JPH0650725Y2 - Solar tracking device - Google Patents

Solar tracking device

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JPH0650725Y2
JPH0650725Y2 JP7528992U JP7528992U JPH0650725Y2 JP H0650725 Y2 JPH0650725 Y2 JP H0650725Y2 JP 7528992 U JP7528992 U JP 7528992U JP 7528992 U JP7528992 U JP 7528992U JP H0650725 Y2 JPH0650725 Y2 JP H0650725Y2
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sunlight
signal
state imaging
dimensional solid
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太郎 岡本
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  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sunlight tracking device for detecting the position of sunlight and tracking the sunlight, and more particularly to a sunlight tracking device for tracking the sunlight by digital processing.

【0002】[0002]

【従来の技術】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。
2. Description of the Related Art In a sunlight tracking device for tracking sunlight, it is necessary to detect the position of sunlight, and a sunlight position detecting device is used for this purpose. 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 apparatus performs detection by analog signal processing, there is a problem that the sensor element undergoes a considerable change over time, such as a decrease in output and drift, and detection accuracy decreases.

【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 or the like for correcting these secular changes is provided, the whole structure becomes complicated and the price of the apparatus 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 Device )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 Device) in addition to the above-mentioned differential type detecting device, but in this case as well, since detection is performed by analog signal processing, secular change and temperature There are problems such as drift.

【0005】[0005]

【考案が解決しようとする課題】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。
[Problems to be solved by the invention] As described above,
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 sunlight with high accuracy. It is to provide a solar tracking device that can perform.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】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。
A solar light tracking device according to the present invention comprises a dark box having first and second dark chambers, and first and second slits provided in the first and second dark chambers. A first one-dimensional solid-state imaging device, which is installed in the first dark room and includes a plurality of pixels for horizontally detecting sunlight passing through the first slit; A second one-dimensional solid-state imaging device that is installed in a room and includes a plurality of pixels that vertically detect sunlight passing through the second slit, and 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 sunlight based on the output of the device, preset position data in the horizontal direction, and the sun obtained by the first position data detection circuit. Based on horizontal position data of light First displacement amount calculating means for calculating a displacement amount to be supplied to the horizontal drive device, preset position data in the vertical direction, and position data of the sunlight in the vertical direction obtained by the second position data detection circuit. And a second displacement amount calculating means for calculating a displacement amount to be supplied to the vertical direction driving device based on the above, wherein each of the first and second position data detection circuits is the one-dimensional solid-state imaging device. Of the pixels, the signal obtained by sequentially reading and scanning the pixels is compared with a predetermined threshold level to generate a pulse signal, a divider circuit that divides the output pulse signal of the comparator circuit by ½, When the read signal level of the one-dimensional solid-state imaging 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 imaging device is counted. , Readout signal level of the one-dimensional solid-state imaging device is characterized in that once they become equal to or greater than the threshold value level is composed of a counter circuit for counting an output pulse signal from the frequency divider.

【0008】[0008]

【作用】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 tracking device of the present invention, when the signal read from the one-dimensional solid-state image pickup device is below the predetermined threshold in the first and second position data detection circuits, the signal is read from the one-dimensional solid-state image pickup device. The counter circuit counts the signal corresponding to the synchronization signal used for the pixel count from the pixel at one end of the one-dimensional solid-state imaging device to the end of the region irradiated with sunlight of a predetermined light amount or more. You get a number. After the read signal level from the one-dimensional solid-state imaging device becomes equal to or higher than the threshold value, the counter circuit counts the pulse signal from the frequency dividing circuit, so that the one-dimensional solid-state imaging device is irradiated with the predetermined amount of sunlight or more. The number of pixels up to the center of the existing area can be obtained. The number of both pixels becomes the position data of the sunlight in the horizontal direction and the vertical direction, and the position data of the sunlight in the horizontal direction and the vertical direction obtained by the first and second position data detection circuits are combined with 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】以下、図面を参照してこの考案を説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The 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)] … 1
First, the principle will be described before the description of the embodiment 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, sunlight 18 is applied to the sensor 14 via 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 (the sun viewed from the viewpoint). Apparent size, 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, and the slit center C
The photosensitive width b on the sensor is given by the following equation, where C'is the orthogonal projection of the image on the sensor 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 · sin α / [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 equation 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 photosensitive width b, the distance between C ′ and Cs can be obtained, and the incident angle θ of sunlight is obtained from the relationship between this distance and the distance d. be able to. 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 appearance of the entire sunlight position detecting device used in the sunlight tracking device according to the present invention. FIG. 3A is a perspective view and FIG. 3B is a front view.
(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CC
D・リニアセンサ14Bが設置されている。
In the figure, 10 is a dark box. This dark box 10
A dark room 12 partitioned by a partition plate 11 is provided inside. Furthermore, this dark room 12 has 12A and 12B by the separator 13.
It is divided into two chambers, and a plurality of pixels are arranged in a line on the partition plate 11 in one chamber 12A in order to detect sunlight in the horizontal direction (X direction). A one-dimensional solid-state imaging device, for example, a CCD / linear sensor 14A is installed. Similarly, a CC for detecting sunlight in the vertical direction (Z direction) is provided on the partition plate 11 in the other chamber 12B.
D / Linear sensor 14B is installed.

【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14A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, there are an X-direction slit 15A and a Z-direction sensor 14B extending in a direction orthogonal to the pixel array of the X-direction sensor 14A. Z extended in the direction orthogonal to the pixel array
A slit plate 16 provided with a directional slit 15B is arranged, and in front of the slit plate 16 a filter for dimming made of heat ray reflecting glass, heat ray absorbing glass or the like.
17 are 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 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/φ
A、/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, in FIG. 2, they are shown in FIG. 2). Inversion pulse / φ
A and / φB are driven by (not shown). That is, the sensor 14 is supplied with the transfer pulse φT and then the two-phase shift pulses φA and φB and their inversion pulses /
The signals of each pixel are sequentially read out in synchronization with φA and / φB,
Reset pulse φR for the signal of the pixel that has finished reading
Reset based on. 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. Ie the sensor
The voltage signal SO output from 14 is a comb-shaped 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 a frequency divider circuit.
22 and the signal detection circuit 23. The frequency divider circuit 22 frequency-divides the signal CO by half and supplies the signal .phi.a as shown in FIG. 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 an inverted pulse / φR of the reset pulse φR.
Also, an inverted pulse of the transfer pulse φT / OR signal / φR · / φT of φT is supplied. Then, 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 when the signal φD is at “1” level. Selects the signal φa.

【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 in 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 latch circuit 26 is supplied with the detection signal φD in addition to the count output Ncl of the counter circuit 25, and latches
These are latched based on the pulse φL. Latch circuit 26
The count value Ncl latched by 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φa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 synchronizing signal / φR · / φT corresponding to each pixel of the sensor 14 is input to the counter circuit 25. 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 the predetermined amount of light or more (corresponding to the voltage level Vth) of sunlight is irradiated. It will be. Further, when the signal SO becomes higher than the threshold voltage level, φa is supplied as an input to the counter circuit 25. Since this signal φa is a 1/2 frequency-divided signal of the signal SO output corresponding to each pixel, in this period, the counter circuit 25 causes the sensor 14 to irradiate sunlight with a predetermined light amount or more. The number of pixels from the pixel at the end of the existing area to the pixel at the center 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} … 2
Therefore, the count value Ncl of the counter circuit 25 is
The number corresponds to the number of pixels from the end of the sensor 14 to the center of the area irradiated with sunlight having a predetermined light amount or more. That is, in the principle diagram of FIG.
If the number of the pixel located at the end on the side is na and the number of the last pixel exceeding the threshold voltage level Vth is nb, Ncl is given by the following equation. 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. Then, this value becomes the central value on the sensor 14 of the sunlight incident from the slit 15,
It 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−N
c′)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) … 3
Further, in the arithmetic circuit 27, the distance d in FIG. 4 (distance between the slit plate and the light receiving surface of the sensor),
The width a of one pixel of the sensor and the number Nc ′ of the pixel C ′ at the position corresponding to the orthogonal projection of the slit center C on the sensor are given in advance. By the way, the above d, a, Ncl, Nc '
And the incident angle θ of sunlight is d tan θ = (Ncl−N
There is a relationship such as c '). Therefore, the arithmetic circuit 27 calculates the incident angle θ based on 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 discrimination 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. 5 (a), (b), and (c) show fine weather, sunset or sunrise, and cloudy weather (cloudy weather here means that there is no direct light from the sun and only scattered light components are incident. FIG. 3 is a diagram showing a 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 can be determined that it is either fine weather, sunset, or sunrise. 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) … 4
In 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, the position of the sunlight can be recognized by the detected angle θ in both means. it 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 tan -1 (a / d)
It is given by (1-Nc ') to tan -1 (a / d) (N-Nc'). Especially when Nc 'is in the center of the sensor, it is approximately ± tan -1 (a / 2d) N. That is, N, a
When d is 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/2d)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 / 2d) with respect to the vertical direction of the sensor, and the range can be freely adjusted by setting l. You can

【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-mentioned configuration, since the signal processing after the comparator 21 is digitally performed, there is a secular change compared with the conventional case where all analog processing is performed. The number of errors is small and the error is small, so that the detection accuracy can be improved.

【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 structure will be described. FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of a part of this solar light tracking device. The position data based on the angle θ of sunlight in the X direction obtained by the sunlight position detecting device is supplied to the subtraction circuit 31 as one input. Preset position data is supplied to the subtraction circuit 31 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, position data based on the angle θ of sunlight in the Z direction obtained by the sunlight position detecting device is supplied to the subtraction circuit 32 as one input and 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 device based on the difference between the preset position data and the current position data, the sunlight will enter the position determined by the preset position data of the sensor, 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 an analog value. Further, since the relative positional relationship between the sensor and the sun is also determined by the preset position data, complicated adjustment such as alignment is unnecessary. Further, if the 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 numerical calculation processing. Furthermore, by disposing a lens or the like 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 embodiment, the case where the sensor 14 is a CCD / linear sensor has been described.
You may make it use the line sensor which performs the same operation | movement as a CCD sensor, such as a type | mold.

【0034】[0034]

【考案の効果】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, the solar light tracking device capable of detecting the position of the sunlight with high detection accuracy with little change over time, and capable of tracking the sunlight with high accuracy. Can be provided.

【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 solar light position detection apparatus, in which 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 composed of a plurality of pixels for detecting sunlight passing through one slit in the horizontal direction; and a first one-dimensional solid-state imaging device installed in the second dark room and passing 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 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 calculation means for calculating, and preset position data in the vertical direction and position data in the vertical direction of sunlight obtained by the second position data detection circuit for supplying to the vertical direction drive device. A second displacement amount calculating means for calculating a displacement amount, wherein each of the first and second position data detection circuits reads signals 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 by 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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