発明は太陽の方向と柱状の部材の方向が異なる場合に
は、３個以上のフォトセンサに柱状の部材の影が均等に
投影されないことを利用し、フォトセンサの８力の相違
から太陽の方向を検知するものである。

［実施例コ 長さ８０ｍｍ、断面形状が１５ｍｍＸ　１５ｍｍの正方
形の四角柱の一端の周囲に、四角柱の側面に接するよう
に受光部の大きさが２ｍｍＸ２ｍｍのフォトダイオード
を受光面が四角柱に対して外向きに４５°の角度をなす
ように４個配置し、さらに四角柱の他の一端には、厚さ
０．５ｍｍ、大きさ１６．４ｍｍＸ　１６．４ｍｍの正
方形の庇状の部材を四角柱の４つの側面から均等に突出
するように取り付けた。快晴の日の正中時には、四角柱
の相対する側面に取り付けられた２つのセンサの出力の
比は、太陽の方向と四角柱の方向が大きく異なる場合に
は、約５：１であった。また太陽の方向と四角柱の方向
がほぼ平行な場合、相対する２つのセンサの出力の比を
その変化を与えたずれの角度で除した数値が感度に相当
するが、この数値が１度につき約９であった。これは太
陽が１０秒間に移動する角度は２．５分であるが、この
間に相対する２つのセンサの比は１から１、３７５へ変
化することに相当する。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、柱状の部材の影の状態
をその一端の周囲に配置された３個以上のフォトセンサ
により検出することにより、少なくとも　１８０°、立
体角２πｓｒの太陽の方向の検知範囲を有し、かつ柱状
の部材と太陽の方向がほぼ平行な（一致している）範囲
では高い感度で太陽の方向が検知できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の太陽センサの実施例の構成概念図、第
２図は本発明の構成概念図、第３図、第４図は本発明の
一実施例を示す概念図、第５図、第６図は本発明におけ
るフォトセンサ出力の一例を示す波形図である。 図において、１は円筒、２は開口部、 ３ａ〜３ｄはフォトセンサ、４は柱状の部材、５はフォ
トセンサ、６は庇状の遮光部材、７は一方のフォトセン
サの出力、８はこれと対をなすフォトセンサの出力を示
している。 第１図 第３図 第２図 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）断面が円または多角形の柱状の部材とその周囲に
   配置された少なくとも３個のフォトセンサとからなるこ
   とを特徴とする太陽セン サ。
2. （２）前記柱状の部材の一端に庇状の遮光部材を設けた
   ことを特徴とする請求項１記載の太陽センサ。
3. （３）前記柱状の部材の一端に参照用のフオトセンサを
   配置したことを特徴とする請求項１記載の太陽センサ。