JPS5910806A - 太陽日射方向と日射量観測システム - Google Patents
太陽日射方向と日射量観測システムInfo
- Publication number
- JPS5910806A JPS5910806A JP12027182A JP12027182A JPS5910806A JP S5910806 A JPS5910806 A JP S5910806A JP 12027182 A JP12027182 A JP 12027182A JP 12027182 A JP12027182 A JP 12027182A JP S5910806 A JPS5910806 A JP S5910806A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solar radiation
- photosensor
- sensor
- microcomputer
- sunshine
- 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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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/78—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using electromagnetic waves other than radio waves
- G01S3/782—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
- G01S3/783—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using amplitude comparison of signals derived from static detectors or detector systems
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
向を観測するシステムにかかわる。
大喝エネルギーを有効に利用するたあには、これを利用
しようとする地域の太陽エネルギーに関する情報を得な
ければならない、情報は日照時間と日射量と日射方向で
ある。その情報収取のため在来の日射量の測定は、気象
台等では主としてサーモパイルを使用した全天日射計が
用いられており長時間安定した性能を有しているが、セ
ンサだけでも高価であり観測システムを含めると高価で
一般への普及に問題がある。
しようとする地域の太陽エネルギーに関する情報を得な
ければならない、情報は日照時間と日射量と日射方向で
ある。その情報収取のため在来の日射量の測定は、気象
台等では主としてサーモパイルを使用した全天日射計が
用いられており長時間安定した性能を有しているが、セ
ンサだけでも高価であり観測システムを含めると高価で
一般への普及に問題がある。
日射方向の測定は、従来は日射量と別に方向のみ測定す
るものが多い。方式としては、ａ太陽軌道計算方式と、
ｂ自動追尾方式の２方式がある。そのうちのａ方式は、
緯度・経度・日時によりその時々の日射方向は太陽軌道
計算によって求めることができる。ただし、測定地点の
地理や気象条件により最大日射量と日射方向が一致しな
いこともあり、常に太陽エネルギーの最大量を入力した
いという目的に最良の方法ではない。もの方式は、１ｍ
あるいは槍数個の光センサに太陽光を受光させ、最大出
力となる方向へ追尾させる方式であるが、追尾させる可
動物の保守上に種々の問題があり、曇天時には割部不能
となり追尾できない問題がある。在来のものには上記に
掲げただけでも諸種の問題点がある。そこでこの発明は
、日射量、日射方向とも同時に簡単に測定できるの上に
低価格でできるシステムを提供しようとするものである
。
るものが多い。方式としては、ａ太陽軌道計算方式と、
ｂ自動追尾方式の２方式がある。そのうちのａ方式は、
緯度・経度・日時によりその時々の日射方向は太陽軌道
計算によって求めることができる。ただし、測定地点の
地理や気象条件により最大日射量と日射方向が一致しな
いこともあり、常に太陽エネルギーの最大量を入力した
いという目的に最良の方法ではない。もの方式は、１ｍ
あるいは槍数個の光センサに太陽光を受光させ、最大出
力となる方向へ追尾させる方式であるが、追尾させる可
動物の保守上に種々の問題があり、曇天時には割部不能
となり追尾できない問題がある。在来のものには上記に
掲げただけでも諸種の問題点がある。そこでこの発明は
、日射量、日射方向とも同時に簡単に測定できるの上に
低価格でできるシステムを提供しようとするものである
。
具体的には、センサの選定に当って次の条件を考慮した
。即ち、日射量を測定できること。
。即ち、日射量を測定できること。
日射方向を同時に測定できること、屋外で使用されるの
で耐候性があること。低価格でローカルでも顛単に使用
でき、且つ性能が安定していることを条件とした。その
結果、太陽エネルギーの受光装置として最も多く利用さ
れているシリコン太陽電池を用いた。しかし、この発明
はそれに限定するものでなく、例えばカドミウムセンサ
等も用いられる０次に日射方向の測定方法であるが、日
射方向を含む立方体角表面に多数のセンサを貼りつける
と最大出力を発生しているセンサの位置が日射方向とな
るが、実際には各センサの特性の相違や、経年変化等に
よって同じ強さの入射光に対しても出力が変態するので
、センサの個数をむやみに増すことは得策でない。そこ
で種々実験の結果、・５個のセンサで十分に日射方向を
測定できることが判った。
で耐候性があること。低価格でローカルでも顛単に使用
でき、且つ性能が安定していることを条件とした。その
結果、太陽エネルギーの受光装置として最も多く利用さ
れているシリコン太陽電池を用いた。しかし、この発明
はそれに限定するものでなく、例えばカドミウムセンサ
等も用いられる０次に日射方向の測定方法であるが、日
射方向を含む立方体角表面に多数のセンサを貼りつける
と最大出力を発生しているセンサの位置が日射方向とな
るが、実際には各センサの特性の相違や、経年変化等に
よって同じ強さの入射光に対しても出力が変態するので
、センサの個数をむやみに増すことは得策でない。そこ
で種々実験の結果、・５個のセンサで十分に日射方向を
測定できることが判った。
次に測定の顕部を説明すると、第１図に示すように光セ
ンサＮｔｈｌとＮＯ，２を配置、それぞれの水センサに
入射したとすれば法線方向の強度は光センサ隘２の方が
大きく且つ日射方向へ向いている。光センサ阻１．２の
中心を通る垂線の交点をＯとすれば、日射方向嵯は次の
ようにして求められる。
ンサＮｔｈｌとＮＯ，２を配置、それぞれの水センサに
入射したとすれば法線方向の強度は光センサ隘２の方が
大きく且つ日射方向へ向いている。光センサ阻１．２の
中心を通る垂線の交点をＯとすれば、日射方向嵯は次の
ようにして求められる。
Ｉ＝ｓｔ詠−−−−（１）
Ｉ２ ＝ ｓｔｎ／！３−−−− （２）但し、■！
、Ｉ２ はそれぞれ光センサ−ｋｌ 、 ２が受けた
■の法線方向の強度で受光量と考えてよい。
、Ｉ２ はそれぞれ光センサ−ｋｌ 、 ２が受けた
■の法線方向の強度で受光量と考えてよい。
このように最も強く受光している相隣り合う２個のセン
サの受光量が判れば日射方向を知ることができる。一般
的にｎ角形状に配置されたセンサについてを第２図で説
明する。同図に於いてＮα１．ＮＯ，１、Ｎαｉ＋１は
光センサで、日射方向は光センサｋｌに直角な線を基準
として角度べで入射し、これらＮ個の光センサのうち受
光強度の大きい方から２個の相隣り合う光センサが魚と
ｉ ＋１であったとし、各光センサの面に対する入射面
をそれぞれαｉ 、 ６ｉ ＋１とすれば測定基準面に
対する入射角には次式で与えられる。
サの受光量が判れば日射方向を知ることができる。一般
的にｎ角形状に配置されたセンサについてを第２図で説
明する。同図に於いてＮα１．ＮＯ，１、Ｎαｉ＋１は
光センサで、日射方向は光センサｋｌに直角な線を基準
として角度べで入射し、これらＮ個の光センサのうち受
光強度の大きい方から２個の相隣り合う光センサが魚と
ｉ ＋１であったとし、各光センサの面に対する入射面
をそれぞれαｉ 、 ６ｉ ＋１とすれば測定基準面に
対する入射角には次式で与えられる。
（６）、（７）より９１．７５ＬＩ＋１を求め、５ｔｎ
５’ｉと５ｔｎｉｌ＋１を求めると、これはそれぞれセ
ンサ１ 、ｉ＋１ の法線方向の受光強度ｒｌ、 Ｉ
２に比例する。
５’ｉと５ｔｎｉｌ＋１を求めると、これはそれぞれセ
ンサ１ 、ｉ＋１ の法線方向の受光強度ｒｌ、 Ｉ
２に比例する。
２χ
一−ｉ −−−−−−（８）次に光センサ
数Ｎの最小数を求めると、センサ数は保守や補正の点で
少ない程良いが、年間の日射方向をすべて測定できなけ
ればならない。
数Ｎの最小数を求めると、センサ数は保守や補正の点で
少ない程良いが、年間の日射方向をすべて測定できなけ
ればならない。
第３図はＮ−８の例であるが、この図かられかるように
相隣り合う２つのセンサが上述の原理で認識できる入射
角の大きさは内角に等しく、Ｎ角形の場合の認識できる
角度の合計はこの内角の和として次式で与えられる。
相隣り合う２つのセンサが上述の原理で認識できる入射
角の大きさは内角に等しく、Ｎ角形の場合の認識できる
角度の合計はこの内角の和として次式で与えられる。
Ｓ−χＸ （Ｎ−２） −一−−−（９）Ｓとして
は３６０°あればよいのでＮの最小値を求めると、 πＸ（Ｎ−２）≧２Ｘ −−一−−（１０）より
Ｎ２２となりＮ−４でよいことになる。水平・垂直方向
ともに知りたいとしても５個あればよい。
は３６０°あればよいのでＮの最小値を求めると、 πＸ（Ｎ−２）≧２Ｘ −−一−−（１０）より
Ｎ２２となりＮ−４でよいことになる。水平・垂直方向
ともに知りたいとしても５個あればよい。
そこでこの発明の実施例では、光センサを第４．５図に
示すように配置した。即ち、立方体の台１の上方側Ｕ光
センサ、東側Ｅ光センサ、南側Ｓ光センサ、西側Ｗ光セ
ンサ、北側Ｎ光センサの５個配置した。
示すように配置した。即ち、立方体の台１の上方側Ｕ光
センサ、東側Ｅ光センサ、南側Ｓ光センサ、西側Ｗ光セ
ンサ、北側Ｎ光センサの５個配置した。
次に、この発明の測定システムを第６図に示すと、セン
サ部２と切替用リレー３と電流電圧変換器（ＣＶＣ）４
とアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）５とマイクロコン
ピュータ６とが連結されて成っている。各光センサの出
方は太陽ｓ４ｇの短絡電流を測定することとした。５個
の光センサの出力は第７図に示すように各センサＵ、Ｅ
、Ｓ、ＷＸＮの電路に設けた各リレー８により１個の光
センサだけがＣＶＣ４を経てＡＤＣ５に接続される。５
個のリレー８はマイコンからの信号によりデコーダを通
して制御される。ＣＶＣ４は光センサからの短絡ｔＪＩ
＝’ｆｌｆ、を電圧に変換するための回路で、演算増幅
器が用いられている。マイクロコンピュータ６部にはＡ
ＤＣ５で変換されたデジタル信号が入力される。
サ部２と切替用リレー３と電流電圧変換器（ＣＶＣ）４
とアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）５とマイクロコン
ピュータ６とが連結されて成っている。各光センサの出
方は太陽ｓ４ｇの短絡電流を測定することとした。５個
の光センサの出力は第７図に示すように各センサＵ、Ｅ
、Ｓ、ＷＸＮの電路に設けた各リレー８により１個の光
センサだけがＣＶＣ４を経てＡＤＣ５に接続される。５
個のリレー８はマイコンからの信号によりデコーダを通
して制御される。ＣＶＣ４は光センサからの短絡ｔＪＩ
＝’ｆｌｆ、を電圧に変換するための回路で、演算増幅
器が用いられている。マイクロコンピュータ６部にはＡ
ＤＣ５で変換されたデジタル信号が入力される。
また、マイクロコンピュータ６からは切替リレー用制御
信号が出力される。これらのマイクロコンピュータとの
インフェースは専用のインターフェース用回路で行われ
る。
信号が出力される。これらのマイクロコンピュータとの
インフェースは専用のインターフェース用回路で行われ
る。
測定プログラムと測定方法は第８．９．１０図に示され
る。マイクロコンピュータをＲＡＳＩＣ言語で作製した
プログラムにより制御している。
る。マイクロコンピュータをＲＡＳＩＣ言語で作製した
プログラムにより制御している。
プログラムは第８図に示されるように大別してデータの
サンプリング、日射方向と日射量の計算、記録の三つで
構成される。第９．１部図はそれぞれサンプリングとｍ
Ｗのサブルーチンである。測定にあたってはマイクロコ
ンピュータニブログラムを実行させる。
サンプリング、日射方向と日射量の計算、記録の三つで
構成される。第９．１部図はそれぞれサンプリングとｍ
Ｗのサブルーチンである。測定にあたってはマイクロコ
ンピュータニブログラムを実行させる。
測定結果の一例を第１１％１２図にボす。第１１図はこ
の発明システムで求めた最大光度方向の一日の追跡結果
で、第１２図は同じ日の気象台で測定された直達日射量
のデータである１両者の相違は第１２図の場合、気象台
に於いて軌道計算によって求められた方向に直達日射針
を向けて測定しているので、実際に最大光度を与えてい
る方向とは実なる場合がある。したがって、特に朝夕や
快晴以外の場合に異なった結果となる場合がある。
の発明システムで求めた最大光度方向の一日の追跡結果
で、第１２図は同じ日の気象台で測定された直達日射量
のデータである１両者の相違は第１２図の場合、気象台
に於いて軌道計算によって求められた方向に直達日射針
を向けて測定しているので、実際に最大光度を与えてい
る方向とは実なる場合がある。したがって、特に朝夕や
快晴以外の場合に異なった結果となる場合がある。
上記から判るとおりに、時々刻々の最大日射量を与える
方向は、太陽の軌道計算による方向に必ずしも一致せず
、同−天候下でも地形によって日照時間が興なる。この
ことはその地域に関する太陽エネルギーの集光のシミュ
レーションに影響を及ばすに対し、本システムは有用で
あり、１つ安価な装置で利用できる特長がある。
方向は、太陽の軌道計算による方向に必ずしも一致せず
、同−天候下でも地形によって日照時間が興なる。この
ことはその地域に関する太陽エネルギーの集光のシミュ
レーションに影響を及ばすに対し、本システムは有用で
あり、１つ安価な装置で利用できる特長がある。
更に追尾式太陽エネルギー集光システムに対し、在来は
同システムの追尾をさせるために動かす消費エネルギー
量が可動したことにより得られるエネルギー増加分を越
すことがあるが、この発明によればシミュレーションに
より得られるデータをもとに可動すべきかどうかの判断
ができ効率化させうるの特長がある。
同システムの追尾をさせるために動かす消費エネルギー
量が可動したことにより得られるエネルギー増加分を越
すことがあるが、この発明によればシミュレーションに
より得られるデータをもとに可動すべきかどうかの判断
ができ効率化させうるの特長がある。
第１図はこの発明の日射方向測定の原理の説明図、第２
図及び第３図は光センサ個数選定の説明図、第４図は光
センサ配置状態を示す斜視図、第５図は第４図の平面図
、第６図はこの発明の測定システムの概要説明図、第７
図は第６図中の光センサ部と切替用リレ一部との関係を
示す説明図、第８図はこの発明システムのメインルーチ
ン図、第９図はデータサンプリングサブルーチン図、第
１０図は日射方向と日射１１計算サブル一チン図、ｉｌ
１図はこの発明による測定結果図、第１２図は第１図と
対照される太陽軌道計算によって求められた方向に直達
日射針を向けて測定した結果図。 図中、Ｕ、ＥＳＳ、Ｗ％Ｎは各光センサ、セ。 １は台、２はＮンサ部、３は切替用リレー、４はＣＶＣ
，５はＡＤＣ，６はマイクロコンピュータ、７は切替リ
レー制御信号出力、８はリレー。 第２図 第４図 第８図
図及び第３図は光センサ個数選定の説明図、第４図は光
センサ配置状態を示す斜視図、第５図は第４図の平面図
、第６図はこの発明の測定システムの概要説明図、第７
図は第６図中の光センサ部と切替用リレ一部との関係を
示す説明図、第８図はこの発明システムのメインルーチ
ン図、第９図はデータサンプリングサブルーチン図、第
１０図は日射方向と日射１１計算サブル一チン図、ｉｌ
１図はこの発明による測定結果図、第１２図は第１図と
対照される太陽軌道計算によって求められた方向に直達
日射針を向けて測定した結果図。 図中、Ｕ、ＥＳＳ、Ｗ％Ｎは各光センサ、セ。 １は台、２はＮンサ部、３は切替用リレー、４はＣＶＣ
，５はＡＤＣ，６はマイクロコンピュータ、７は切替リ
レー制御信号出力、８はリレー。 第２図 第４図 第８図
Claims (2)
- （１）、光センサの個数Ｎを全天方向に向けて４個に配
置することを特徴とする太陽日射方向と日射量観測シス
テム。 - （２）、光センサの個数Ｎを全天方向に向けて４個配置
したセンサ部と、各センサのリレー切替部と、電流常圧
変換器部と、アナログデジタル変換器部と、マイクロコ
ンピュータ弄より構成される太陽日射方向と日射量観測
システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12027182A JPS5910806A (ja) | 1982-07-09 | 1982-07-09 | 太陽日射方向と日射量観測システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12027182A JPS5910806A (ja) | 1982-07-09 | 1982-07-09 | 太陽日射方向と日射量観測システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5910806A true JPS5910806A (ja) | 1984-01-20 |
Family
ID=14782087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12027182A Pending JPS5910806A (ja) | 1982-07-09 | 1982-07-09 | 太陽日射方向と日射量観測システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5910806A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63129813U (ja) * | 1987-02-17 | 1988-08-24 | ||
| KR100831418B1 (ko) | 2006-01-03 | 2008-05-21 | (주)웨더텍 | 일조량 검출 장치 및 방법 |
| JP2009210280A (ja) * | 2008-02-29 | 2009-09-17 | Toyama Univ | 方位センサ装置 |
| CN110291368A (zh) * | 2017-01-17 | 2019-09-27 | 迈卡赛斯公司 | 多传感器辐照度评估 |
-
1982
- 1982-07-09 JP JP12027182A patent/JPS5910806A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63129813U (ja) * | 1987-02-17 | 1988-08-24 | ||
| KR100831418B1 (ko) | 2006-01-03 | 2008-05-21 | (주)웨더텍 | 일조량 검출 장치 및 방법 |
| JP2009210280A (ja) * | 2008-02-29 | 2009-09-17 | Toyama Univ | 方位センサ装置 |
| CN110291368A (zh) * | 2017-01-17 | 2019-09-27 | 迈卡赛斯公司 | 多传感器辐照度评估 |
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