JPH0743599A - 太陽光追尾センサ - Google Patents
太陽光追尾センサInfo
- Publication number
- JPH0743599A JPH0743599A JP20587193A JP20587193A JPH0743599A JP H0743599 A JPH0743599 A JP H0743599A JP 20587193 A JP20587193 A JP 20587193A JP 20587193 A JP20587193 A JP 20587193A JP H0743599 A JPH0743599 A JP H0743599A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- sunlight
- sensor
- solar
- tracking sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
- Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】散乱光が太陽に対して対称でない場合において
も高精度で太陽追尾を行う。 【構成】太陽光追尾センサの光センサＳ１の受光面全面
に光吸収層を有する光ファイバ層ＦＰ１を設ける。
も高精度で太陽追尾を行う。 【構成】太陽光追尾センサの光センサＳ１の受光面全面
に光吸収層を有する光ファイバ層ＦＰ１を設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽の位置を検出、追
尾するための太陽光追尾センサに係り、特に、太陽光集
光装置とその太陽光追尾センサに関するものである。
尾するための太陽光追尾センサに係り、特に、太陽光集
光装置とその太陽光追尾センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】太陽光を採光し室内に取り込む方法とし
ては、従来では窓や天窓からの直達光を利用するのが一
般的であった。ところが最近の住宅の密集化にともな
い、昼間でも太陽の直達光が入射しないような室内空間
が出現している。そこで最近太陽光を集める集光部品と
その集光を移送する搬送路からなる太陽光集光装置が数
多く提案されている。太陽光をより効率よく集光するた
めに太陽の移動に合わせて太陽光集光装置を高精度で太
陽追尾させる必要がある。太陽の方向を検出する太陽光
追尾センサとして特開昭５７−６７８１４号、特開昭５
９−１８４１４号に示されるように光センサが配設され
ていた。これら光センサは、太陽からの直達光、及び大
気あるいは雲によって散乱された散乱光の両方を受光
し、その光センサ信号を電気的処理をして太陽追尾を行
っている。
ては、従来では窓や天窓からの直達光を利用するのが一
般的であった。ところが最近の住宅の密集化にともな
い、昼間でも太陽の直達光が入射しないような室内空間
が出現している。そこで最近太陽光を集める集光部品と
その集光を移送する搬送路からなる太陽光集光装置が数
多く提案されている。太陽光をより効率よく集光するた
めに太陽の移動に合わせて太陽光集光装置を高精度で太
陽追尾させる必要がある。太陽の方向を検出する太陽光
追尾センサとして特開昭５７−６７８１４号、特開昭５
９−１８４１４号に示されるように光センサが配設され
ていた。これら光センサは、太陽からの直達光、及び大
気あるいは雲によって散乱された散乱光の両方を受光
し、その光センサ信号を電気的処理をして太陽追尾を行
っている。
【０００３】しかし、散乱光が太陽に対して対称でない
場合、すなわち太陽の高度が低い場合、あるいは雲が太
陽に対して対称でない形でかかっている場合は、太陽の
方向と太陽光追尾センサの方向にズレが生じてしまうと
いう問題を有していた。
場合、すなわち太陽の高度が低い場合、あるいは雲が太
陽に対して対称でない形でかかっている場合は、太陽の
方向と太陽光追尾センサの方向にズレが生じてしまうと
いう問題を有していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術が
有していた前述の問題点を解決しようとするもので、従
来知られていなかった太陽光追尾センサを新規に提供す
ることを目的としたものである。
有していた前述の問題点を解決しようとするもので、従
来知られていなかった太陽光追尾センサを新規に提供す
ることを目的としたものである。
【０００５】
【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、太陽光集光部、搬送
部、駆動部、太陽光追尾センサ及び回路部などからなる
太陽光集光装置において、該太陽光追尾センサのセンサ
の受光面全域に光吸収層を有する光ファイバが１本ある
いは複数本備えられ、該光ファイバにより太陽光の散乱
光成分が吸収され、太陽光の直達光成分が透過すること
を特徴とした太陽光追尾センサを提供するものである。
解決すべくなされたものであり、太陽光集光部、搬送
部、駆動部、太陽光追尾センサ及び回路部などからなる
太陽光集光装置において、該太陽光追尾センサのセンサ
の受光面全域に光吸収層を有する光ファイバが１本ある
いは複数本備えられ、該光ファイバにより太陽光の散乱
光成分が吸収され、太陽光の直達光成分が透過すること
を特徴とした太陽光追尾センサを提供するものである。
【０００６】また本発明は不透明な筒体と、該筒体の上
端部に設けられたドーナツ状不透明な蓋と、前記ドーナ
ツの内周部から前記蓋に対して垂直におろしたラインが
受光面に落ちるように配設された少なくとも２個の前記
太陽光追尾センサが前記筒体の下端部において、前記ド
ーナツの内周径と等しい対称位置に配設されていること
を特徴とする太陽光追尾センサを提供するものである。
端部に設けられたドーナツ状不透明な蓋と、前記ドーナ
ツの内周部から前記蓋に対して垂直におろしたラインが
受光面に落ちるように配設された少なくとも２個の前記
太陽光追尾センサが前記筒体の下端部において、前記ド
ーナツの内周径と等しい対称位置に配設されていること
を特徴とする太陽光追尾センサを提供するものである。
【０００７】以下、本発明の実施例にしたがって説明す
る。図１は本発明の一実施例を示す概略構成図である。
図２は図１におけるア−ア方向の断面図である。図３は
本発明による太陽光追尾センサを使用した太陽光追尾装
置の駆動電気回路の一実施例である。１は不透明な筒
体、２は円形の穴を有するドーナツ状の不透明な蓋、３
は前記穴の縁（ドーナツ状の内周部）を前記筒体の下端
部まで垂直まで降ろしてきた仮想ラインである。光セン
サＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４はその受光面の中心が仮想ラ
イン３と一致するように９０゜分割で配設されている。
る。図１は本発明の一実施例を示す概略構成図である。
図２は図１におけるア−ア方向の断面図である。図３は
本発明による太陽光追尾センサを使用した太陽光追尾装
置の駆動電気回路の一実施例である。１は不透明な筒
体、２は円形の穴を有するドーナツ状の不透明な蓋、３
は前記穴の縁（ドーナツ状の内周部）を前記筒体の下端
部まで垂直まで降ろしてきた仮想ラインである。光セン
サＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４はその受光面の中心が仮想ラ
イン３と一致するように９０゜分割で配設されている。
【０００８】太陽からの直達光がＬ0 の方向にあると
き、光センサＳ１の上部に設けられたファイバアレイＦ
Ｐ１はＬ0 の方向からくる直達光、及びＬ1 からＬ2 の
間の方向からくる散乱光、すなわち入射角Ａ゜の散乱光
を受光することになる。ところがファイバアレイＦＰ１
の受光角度は角度Ａ゜にたいして小さく、ファイバアレ
イＦＰ１の受光角度より大きな角度から入射する光すな
わち散乱光成分は光ファイバのコア部から漏れ吸収層に
吸収される。この作用により光センサＳ１はほぼ太陽直
達光のみを受光することになる。太陽からの直達光がＬ
0 の方向にあるとき、信号ＳＧ１と信号ＳＧ３の値はほ
ぼ等しく、信号ＳＧ２と信号ＳＧ４の値もほぼ等しい。
き、光センサＳ１の上部に設けられたファイバアレイＦ
Ｐ１はＬ0 の方向からくる直達光、及びＬ1 からＬ2 の
間の方向からくる散乱光、すなわち入射角Ａ゜の散乱光
を受光することになる。ところがファイバアレイＦＰ１
の受光角度は角度Ａ゜にたいして小さく、ファイバアレ
イＦＰ１の受光角度より大きな角度から入射する光すな
わち散乱光成分は光ファイバのコア部から漏れ吸収層に
吸収される。この作用により光センサＳ１はほぼ太陽直
達光のみを受光することになる。太陽からの直達光がＬ
0 の方向にあるとき、信号ＳＧ１と信号ＳＧ３の値はほ
ぼ等しく、信号ＳＧ２と信号ＳＧ４の値もほぼ等しい。
【０００９】すなわち、信号ＳＧ１と信号ＳＧ３の値を
差動増幅回路ＯＰ１で比較し、それら値が等しくなるよ
うに駆動モータＭＸの制御を行い、同時に信号ＳＧ２と
信号ＳＧ４の値を差動増幅回路ＯＰ２で比較し、それら
値が等しくなるように駆動モータＭＹを制御して太陽光
集光部を駆動すれば該太陽光集光部は高精度な太陽追尾
が行われる。以上の構成から、太陽散乱光に起因する光
軸ズレの極めて小さい、優れた太陽追尾センサとして機
能する。また太陽光光追尾センサの筒体の軸と太陽光集
光部を構成するレンズ系の光学系の軸が平行または共有
することができる。
差動増幅回路ＯＰ１で比較し、それら値が等しくなるよ
うに駆動モータＭＸの制御を行い、同時に信号ＳＧ２と
信号ＳＧ４の値を差動増幅回路ＯＰ２で比較し、それら
値が等しくなるように駆動モータＭＹを制御して太陽光
集光部を駆動すれば該太陽光集光部は高精度な太陽追尾
が行われる。以上の構成から、太陽散乱光に起因する光
軸ズレの極めて小さい、優れた太陽追尾センサとして機
能する。また太陽光光追尾センサの筒体の軸と太陽光集
光部を構成するレンズ系の光学系の軸が平行または共有
することができる。
【００１０】
［実施例１］以下、本発明の実施例を図面にしたがって
説明する。図１において、不透明な柱状の筒体１の長さ
が５０ｍｍ、不透明な蓋２の穴の直径が２５ｍｍであ
り、また受光面が２．４ｍｍ×２．４ｍｍの大きさであ
る光センサＳ１〜Ｓ４が、直径２５ｍｍの円上に９０゜
分割で配設され、これらセンサの受光面全域にコア径１
００μｍ、厚み３ｍｍのＥＭＡ（Ｅｘｔｒａ Ｍｕｒａ
ｌ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）タイプのファイバプレート
が配設されている。太陽高度が約１５゜でほぼ快晴状態
のとき、このセンサを用いて太陽光追尾を行ったとこ
ろ、太陽散乱光の影響が大きい天候状態の時も精度の高
い太陽追尾が可能であった。
説明する。図１において、不透明な柱状の筒体１の長さ
が５０ｍｍ、不透明な蓋２の穴の直径が２５ｍｍであ
り、また受光面が２．４ｍｍ×２．４ｍｍの大きさであ
る光センサＳ１〜Ｓ４が、直径２５ｍｍの円上に９０゜
分割で配設され、これらセンサの受光面全域にコア径１
００μｍ、厚み３ｍｍのＥＭＡ（Ｅｘｔｒａ Ｍｕｒａ
ｌ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）タイプのファイバプレート
が配設されている。太陽高度が約１５゜でほぼ快晴状態
のとき、このセンサを用いて太陽光追尾を行ったとこ
ろ、太陽散乱光の影響が大きい天候状態の時も精度の高
い太陽追尾が可能であった。
【００１１】［実施例２］実施例１と同じように太陽光
追尾センサを組み立て、さらに図４に示すような電気回
路を設けた。光センサからの信号は増幅回路４で増幅さ
れ、Ａ／Ｄコンバーター回路５でデジタル化されたの
ち、中央演算回路ユニット６に送られる。太陽高度、天
候条件等のパラメーターに対して、中央演算装置ユニッ
ト６内で光センサＳ１〜Ｓ４の信号に適切なゲインを与
え、それらの値を用いて駆動モータＭＸ，ＭＹを制御す
ることで、太陽散乱光の影響が大きい天候状態のときも
精度の高い太陽追尾が可能であった。
追尾センサを組み立て、さらに図４に示すような電気回
路を設けた。光センサからの信号は増幅回路４で増幅さ
れ、Ａ／Ｄコンバーター回路５でデジタル化されたの
ち、中央演算回路ユニット６に送られる。太陽高度、天
候条件等のパラメーターに対して、中央演算装置ユニッ
ト６内で光センサＳ１〜Ｓ４の信号に適切なゲインを与
え、それらの値を用いて駆動モータＭＸ，ＭＹを制御す
ることで、太陽散乱光の影響が大きい天候状態のときも
精度の高い太陽追尾が可能であった。
【００１２】［比較例１］実施例１と同様の太陽光追尾
センサを用いて、ある薄曇りの夕方に太陽光追尾を行っ
たところ、精度の高い太陽追尾が可能であった。次に太
陽光追尾センサに備えられているファイバプレートを取
り外し太陽光追尾を行った。このとき太陽の方向とこの
太陽光追尾センサの向きとの間に約２゜のズレが生じ
た。
センサを用いて、ある薄曇りの夕方に太陽光追尾を行っ
たところ、精度の高い太陽追尾が可能であった。次に太
陽光追尾センサに備えられているファイバプレートを取
り外し太陽光追尾を行った。このとき太陽の方向とこの
太陽光追尾センサの向きとの間に約２゜のズレが生じ
た。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、太陽散乱
光を吸収するファイバ層を設けることで、太陽光追尾に
おいては外乱である太陽散乱光の影響をキャンセルし、
太陽直達光の信号で追尾を行うことができるので、太陽
散乱光に起因する光軸ズレのきわめて小さい精度の高い
太陽追尾ができる。したがって、本発明の太陽光追尾セ
ンサを備えることによって太陽光集光効率の極めて高い
太陽光集光装置が得られる。また、中央演算装置内のア
ルゴリズムの最適化、及び太陽光追尾センサに設けられ
たファイバプレートの構成、形状を最適化することで太
陽光追尾可能範囲が広がるという効果も認められる。
光を吸収するファイバ層を設けることで、太陽光追尾に
おいては外乱である太陽散乱光の影響をキャンセルし、
太陽直達光の信号で追尾を行うことができるので、太陽
散乱光に起因する光軸ズレのきわめて小さい精度の高い
太陽追尾ができる。したがって、本発明の太陽光追尾セ
ンサを備えることによって太陽光集光効率の極めて高い
太陽光集光装置が得られる。また、中央演算装置内のア
ルゴリズムの最適化、及び太陽光追尾センサに設けられ
たファイバプレートの構成、形状を最適化することで太
陽光追尾可能範囲が広がるという効果も認められる。
【図１】本発明の一実施例を示す構成図
【図２】図１のア−ア方向の断面図
【図３】本発明による太陽追尾センサを使用した電気回
路の一実施例の説明図
路の一実施例の説明図
【図４】本発明による太陽追尾センサを使用した電気回
路の他の実施例の説明図
路の他の実施例の説明図
１：不透明な筒体 ２：円形の穴を有する不透明な蓋 ３：仮想ライン ４：差動増幅回路 ５：Ａ／Ｄコンバーター回路 ６：中央演算回路ユニット Ｓ１〜Ｓ４ ：光センサ ＦＰ１〜ＦＰ４：ファイバプレート ＳＧ１〜ＳＧ４：光センサの出力信号 ＯＰ１〜ＯＰ２：差動増幅回路 ＭＸ，ＭＹ ：駆動モータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｊ 1/02 Ｕ 7381−2Ｇ Ｍ 7381−2Ｇ Ｇ０２Ｂ 6/00 Ｇ０５Ｄ 3/00 Ｍ 9179−3Ｈ
Claims (3)
- 【請求項１】太陽光集光部、搬送部、駆動部、太陽光追
尾センサ及び回路部などからなる太陽光集光装置におい
て、該太陽光追尾センサのセンサの受光面全域に光吸収
層を有する光ファイバが１本あるいは複数本備えられ、
該光ファイバにより太陽光の散乱光成分が吸収され、太
陽光の直達光成分が透過することを特徴とした太陽光追
尾センサ。 - 【請求項２】不透明な筒体と、該筒体の上端部に設けら
れたドーナツ状不透明な蓋と、前記ドーナツの内周部か
ら前記蓋に対して垂直におろしたラインが受光面に落ち
るように配設された少なくとも２個の前記太陽光追尾セ
ンサが前記筒体の下端部において、前記ドーナツの内周
径と等しい対称位置に配設されていることを特徴とする
請求項１記載の太陽光追尾センサ。 - 【請求項３】請求項１または２記載の太陽光追尾センサ
を備えていることを特徴とする太陽光集光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20587193A JPH0743599A (ja) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | 太陽光追尾センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20587193A JPH0743599A (ja) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | 太陽光追尾センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0743599A true JPH0743599A (ja) | 1995-02-14 |
Family
ID=16514111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20587193A Pending JPH0743599A (ja) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | 太陽光追尾センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0743599A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000071942A1 (fr) * | 1999-05-19 | 2000-11-30 | Yaoming Zhang | Capteur du trace des rayons du soleil et son utilisation dans un dispositif de trace automatique des rayons du soleil |
| CN100434861C (zh) * | 2005-06-09 | 2008-11-19 | 王成伟 | 光跟踪传感器 |
| US8115151B2 (en) | 2005-06-09 | 2012-02-14 | Chengwei Wang | Light tracking sensor and sunlight tracking system thereof |
| JP2012220270A (ja) * | 2011-04-06 | 2012-11-12 | Mitaka Koki Co Ltd | 太陽光検出装置 |
| CN103277922A (zh) * | 2013-06-13 | 2013-09-04 | 上海中科高等研究院 | 一种太阳光跟踪传感器 |
| CN103792949A (zh) * | 2013-08-21 | 2014-05-14 | 哈尔滨理工大学 | 漫散射阳光追踪传感器 |
| JP2015111498A (ja) * | 2012-05-21 | 2015-06-18 | 広嗣 横沢 | 太陽光検知装置及びこれを利用した太陽光照光装置 |
| CN106873643A (zh) * | 2017-04-06 | 2017-06-20 | 江苏大学 | 一种用于太阳跟踪的光纤式光电传感器 |
| CN107153426A (zh) * | 2017-05-26 | 2017-09-12 | 江苏大学 | 一种基于光纤导光的太阳跟踪传感器 |
-
1993
- 1993-07-28 JP JP20587193A patent/JPH0743599A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000071942A1 (fr) * | 1999-05-19 | 2000-11-30 | Yaoming Zhang | Capteur du trace des rayons du soleil et son utilisation dans un dispositif de trace automatique des rayons du soleil |
| CN100434861C (zh) * | 2005-06-09 | 2008-11-19 | 王成伟 | 光跟踪传感器 |
| US8115151B2 (en) | 2005-06-09 | 2012-02-14 | Chengwei Wang | Light tracking sensor and sunlight tracking system thereof |
| JP2012220270A (ja) * | 2011-04-06 | 2012-11-12 | Mitaka Koki Co Ltd | 太陽光検出装置 |
| JP2015111498A (ja) * | 2012-05-21 | 2015-06-18 | 広嗣 横沢 | 太陽光検知装置及びこれを利用した太陽光照光装置 |
| CN103277922A (zh) * | 2013-06-13 | 2013-09-04 | 上海中科高等研究院 | 一种太阳光跟踪传感器 |
| CN103792949A (zh) * | 2013-08-21 | 2014-05-14 | 哈尔滨理工大学 | 漫散射阳光追踪传感器 |
| CN106873643A (zh) * | 2017-04-06 | 2017-06-20 | 江苏大学 | 一种用于太阳跟踪的光纤式光电传感器 |
| CN107153426A (zh) * | 2017-05-26 | 2017-09-12 | 江苏大学 | 一种基于光纤导光的太阳跟踪传感器 |
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