JPH05126563A - 太陽追尾センサの信号処理方法 - Google Patents

太陽追尾センサの信号処理方法

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JPH05126563A
JPH05126563A JP3313042A JP31304291A JPH05126563A JP H05126563 A JPH05126563 A JP H05126563A JP 3313042 A JP3313042 A JP 3313042A JP 31304291 A JP31304291 A JP 31304291A JP H05126563 A JPH05126563 A JP H05126563A
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signal
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signals
signal processing
sunlight
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Tetsuo Tanabe
哲夫 田部
Michio Kimura
教夫 木村
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KANKIYOUCHIYOU CHOKAN
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KANKIYOUCHIYOU CHOKAN
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 制御レンジの広い信号処理方法を提供する。 【構成】 太陽光を光学系11によりスポットに結像され
る4分割のフォト・ダイオードと、4つの各フォト・ダ
イオードの出力信号からX、Y座標方向の差分信号△S
x、△Syを得て、この差分信号を全フォト・ダイオー
ドの出力信号の加算値Stで除算して、X、Y座標位置
信号Px、Pyを出力する手段15、17、18と、結像した
スポット13がリニア捕捉領域I以外の飽和領域およびエ
ラー領域に入った場合に、粗捕捉領域信号を出力する手
段21〜23とを具備する。比較電圧発生部20に太陽光の結
像スポットが4分割のフォト・ダイオード14上に納まっ
ている状態の加算値を比較電圧Srとして設定してお
き、差分信号△Sx、△Syと加算値Stが等しくかつ
加算値Stと比較電圧Srが等しい飽和領域時、及び差
分信号△Sx、△Syと加算値Stが等しくかつ加算値
が比較電圧より小さいエラー領域時において粗捕捉領域
信号を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽光をセンサに結像
させて、太陽の位置を捕捉する太陽追尾センサの信号処
理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の太陽追尾センサの信号処理方法と
しては、図4に示すように、太陽光をレンズなどの光学
系11により4分割フォト・ダイオード14上にスポット13
として結像させ、図5に示す処理回路によって、4分割
された各フォト・ダイオード14a〜14dから出力される信
号a〜dのX、Y座標方向の差分信号を全信号の加算値
で除算し、X、Y座標位置信号を出力する信号処理方法
が知られている。
【0003】図5に示す処理回路は、各フォト・ダイオ
ード14a〜14dから出力される信号a〜dが印加されて、
(a+b)、(c+d)、(a+d)、(b+c)に合
成する第1の加算器15と、 △Sx=(a+b)−(c+d) △Sy=(a+d)−(b+c) に基づいて、X方向の差分信号△SxおよびY方向の差
分信号△Syを得る減算器17と、 St=(a+b)+(c+d) に基づいて、全信号の加算値Stを得る第2の加算器16
と、減算器17から出力される2つの差分信号△Sxおよ
び△Syを加算値Stで除算して、X座標位置信号Px
=△Sx/Stと、Y座標位置信号Py=△Sy/St
を得る除算器18で構成されている。
【0004】このようにして得られる出力信号Pxまた
はPyは、太陽光の入射角度に応じて図3の(a)の曲線
19で示すように変化し、太陽光視直径を約0.5゜にする
と、リニア捕捉領域A〜Bは、△Sx<St、△Sy<
Stの±0.25゜となり、領域B〜Cは飽和領域、領域C
〜Dはエラー領域となって、リニア捕捉領域A〜B内だ
けで追尾制御を行なっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の信号
処理方法によると、太陽光視直径に相当する±0.25゜の
リニア領域A〜Bのみで位置信号が有効に得られ、飽和
領域B〜Cおよびエラー領域C〜Dでは制御することが
できないので、制御レンジが狭いという問題があった。
【0006】そこで、本発明は、このような問題点を解
決するために考えられたもので、太陽追尾サーボ制御系
に、正確な追尾制御を行なう精追尾制御系と、高速の粗
追尾制御を行なう粗追尾制御系とを設け、リニア領域に
おいては、精捕捉制御信号を出力して精追尾制御を行な
わせ、飽和領域とエラー領域においては、粗捕捉領域信
号を出力して高速の粗追尾制御を行なわせて、太陽自動
追尾系の制御レンジを広くできる信号処理方法を提供す
ることを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、太陽光を光学系によりスポットに結像される
4分割のフォト・ダイオードと、4つの各フォト・ダイ
オードの出力信号からX、Y座標方向の差分信号を得
て、この差分信号を全フォト・ダイオードの出力信号の
加算値で除算して、X、Y座標位置信号を出力する手段
と、結像したスポットがリニア捕捉領域以外の飽和領域
およびエラー領域に入った場合に、粗捕捉領域信号を出
力する手段とを具備している。
【0008】太陽光の結像スポットが4分割のフォト・
ダイオード上に納まっている状態の加算値を比較電圧と
し、差分信号と加算値が等しく、かつ、加算値と比較電
圧が等しい飽和領域のとき、および、差分信号と加算値
が等しく、かつ、加算値が比較電圧より小さいエラー領
域のときにおいて粗捕捉領域信号を出力するように構成
する。
【0009】
【作用】したがって、本発明によると、4分割フォト・
ダイオード上における太陽光の結像スポットがリニア捕
捉領域以外の飽和領域およびエラー領域に入った場合に
は、粗捕捉領域として制御信号を出力して高速で追尾制
御することができる。
【0010】
【実施例】図1に示すように、太陽光が結像スポットと
して投影される4分割フォト・ダイオード14a〜14dの各
々から出力される信号a〜dが印加されて、(a+b)、
(c+d)、(a+d)、(b+c)に合成する第1の加算器
15と、 △Sx=(a+b)−(c+d) … (1) △Sy=(a+d)−(b+c) … (2) よりX方向の差分信号△SxおよびY方向の差分信号△
Syを得る減算器17と、 St=(a+b)+(c+d) …… (3) より全信号の加算値Stを得る第2の加算器16と、減算
器17から出力される2つの差分信号△Sxおよび△Sy
を加算値Stで除算して、X座標位置信号Px=△Sx
/Stと、Y座標位置信号Py=△Sy/Stを得る除
算器18とを備えている。
【0011】さらに、設定値である比較電圧Srを発生
する比較電圧発生器20と、エラー領域信号処理部21と、
飽和領域信号処理部22と、制御信号処理ロジック部23と
を備えている。
【0012】図4に示す光学系11に、例えば、f=72m
m、F=2のレンズを使用し、4分割フォト・ダイオー
ド14a〜14dとして、D=2mm□のものを使用すると、4
分割フォト・ダイオードの視野角θは、 θ=tan-1(D/f) … (4) より、図2に示すように、±0.8゜となる。
【0013】いま、図2に示すように、4分割フォト・
ダイオード14上で、太陽光結像スポット13がA〜D、
A′〜D′のようにX軸方向に移動すると、リニア捕捉
領域B′〜A〜Bにおいては、太陽光結像スポット13の
直径に相当する範囲(±0.25゜)のスポット位置に対応し
て、各フォト・ダイオード14a〜14dから出力a〜dを発
生するので、除算器18より Px=[(a+b)−(c+d)]/(a+b+c+d)=△Sx/St … (5) に基づいて得られるX座標位置信号Pxを出力する。
【0014】この出力されたX座標位置信号Pxを精捕
捉制御信号として精追尾制御を行なわせる。
【0015】なお、比較電圧発生器20から出力される比
較電圧Srを、太陽光スポット13が4分割フォト・ダイ
オード14内に納まっているときの加算値Stに設定して
おくと、リニア捕捉領域Iでは、St=Srである。
【0016】次に、太陽光スポット13が、図2に示すX
軸正方向の+0.25゜〜+0.55゜またはX軸負方向の−0.25
゜〜−0.55゜の範囲に存在して、図3の(a)に示すように
飽和領域B〜CまたはB′〜C′に達すると、(a+b)
または(c+d)の一方が零になって、差分信号△Sx
は、加算値+Stまたは−Stと同じ値になるので、飽
和領域信号処理部22において、差分信号△Sxが加算値
になったことを検出して、図3の(b)に示す飽和領域信
号+Psxまたは−Psxを発生する。
【0017】太陽光スポット13が、図2に示すX軸正方
向の+0.55゜〜+1.05゜またはX軸負方向の−0.55゜〜1.0
5゜の範囲に存在して、図3の(a)に示すようにエラー領
域C〜DまたはC′〜D′に達すると、△Sx=Stで
はあるが、加算値+Stまたは−Stそのものが減少し
て、St<Srとなるので、エラー領域信号処理部21よ
り、図3の(b)に示すエラー領域信号+Pexまたは−
Pexを発生する。
【0018】中心より±0.25゜を越えた場合には、飽和
領域信号+Psxまたは−Psxが出力されるので、高
速の粗追尾制御を行なって速やかにリニア捕捉領域Iに
追い込む。
【0019】中心より±0.55゜を越えた場合には、エラ
ー領域信号+Pexまたは−Pexが出力されるので、
高速の粗追尾制御を行なって速やかに飽和領域B〜Cま
たはB′〜C′に追い込む。
【0020】このように、従来の方法では、飽和領域お
よびエラー領域において制御が困難であったものを、飽
和領域信号処理部22とエラー領域信号処理部21とを設け
ることにより、粗捕捉領域として高速の粗追尾制御信号
を行なうことができる。
【0021】なお、以上の実施例においては、X軸方向
のみについて説明したが、Y軸方向についても同様に制
御することができる。
【0022】
【発明の効果】以上の実施例に基づく説明から明らかな
ように、本発明の太陽追尾センサの信号処理方法による
と、太陽光の結像スポットが4分割フォト・ダイオード
のリニア捕捉領域以外の飽和領域およびエラー領域に入
った場合、粗捕捉領域として高速の粗追尾制御信号を出
力して速やかにリニア捕捉領域Iに追い込むことがで
き、太陽光の視直径に相当するリニア捕捉領域I内にお
いては、座標位置信号を精捕捉制御信号として精追尾制
御を行なわせることができる。したがって、制御レンジ
を広くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の太陽追尾センサの信号処理方法の一実
施例を示すブロック図、
【図2】本発明における4分割フォト・ダイオード上の
太陽光の結像スポットの動きを示す説明図、
【図3】本発明および従来の方法における位置信号の出
力例(a)と、本発明の方法における位置信号の出力例
(b)を示す信号波形図、
【図4】従来の太陽追尾センサの一例を示す構成図、
【図5】従来の太陽追尾センサの信号処理方法の一例を
示すブロック図である。
【符号の説明】
11 光学系 13 太陽光結像スポット 14 4分割フォト・ダイオード 15 第1の加算器 16 第2の加算器 17 減算器 18 除算器 20 比較電圧発生部 21 エラー領域信号処理部 22 飽和領域信号処理部 23 制御信号処理ロジック部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 太陽光を光学系によりスポットに結像さ
    れる4分割のフォト・ダイオードと、4つの各フォト・
    ダイオードの出力信号からX、Y座標方向の差分信号を
    得て、この差分信号を全フォト・ダイオードの出力信号
    の加算値で除算して、X、Y座標位置信号を出力する手
    段と、前記結像したスポットがリニア捕捉領域以外の飽
    和領域およびエラー領域に入った場合に、粗捕捉領域信
    号を出力する手段とを具備することを特徴とする太陽追
    尾センサの信号処理方法。
  2. 【請求項2】 太陽光の結像スポットが4分割のフォト
    ・ダイオード上に納まっている状態の加算値を比較電圧
    とし、差分信号と加算値が等しく、かつ、加算値と比較
    電圧が等しい飽和領域時、および、差分信号と加算値が
    等しく、かつ、加算値が比較電圧より小さいエラー領域
    時において粗捕捉領域信号を出力することを特徴とする
    請求項1に記載の太陽追尾センサの信号処理方法。
JP3313042A 1991-11-02 1991-11-02 太陽追尾センサの信号処理方法 Expired - Lifetime JPH07111343B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9411036B2 (en) 2012-12-14 2016-08-09 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Light source position detection apparatus, light source tracking apparatus, control method and program

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5370465A (en) * 1976-12-03 1978-06-22 Arakawa Denki Yuugen Device for automatic correction of tracking error and detecting and separating circuit system for heavenly body*s diurnal revolution tracking device
JPS60120413A (ja) * 1983-12-01 1985-06-27 Mitsubishi Electric Corp センサの動作領域の等価的拡大方法
JPS6415109U (ja) * 1987-07-15 1989-01-25

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