JPH0575610U - Solar tracking device - Google Patents

Solar tracking device

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JPH0575610U
JPH0575610U JP7528992U JP7528992U JPH0575610U JP H0575610 U JPH0575610 U JP H0575610U JP 7528992 U JP7528992 U JP 7528992U JP 7528992 U JP7528992 U JP 7528992U JP H0575610 U JPH0575610 U JP H0575610U
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Abstract

(57)【要約】 【目的】この考案は、経年変化が少なく高い検出精度で
太陽光の位置を検出でき、もって高い精度で太陽光の追
尾を行なうことができることを目的とする。 【構成】スリット15A、15Bを通過する太陽光を水平、
垂直方向で検出するCCD・リニアセンサ14A、14B
と、上記両センサ14A、14Bの出力に基づき太陽光の水
平方向及び垂直方向における位置データを得る位置デー
タ検出回路と、水平方向におけるプリセット位置データ
及び太陽光の水平方向における位置データに基づき水平
方向駆動装置に供給するための変位量を算出する減算回
路と、垂直方向におけるプリセット位置データ及び太陽
光の垂直方向における位置データに基づき垂直方向駆動
装置に供給するための変位量を算出する減算回路とから
構成されることを特徴とする。
(57) [Abstract] [Purpose] The present invention aims to detect the position of sunlight with high detection accuracy with little change over time, and thus to track sunlight with high accuracy. [Structure] Horizontal sunlight passing through the slits 15A and 15B,
CCD / linear sensors 14A and 14B for vertical detection
And a position data detection circuit that obtains position data in the horizontal and vertical directions of sunlight based on the outputs of both sensors 14A and 14B, and a horizontal direction based on preset position data in the horizontal direction and position data in the horizontal direction of sunlight. A subtraction circuit that calculates a displacement amount to be supplied to the drive device, and a subtraction circuit that calculates a displacement amount to be supplied to the vertical direction drive device based on preset position data in the vertical direction and position data in the vertical direction of sunlight. It is characterized by being composed of.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

この考案は太陽光の位置を検出して太陽光の追尾を行なう太陽光追尾装置に係 り、特にディジタル処理により太陽光追尾を行う太陽光追尾装置に関する。 The present invention relates to a sunlight tracking device that detects the position of sunlight and tracks the sunlight, and more particularly to a solar tracking device that performs sunlight tracking by digital processing.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior Art]

太陽光追尾を行う太陽光追尾装置では太陽光の位置を検出する必要があり、こ のために太陽光位置検出装置が用いられる。従来の太陽光位置検出装置は、2個 あるいは複数個のフォトダイオード等の光センサを用い、これらのアナログ出力 を差動的に用いることにより位置検出を行なうようにしているものが主である。 ところが、この差動型検出装置はアナログ信号処理によって検出を行なっている ために、出力の低下やドリフト等、センサ素子の経年変化がかなり大きく、検出 精度が低下するという問題がある。 In the solar tracking device that performs solar tracking, it is necessary to detect the position of the sunlight, and therefore the solar position detection device is used. The conventional sunlight position detecting device mainly uses two or a plurality of photosensors such as photodiodes and detects the position by differentially using these analog outputs. However, since this differential type detection device performs detection by analog signal processing, there is a problem in that the accuracy of detection decreases as the sensor element undergoes considerable changes over time, such as output drop and drift.

【0003】 また、これらの経年変化を補正するための補正回路等を設けると全体の構成が 複雑となり、装置の価格が高価になるという問題が新たに発生する。さらに、こ のような差動型の検出装置では、太陽とセンサとの位置関係を精密に設定する必 要がある。Further, if a correction circuit for correcting these secular changes is provided, the entire configuration becomes complicated and the price of the device becomes expensive, which is a new problem. Further, in such a differential type detection device, it is necessary to precisely set the positional relationship between the sun and the sensor.

【0004】 また、従来では上記の差動型検出装置の他にPSD(Position Sensitive Dev ice )を用いたものもあるが、この場合にもアナログ信号処理により検出を行っ ているために経年変化や温度によるドリフト等の問題がある。Further, conventionally, there is a device using a PSD (Position Sensitive Dev ice) in addition to the above-mentioned differential type detection device, but in this case as well, since detection is performed by analog signal processing, there is a secular change or There is a problem such as drift due to temperature.

【0005】[0005]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

このように従来では、検出処理をアナログ的に行なうために、検出誤差が大き くなり、精度が低下するという欠点がある。 As described above, in the related art, since the detection process is performed in an analog manner, there is a drawback that the detection error becomes large and the accuracy decreases.

【0006】 この考案は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、経 年変化が少なく高い検出精度で太陽光の位置を検出でき、もって高い精度で太陽 光の追尾を行なうことができる太陽光追尾装置を提供することにある。The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to detect the position of sunlight with high detection accuracy with little change over time, and thus to track solar light with high accuracy. It is to provide a solar light tracking device capable of performing.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

この考案の太陽光追尾装置は、第1、第2の暗室を有する暗箱と、上記第1、 第2の暗室に設けられた第1、第2のスリットと、上記第1の暗室内に設置され 、上記第1のスリットを通過する太陽光を水平方向で検出する複数個の画素で構 成された第1の1次元固体撮像装置と、上記第2の暗室内に設置され、上記第2 のスリットを通過する太陽光を垂直方向で検出する複数個の画素で構成された第 2の1次元固体撮像装置と、上記第1、第2の1次元固体撮像装置の出力に基づ き太陽光の水平方向及び垂直方向における位置データを得る第1、第2の位置デ ータ検出回路と、水平方向におけるプリセット位置データ及び上記第1の位置デ ータ検出回路で得られた太陽光の水平方向における位置データに基づき、水平方 向駆動装置に供給するための変位量を算出する第1の変位量算出手段と、垂直方 向におけるプリセット位置データ及び上記第2の位置データ検出回路で得られた 太陽光の垂直方向における位置データに基づき、垂直方向駆動装置に供給するた めの変位量を算出する第2の変位量算出手段とを具備し、上記第1、第2の位置 データ検出回路のそれぞれが、上記1次元固体撮像装置の画素を順次読み出し走 査して得られる信号を所定の閾値レベルと比較することによりパルス信号を発生 する比較回路と、上記比較回路の出力パルス信号を1/2分周する分周回路と、 上記1次元固体撮像装置の読み出し信号レベルが上記閾値レベル以下のときには 上記1次元固体撮像装置から信号を読み出す際に使用される同期信号に対応した 信号を計数し、1次元固体撮像装置の読み出し信号レベルが上記閾値レベル以上 になった後は上記分周回路からの出力パルス信号を計数するカウンタ回路とから 構成されていることを特徴とする。 The solar light tracking device of this invention is installed in a dark box having first and second dark chambers, first and second slits provided in the first and second dark chambers, and in the first dark chamber. A first one-dimensional solid-state imaging device composed of a plurality of pixels for horizontally detecting sunlight passing through the first slit; and a second dark room installed in the second dark room. Second one-dimensional solid-state imaging device composed of a plurality of pixels for vertically detecting sunlight passing through the slit, and the sun based on the outputs of the first and second one-dimensional solid-state imaging devices. First and second position data detection circuits for obtaining position data in the horizontal and vertical directions of light, and preset position data in the horizontal direction and sunlight obtained by the first position data detection circuit. Based on the position data in the horizontal direction, provide it to the horizontal direction drive device. Based on the first displacement amount calculating means for calculating the displacement amount for adjusting the vertical position and the preset position data in the vertical direction and the position data in the vertical direction of the sunlight obtained by the second position data detection circuit. A second displacement amount calculation means for calculating a displacement amount to be supplied to the driving device, wherein each of the first and second position data detection circuits sequentially outputs pixels of the one-dimensional solid-state imaging device. A comparison circuit that generates a pulse signal by comparing a signal obtained by reading and scanning with a predetermined threshold level, a frequency division circuit that divides the output pulse signal of the comparison circuit by ½, and the one-dimensional solid state. When the read signal level of the image pickup device is less than or equal to the threshold level, the signal corresponding to the synchronization signal used when reading the signal from the one-dimensional solid-state image pickup device is counted to perform the one-dimensional solid-state image pickup. After the device of the readout signal level is equal to or higher than the threshold level is characterized by being composed of a counter circuit for counting an output pulse signal from the frequency divider.

【0008】[0008]

【作用】[Action]

この考案の太陽光追尾装置では、第1、第2の位置データ検出回路において、 1次元固体撮像装置の読み出し信号レベルが所定の閾値以下のときには1次元固 体撮像装置から信号を読み出す際に使用される同期信号に対応した信号をカウン タ回路で計数することによって、1次元固体撮像装置の一方端部の画素から所定 光量以上の太陽光が照射されている領域の端部までの画素の数が得られる。1次 元固体撮像装置からの読み出し信号レベルが閾値以上になった後は分周回路から のパルス信号をカウンタ回路で計数することによって、1次元固体撮像装置で所 定光量以上の太陽光が照射されている領域の中央部までの画素の数が得られる。 上記両画素の数は水平方向及び垂直方向における太陽光の位置データとなり、第 1、第2の位置データ検出回路で得られた水平方向及び垂直方向における太陽光 の位置データはプリセット位置データと共に第1、第2の変位量算出手段に供給 され、これら第1、第2の変位量算出手段で水平及び垂直方向駆動装置に供給す るための変位量が算出される。 In the solar light tracking device of the present invention, the first and second position data detection circuits are used for reading a signal from the one-dimensional solid-state imaging device when the read signal level of the one-dimensional solid-state imaging device is less than or equal to a predetermined threshold value. The number of pixels from the pixel at one end of the one-dimensional solid-state imaging device to the end of the area where sunlight of a predetermined light amount or more is radiated is obtained by counting the signal corresponding to the synchronized signal by the counter circuit. Is obtained. After the read signal level from the 1-dimensional solid-state imaging device exceeds the threshold value, the counter circuit counts the pulse signals from the frequency dividing circuit to irradiate the 1-dimensional solid-state imaging device with more than the predetermined amount of sunlight. The number of pixels up to the center of the displayed area is obtained. The number of both pixels is the position data of sunlight in the horizontal and vertical directions, and the position data of sunlight in the horizontal and vertical directions obtained by the first and second position data detection circuits is the same as the preset position data. The displacement amounts are supplied to the first and second displacement amount calculation means, and the displacement amounts to be supplied to the horizontal and vertical direction drive devices are calculated by these first and second displacement amount calculation means.

【0009】[0009]

【実施例】【Example】

以下、図面を参照してこの考案を説明する。 The present invention will be described below with reference to the drawings.

【0010】 まず、この考案の実施例の説明の前に原理を説明する。図4はこの考案に係る 太陽光追尾装置の原理を説明するための図である。図において、14は複数の画素 SCが一列に配列された1次元センサ、16はスリット板である。ここで、スリッ ト板16を介して太陽光18をセンサ14に照射する。このとき、スリット板16のスリ ット幅をS、太陽光18の入射角度をθ、スリット板16とセンサ14の受光面との間 の距離をd、太陽の視角をα(視点から見た太陽の見掛け上の大きさであり、通 常約0.54°)、センサ上での感光幅をb、センサ14の画素数をN、スリット板16 のスリット中心をC、スリット中心Cのセンサ上への正射影をC′、スリットよ り入射された太陽光のセンサ上の中心をCsとした場合の、センサ上での感光幅 bは次の式で与えられる。ただしこのとき、スリット端における回析効果は無視 している。 b=S+d[ cot{θ−(α/2)}− cot{θ+(α/2)] =S+d・ sinα/[ sin{θ−(α/2)}・ sin{θ+(α/2)] … 1First, the principle will be described before the description of the embodiments of the present invention. FIG. 4 is a diagram for explaining the principle of the solar light tracking device according to the present invention. In the figure, 14 is a one-dimensional sensor in which a plurality of pixels SC are arranged in a line, and 16 is a slit plate. Here, the sensor 14 is irradiated with the sunlight 18 through the slit plate 16. At this time, the slit width of the slit plate 16 is S, the incident angle of the sunlight 18 is θ, the distance between the slit plate 16 and the light receiving surface of the sensor 14 is d, and the viewing angle of the sun is α (viewed from the viewpoint). It is the apparent size of the sun, usually about 0.54 °), the photosensitive width on the sensor is b, the number of pixels of the sensor 14 is N, the slit center of the slit plate 16 is C, the slit center C is on the sensor. The photosensitive width b on the sensor is given by the following equation, where C'is the orthogonal projection of C and Cs is the center of the sunlight incident from the slit on the sensor. However, at this time, the diffraction effect at the slit edge is ignored. b = S + d [cot {θ− (α / 2)} − cot {θ + (α / 2)] = S + d · sinα / [sin {θ− (α / 2)} · sin {θ + (α / 2)] … 1

【0011】 上記1式から明らかなように、感光幅bはスリット幅S及び太陽光の視角αと の関数になり、ある程度の幅(プラトー)を持ったピークになる。ただし、この 幅はスリット端における回析効果による計算値よりも十分に大きい。そして、上 記感光幅bの中心であるセンサ中心Csを検出すればC′とCsとの間の距離を 求めることができ、さらにこの距離と距離dとの関係から太陽光の入射角度θを 求めることができる。そして、このような角度θの検出手段を水平方向並びに垂 直方向にそれぞれ設けることにより太陽光の位置を検出することができる。 次にこの考案の太陽光追尾装置の一実施例を説明する。As is clear from the above formula 1, the photosensitive width b is a function of the slit width S and the viewing angle α of sunlight, and has a peak having a certain width (plateau). However, this width is sufficiently larger than the value calculated by the diffraction effect at the slit edge. Then, by detecting the sensor center Cs, which is the center of the above-mentioned photosensitive width b, the distance between C ′ and Cs can be obtained, and the incident angle θ of sunlight can be determined from the relationship between this distance and the distance d. You can ask. The position of the sunlight can be detected by providing the detecting means for such an angle θ in the horizontal direction and the vertical direction, respectively. Next, an embodiment of the solar light tracking device of the present invention will be described.

【0012】 図3はこの考案に係る太陽光追尾装置で使用される太陽光位置検出装置全体の 外観形状を示すものであり、図3の(a)は斜視図、(b)は正面図、(c)は この太陽光位置検出装置の上部を開放して示す上面図である。3A and 3B show the external appearance of the entire sunlight position detecting device used in the solar light tracking device according to the present invention. FIG. 3A is a perspective view, FIG. (C) is a top view which shows the upper part of this sunlight position detection apparatus open.

【0013】 図において、10は暗箱である。この暗箱10内には仕切り板11で仕切られた暗室 12が設けられている。さらにこの暗室12はセパレータ13により12Aと12Bの二つ の室に分けられており、一方の室12A内の仕切り板11上には、太陽光を水平方向 (X方向)で検出するために、複数の画素を一列に配列して構成された1次元固 体撮像装置、例えばCCD・リニアセンサ14Aが設置されている。同様に、他方 の室12B内の仕切り板11上には、太陽光を垂直方向(Z方向)で検出するための CCD・リニアセンサ14Bが設置されている。In the figure, 10 is a dark box. Inside the dark box 10, a dark room 12 partitioned by a partition plate 11 is provided. Furthermore, this dark chamber 12 is divided into two chambers 12A and 12B by a separator 13, and in order to detect sunlight in the horizontal direction (X direction) on the partition plate 11 in one chamber 12A, A one-dimensional solid-state imaging device, for example, a CCD / linear sensor 14A, which is configured by arranging a plurality of pixels in a line, is installed. Similarly, a CCD linear sensor 14B for detecting sunlight in the vertical direction (Z direction) is installed on the partition plate 11 in the other chamber 12B.

【0014】 上記暗室12の前方には、図3の(b)に図示するように、上記X方向センサ14 Aの画素配列と直交する方向に延長されたX方向スリット15A及び上記Z方向セ ンサ14Bの画素配列と直交する方向に延長されたZ方向スリット15Bが設けられ たスリット板16が配置されており、さらにこのスリット板16の前方には熱線反射 ガラスもしくは熱線吸収ガラス等からなる減光用フィルタ17が配置されている。 そして、太陽光位置検出の際には、この暗箱10の正面が太陽光に対向するように 設置される。In front of the dark room 12, as shown in FIG. 3B, an X-direction slit 15A and a Z-direction sensor 15A extending in a direction orthogonal to the pixel array of the X-direction sensor 14A are provided. A slit plate 16 provided with a Z-direction slit 15B extending in a direction orthogonal to the 14B pixel array is arranged, and in front of this slit plate 16, a light attenuation glass made of a heat ray reflecting glass or a heat ray absorbing glass or the like. Filter 17 is arranged. Then, when detecting the sunlight position, the front of the dark box 10 is installed so as to face the sunlight.

【0015】 図1は上記X方向センサ14AもしくはZ方向センサ14Bで得られる信号の処理 を行なう電気回路の構成を示す回路図であり、図2はそのタイミングチャートで ある。なお、この電気回路はX、Z方向センサ共に同じ構成であるため、以下、 その一方の回路のみについて説明を行なう。FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an electric circuit for processing a signal obtained by the X-direction sensor 14A or the Z-direction sensor 14B, and FIG. 2 is a timing chart thereof. Since this electric circuit has the same configuration for both the X and Z direction sensors, only one of the circuits will be described below.

【0016】 センサ14は、図2に示すようなタイミングのトランスファ・パルスφT、リセ ット・パルスφRと2相のシフト・パルスφA、φB及びそれらの反転パルス/ φA、/φB(ただし、図2では反転パルス/φA、/φBは図示せず)で駆動 される。すなわち、センサ14はトランスファ・パルスφTが供給された後に2相 のシフト・パルスφA、φB及びそれらの反転パルス/φA、/φBに同期して 各画素の信号を順次読み出し、読み出しが終了した画素の信号をリセット・パル スφRに基づいてリセットする。これにより、センサ14からは図2に示すように 、太陽光の照射光量に対応した電圧信号SOが各画素毎に順次出力される。すな わち、センサ14から出力される電圧信号SOは、各画素毎に太陽光レベルに対応 した電圧を持つ櫛形信号となっている。The sensor 14 includes a transfer pulse φT, a reset pulse φR, two-phase shift pulses φA and φB, and their inversion pulses / φA and / φB (however, as shown in FIG. 2). In 2, the inversion pulses / φA and / φB are driven by not shown. That is, the sensor 14 sequentially reads the signals of each pixel in synchronization with the two-phase shift pulses φA and φB and their inversion pulses / φA and / φB after the transfer pulse φT is supplied, and the pixels for which reading has been completed Signal is reset based on the reset pulse φR. As a result, as shown in FIG. 2, the sensor 14 sequentially outputs the voltage signal SO corresponding to the irradiation light amount of sunlight for each pixel. That is, the voltage signal SO output from the sensor 14 is a comb signal having a voltage corresponding to the sunlight level for each pixel.

【0017】 上記信号SOは所定の閾値電圧が与えられているコンパレータ21に供給される 。コンパレータ21は上記信号SOのレベルが閾値Vthのレベルよりも高いときに のみ“1”レベル信号を出力する。このため、コンパレータ21からは図2に示す ように、信号SOがVthレベル以上のときにパルス状の信号COが出力される。The signal SO is supplied to the comparator 21, which is given a predetermined threshold voltage. The comparator 21 outputs the "1" level signal only when the level of the signal SO is higher than the level of the threshold value Vth. Therefore, as shown in FIG. 2, the comparator 21 outputs a pulsed signal CO when the signal SO is equal to or higher than the Vth level.

【0018】 コンパレータ21からの信号COは分周回路22及び信号検出回路23に供給される 。分周回路22は上記信号COを1/2分周して図2に示すような信号φaをディ ジタルマルチプレクサ24に一方入力として供給する。信号検出回路23は上記信号 COが始めて“1”レベルに立上がるタイミングで“1”レベルとなるような検 出信号φDを発生する。The signal CO from the comparator 21 is supplied to the frequency dividing circuit 22 and the signal detecting circuit 23. The frequency dividing circuit 22 divides the signal CO by 1/2 and supplies the signal .phi.a as shown in FIG. 2 to the digital multiplexer 24 as one input. The signal detection circuit 23 generates the detection signal φD which becomes the "1" level at the timing when the signal CO rises to the "1" level for the first time.

【0019】 上記ディジタルマルチプレクサ24の他方入力には、上記リセット・パルスφR の反転パルス/φR及びトランスファ・パルスφTの反転パルス/φTの論理和 信号/φR・/φTが供給される。そして、マルチプレクサ24には選択制御信号 として上記信号φDが供給され、マルチプレクサ24はこの信号φDが“0”レベ ルのときに信号/φR・/φTを選択し、信号φDが“1”レベルのときは信号 φaを選択する。The other input of the digital multiplexer 24 is supplied with the OR pulse / φR of the reset pulse φR and the inverted pulse / φT of the transfer pulse φT / φR · / φT. The signal φD is supplied to the multiplexer 24 as a selection control signal, and the multiplexer 24 selects the signal / φR / φT when the signal φD is at “0” level, and the signal φD is at “1” level. In this case, the signal φa is selected.

【0020】 マルチプレクサ24からの選択出力φciはカウンタ回路25で計数される。このカ ウンタ回路25はリセット・パルスφSRに基づき所定の周期でリセットされる。 また、その計数出力Nclはラッチ回路26に供給される。The selection output φci from the multiplexer 24 is counted by the counter circuit 25. The counter circuit 25 is reset at a predetermined cycle based on the reset pulse φSR. The count output Ncl is supplied to the latch circuit 26.

【0021】 上記ラッチ回路26には、カウンタ回路25の計数出力Nclの他に検出信号φDが 供給され、ラッチ・パルスφLに基づきこれらをラッチする。ラッチ回路26でラ ッチされた計数値Nclは演算回路27に供給される。演算回路27はラッチ回路26か らの計数値Nclと、予め与えられている各種値とから、その方向(X方向もしく はZ方向)における太陽光の入射角度θを算出する。The detection signal φD is supplied to the latch circuit 26 in addition to the count output Ncl of the counter circuit 25, and these are latched based on the latch pulse φL. The count value Ncl latched by the latch circuit 26 is supplied to the arithmetic circuit 27. The arithmetic circuit 27 calculates the incident angle θ of the sunlight in the direction (X direction or Z direction) from the count value Ncl from the latch circuit 26 and various values given in advance.

【0022】 ここで、センサ14から読み出される各画素の電圧信号SOが閾値電圧(Vthレ ベル)よりも低い場合、カウンタ回路25の入力としてセンサ14の各画素に対応し た同期信号/φR・/φTが供給される。このため、この期間ではカウンタ回路 25は、センサ14の一方端部の画素から所定光量以上(電圧レベルVthに対応)の 太陽光が照射されている領域の端部までの画素の数を計数することになる。また 、信号SOが閾値電圧レベルよりも高くなると、カウンタ回路25の入力としてφ aが供給される。この信号φaは各画素に対応して出力される上記信号SOの1 /2分周信号となっているため、この期間ではカウンタ回路25は、センサ14で所 定光量以上の太陽光が照射されている領域の端部の画素からその中央部の画素ま での数を計数することになる。Here, when the voltage signal SO of each pixel read from the sensor 14 is lower than the threshold voltage (Vth level), the synchronization signal / φR · corresponding to each pixel of the sensor 14 is input to the counter circuit 25. / ΦT is supplied. For this reason, in this period, the counter circuit 25 counts the number of pixels from the pixel at one end of the sensor 14 to the end of the region where sunlight having a predetermined light amount or more (corresponding to the voltage level Vth) is irradiated. It will be. Further, when the signal SO becomes higher than the threshold voltage level, φ a is supplied as the input of the counter circuit 25. Since this signal φa is a 1/2 frequency-divided signal of the signal SO output corresponding to each pixel, the counter circuit 25 is illuminated by the sensor 14 with more sunlight than the predetermined amount of light during this period. The number of pixels from the edge pixel to the central pixel of the area is counted.

【0023】 従って、カウンタ回路25の計数値Nclは、センサ14の端部から所定光量以上の 太陽光が照射されている領域の中央部までの画素の数に対応したものとなる。す なわち、前記図4の原理図においてセンサ14のA側の端部に位置する画素の番号 をna、閾値電圧レベルVthを越える最後の画素の番号をnbとすれば、Nclは 次の式で与えられる。 Ncl=na−1+{(na+nb+1)/2} … 2Therefore, the count value Ncl of the counter circuit 25 corresponds to the number of pixels from the end portion of the sensor 14 to the central portion of the area where sunlight having a predetermined light amount or more is irradiated. That is, if the number of the pixel located at the end of the sensor 14 on the A side in the principle diagram of FIG. 4 is na and the number of the last pixel exceeding the threshold voltage level Vth is nb, Ncl is given by the following equation. Given in. Ncl = na-1 + {(na + nb + 1) / 2} ... 2

【0024】 この式で与えられる値Nclは前記図4中の画素Csの番号である。そして、こ の値はスリット15から入射された太陽光のセンサ14上での中央の値となり、スリ ット15の幅には影響されない。The value Ncl given by this equation is the number of the pixel Cs in FIG. This value is the center value of the sunlight incident on the slit 15 on the sensor 14, and is not affected by the width of the slit 15.

【0025】 また、演算回路27には前記図4中における距離d(スリット板とセンサの受光 面との間の距離)、センサ1画素分の幅a及びスリット中心Cのセンサ上への正 射影に対応した位置の画素C′の番号Nc′が予め与えられている。 ところで、上記d、a、Ncl、Nc′及び太陽光の入射角度θには、d tanθ =(Ncl−Nc′)のような関係がある。 従って、演算回路27は上記関係から導き出される次の3式の関係に基づき、入 射角度θを算出する。 θ= tan-1(a/d)(Ncl−Nc) … 3Further, the arithmetic circuit 27 has a distance d (distance between the slit plate and the light receiving surface of the sensor) in FIG. 4, a width a of one pixel of the sensor, and a projection of the slit center C on the sensor. The number Nc 'of the pixel C'at the position corresponding to is given in advance. By the way, the above d, a, Ncl, Nc ′ and the incident angle θ of sunlight have a relationship such as d tan θ = (Ncl−Nc ′). Therefore, the arithmetic circuit 27 calculates the incident angle θ on the basis of the following three expressions derived from the above relationship. θ = tan -1 (a / d) (Ncl-Nc) ... 3

【0026】 また、信号検出回路23からの出力φDにより、晴天、曇天の区別、太陽光の有 無の検出が行なえる。すなわち、前記スリット15から入射した光は太陽からの直 接光と散乱光とが混ざり合ったものとなっている。そして、直接光成分が多い場 合にはセンサ出力に大きなピークが生じる。図5の(a)、(b)、(c)は晴 天時、日の入りもしくは日の出の時、曇天時(ここでいう曇天時とは太陽からの 直接光がなく散乱光成分のみが入射されるときをいうものとする)それぞれの場 合のセンサ出力波形を示す図である。なお、図5中のeは散乱光成分である。従 って、所定の閾値電圧レベルVthをコンパレータ21で設定しておき、信号検出回 路23からの信号φDが“1”レベルに立上がれば、晴天もしくは日の入り、日の 出のいずれかであると判断でき、他方、信号φDが“1”レベルに立上がらず、 “0”レベルのままであれば曇天であると判断できる。Further, the output φD from the signal detection circuit 23 enables distinction between fine weather and cloudy weather and detection of the presence or absence of sunlight. That is, the light incident from the slit 15 is a mixture of direct light from the sun and scattered light. When there are many direct light components, a large peak appears in the sensor output. (A), (b), and (c) of FIG. 5 are fine weather, sunset or sunrise, and cloudy weather (the cloudy weather here means that there is no direct light from the sun and only scattered light components are incident. It is a figure which shows the sensor output waveform in each case. In addition, e in FIG. 5 is a scattered light component. Therefore, if a predetermined threshold voltage level Vth is set by the comparator 21 and the signal φD from the signal detection circuit 23 rises to the "1" level, it means that it is either fine weather, sunset, or sunset. On the other hand, if the signal φD does not rise to the “1” level and remains at the “0” level, it can be determined that it is cloudy.

【0027】 この太陽光位置検出装置では、角度θの検出手段が水平方向用と垂直方向用の 二系統設けられているので、両手段における検出角度θにより太陽光の位置の認 識を行なうことができる。 なお、この実施例における最小計測可能角度θmin はNc′付近では次の式で 与えられる。 θmin = tan-1(a/d) … 4In this sunlight position detecting device, since the detecting means for the angle θ is provided in two systems, one for the horizontal direction and the other for the vertical direction, it is necessary to recognize the position of the sunlight based on the detected angle θ in both means. You can The minimum measurable angle θ min in this embodiment is given by the following equation near Nc ′. θ min = tan -1 (a / d) ... 4

【0028】 また、計測可能範囲は、 tan-1(a/d)(1−Nc′)〜 tan-1(a/d) (N−Nc′)で与えられる。特にNc′がセンサ中央にある場合にはおおよそ ± tan-1(a/2d)Nになる。 すなわち、N、aを一定とすると、dを適切に設定することにより、最小計測 可能角度及び計測可能範囲を定めることができる。The measurable range is given by tan −1 (a / d) (1-Nc ′) to tan −1 (a / d) (N−Nc ′). Especially when Nc 'is in the center of the sensor, it becomes approximately ± tan -1 (a / 2d) N. That is, when N and a are constant, the minimum measurable angle and measurable range can be determined by appropriately setting d.

【0029】 図6はスリットの長さ方向の断面図である。センサ14の垂直方向での感度は、 スリットの長さをlとすればlとdに依存する。また、スリットの中心にセンサ 14が置かれると、計測可能範囲はセンサの垂直方向に対して約± tan-1(l/2 d)の範囲であり、lの設定により範囲を自由に調整することができる。FIG. 6 is a sectional view in the length direction of the slit. The vertical sensitivity of the sensor 14 depends on l and d, where l is the length of the slit. When the sensor 14 is placed at the center of the slit, the measurable range is about ± tan -1 (l / 2 d) with respect to the vertical direction of the sensor, and the range can be freely adjusted by setting l. be able to.

【0030】 このように上記構成でなる太陽光位置検出装置では、コンパレータ21以降の信 号処理をディジタル的に行なうために、従来のように全てアナログ的に処理を行 なう場合に比較して経年変化が少なく、かつ誤差が小さくなり、これにより検出 精度の向上を図ることができる。As described above, in the sunlight position detecting device having the above-described configuration, since the signal processing after the comparator 21 is digitally performed, compared with the conventional case where all analog processing is performed. The secular change is small and the error is small, which can improve the detection accuracy.

【0031】 次に上記構成でなる太陽光位置検出装置を使用したこの考案の太陽光追尾装置 の実施例について説明する。図7はこの太陽光追尾装置の一部分の構成を示すブ ロック図である。上記太陽光位置検出装置で得られたX方向での太陽光の角度θ に基づく位置データは減算回路31に一方入力として供給される。この減算回路31 には他方入力としてプリセット位置データが供給される。そして、この減算回路 31で計算されたX方向変位量が図示しないX軸駆動装置に供給される。同様に、 上記太陽光位置検出装置で得られたZ方向での太陽光の角度θに基づく位置デー タが一方入力として、プリセット位置データが他方入力として減算回路32に供給 される。そして、この減算回路32で計算されたZ方向変位量が図示しないZ軸駆 動装置に供給される。このようにして、プリセット位置データと現在位置データ との差に基づいて駆動装置の動作を制御することによって、太陽光はセンサのプ リセット位置データで決められた位置に入射することになり、太陽光追尾が実現 される。Next, an embodiment of the solar light tracking device of the present invention using the solar light position detecting device having the above-mentioned configuration will be described. FIG. 7 is a block diagram showing a partial configuration of the solar light tracking device. The position data based on the angle θ 1 of sunlight in the X direction obtained by the sunlight position detecting device is supplied to the subtraction circuit 31 as one input. The subtraction circuit 31 is supplied with preset position data as the other input. Then, the X-direction displacement amount calculated by the subtraction circuit 31 is supplied to an X-axis drive device (not shown). Similarly, the position data based on the angle θ of the sunlight in the Z direction obtained by the sunlight position detecting device is supplied to the subtraction circuit 32 as one input and the preset position data as the other input. Then, the Z-direction displacement amount calculated by the subtraction circuit 32 is supplied to a Z-axis drive device (not shown). In this way, by controlling the operation of the drive unit based on the difference between the preset position data and the current position data, sunlight will enter the position determined by the preset position data of the sensor, Optical tracking is realized.

【0032】 この追尾動作は、ディジタル的な数値演算処理のみで制御されるので、アナロ グ値に基づいて動作が制御されるのに比べ、ドリフトなどのあいまいさが解消さ れる。また、センサと太陽との相関的な位置関係もプリセット位置データで定ま るので、位置合わせ等の複雑な調整が不要である。また、プリセット位置データ と現在位置データとの差に基づいて動作する駆動装置に位置エンコーダを設けれ ば太陽の絶対位置を検出することができる。さらに、センサを固定しておけば数 値演算処理により、センサ計測可能範囲内で太陽の絶対位置を算出することがで きる。さらにまた、センサの前面にレンズ等を配置すればより広範囲な計測が可 能となる。Since this tracking operation is controlled only by digital numerical calculation processing, ambiguity such as drift is eliminated as compared with the case where the operation is controlled based on the analog value. Moreover, since the relative positional relationship between the sensor and the sun is also determined by the preset position data, complicated adjustments such as alignment are unnecessary. Further, if a position encoder is provided in the drive device that operates based on the difference between the preset position data and the current position data, the absolute position of the sun can be detected. Furthermore, if the sensor is fixed, the absolute position of the sun can be calculated within the sensor measurable range by a numerical value calculation process. Furthermore, if a lens or the like is placed in front of the sensor, a wider range of measurement becomes possible.

【0033】 なお、この考案は上記実施例に限定されるものではなく種々の変形が可能であ ることはいうまでもない。例えば、上記実施例ではセンサ14がCCD・リニアセ ンサである場合について説明したが、これはMOS型等、CCDセンサと同様な 作用を行なうラインセンサを使用するようにしてもよい。It is needless to say that the present invention is not limited to the above embodiment and various modifications can be made. For example, in the above-mentioned embodiment, the case where the sensor 14 is a CCD / linear sensor has been described, but a line sensor having the same operation as a CCD sensor such as a MOS type may be used.

【0034】[0034]

【考案の効果】[Effect of the device]

以上説明したように、この考案によれば、経年変化が少なく高い検出精度で太 陽光の位置を検出でき、もって高い精度で太陽光の追尾を行なうことができる太 陽光追尾装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a sunlight tracking device capable of detecting the position of sunlight with high detection accuracy with little change over time and capable of tracking sunlight with high accuracy. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この考案の太陽光追尾装置で使用される太陽光
位置検出装置の電気回路の構成を示す回路図。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an electric circuit of a sunlight position detecting device used in the sunlight tracking device of the present invention.

【図2】図1の電気回路のタイミングチャート。FIG. 2 is a timing chart of the electric circuit of FIG.

【図3】上記太陽光位置検出装置全体の外観形状を示
し、(a)は斜視図、(b)は正面図、(c)は上部を
開放して示す上面図。
3A and 3B are external views of the sunlight position detecting device, wherein FIG. 3A is a perspective view, FIG. 3B is a front view, and FIG.

【図4】この考案に係る太陽光追尾装置の原理を説明す
るための図。
FIG. 4 is a diagram for explaining the principle of the solar light tracking device according to the present invention.

【図5】図1の電気回路のセンサ出力波形を示し、
(a)は晴天時における波形図、(b)は日の入りもし
くは日の出の時における波形図、(c)は曇天時におけ
る波形図。
5 shows a sensor output waveform of the electric circuit of FIG.
(A) is a waveform diagram at the time of fine weather, (b) is a waveform diagram at the time of sunset or sunrise, (c) is a waveform diagram at the time of cloudy weather.

【図6】上記太陽光位置検出装置におけるスリットとセ
ンサとの関係を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a slit and a sensor in the sunlight position detecting device.

【図7】この考案の太陽光追尾装置の一部構成を示すブ
ロック図。
FIG. 7 is a block diagram showing a partial configuration of the solar light tracking device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…暗箱、14…CCD・リニアセンサ、15…スリット、
21…コンパレータ、22…分周回路、23…信号検出回路、
24…ディジタルマルチプレクサ、25…カウンタ回路、26
…ラッチ回路、27…演算回路、31,32…減算回路。
10 ... dark box, 14 ... CCD / linear sensor, 15 ... slit,
21 ... Comparator, 22 ... Frequency divider circuit, 23 ... Signal detection circuit,
24 ... Digital multiplexer, 25 ... Counter circuit, 26
... Latch circuit, 27 ... Arithmetic circuit, 31, 32 ... Subtraction circuit.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】 第1、第2の暗室を有する暗箱と、 上記第1、第2の暗室に設けられた第1、第2のスリッ
トと、 上記第1の暗室内に設置され、上記第1のスリットを通
過する太陽光を水平方向で検出する複数個の画素で構成
された第1の1次元固体撮像装置と、 上記第2の暗室内に設置され、上記第2のスリットを通
過する太陽光を垂直方向で検出する複数個の画素で構成
された第2の1次元固体撮像装置と、 上記第1、第2の1次元固体撮像装置の出力に基づき太
陽光の水平方向及び垂直方向における位置データを得る
第1、第2の位置データ検出回路と、 水平方向におけるプリセット位置データ及び上記第1の
位置データ検出回路で得られた太陽光の水平方向におけ
る位置データに基づき、水平方向駆動装置に供給するた
めの変位量を算出する第1の変位量算出手段と、 垂直方向におけるプリセット位置データ及び上記第2の
位置データ検出回路で得られた太陽光の垂直方向におけ
る位置データに基づき、垂直方向駆動装置に供給するた
めの変位量を算出する第2の変位量算出手段とを具備
し、 上記第1、第2の位置データ検出回路のそれぞれが、 上記1次元固体撮像装置の画素を順次読み出し走査して
得られる信号を所定の閾値レベルと比較することにより
パルス信号を発生する比較回路と、 上記比較回路の出力パルス信号を1/2分周する分周回
路と、 上記1次元固体撮像装置の読み出し信号レベルが上記閾
値レベル以下のときには上記1次元固体撮像装置から信
号を読み出す際に使用される同期信号に対応した信号を
計数し、1次元固体撮像装置の読み出し信号レベルが上
記閾値レベル以上になった後は上記分周回路からの出力
パルス信号を計数するカウンタ回路とから構成されてい
ることを特徴とする太陽光追尾装置。
1. A dark box having first and second dark chambers, first and second slits provided in the first and second dark chambers, and a dark box installed in the first dark chamber. A first one-dimensional solid-state imaging device including a plurality of pixels that horizontally detect sunlight passing through one slit, and is installed in the second dark room, and passes through the second slit. A second one-dimensional solid-state imaging device including a plurality of pixels for detecting sunlight in the vertical direction, and horizontal and vertical directions of the sunlight based on the outputs of the first and second one-dimensional solid-state imaging devices. First and second position data detection circuits for obtaining position data in the horizontal direction, and horizontal drive based on preset position data in the horizontal direction and position data in the horizontal direction of sunlight obtained by the first position data detection circuit. Displacement amount to supply to the device First displacement amount calculating means for calculating, and vertical position data for the sunlight based on the preset position data in the vertical direction and the position data in the vertical direction of the sunlight obtained by the second position data detection circuit. A second displacement amount calculating means for calculating a displacement amount, wherein each of the first and second position data detection circuits reads a signal obtained by sequentially reading and scanning pixels of the one-dimensional solid-state imaging device. A comparison circuit that generates a pulse signal by comparing with a predetermined threshold level, a frequency division circuit that divides the output pulse signal of the comparison circuit into 1/2, and a read-out signal level of the one-dimensional solid-state imaging device is the threshold value. When the level is lower than the level, the signal corresponding to the synchronization signal used when reading the signal from the one-dimensional solid-state imaging device is counted, and the read signal level of the one-dimensional solid-state imaging device is counted. A solar tracking device comprising: a counter circuit that counts the output pulse signal from the frequency divider circuit after the bell becomes equal to or higher than the threshold level.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109542129A (en) * 2018-12-13 2019-03-29 沈阳佳晔能源科技股份有限公司 A kind of photovoltaic two dimension braking tracking control system
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