JPS62254005A - Sunlight direction sensor - Google Patents
Sunlight direction sensorInfo
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- JPS62254005A JPS62254005A JP25781686A JP25781686A JPS62254005A JP S62254005 A JPS62254005 A JP S62254005A JP 25781686 A JP25781686 A JP 25781686A JP 25781686 A JP25781686 A JP 25781686A JP S62254005 A JPS62254005 A JP S62254005A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
弦１しと」
本発明は、太陽の方向を検出するための太陽光方向セン
サに係り、特に、太陽光エネルギーを収集する装置に搭
載し、該太陽光エネルギー収集装置を太陽の移動に正確
に追従するさせるのに好適な太陽光方向センサに関する
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a sunlight direction sensor for detecting the direction of the sun, and more particularly, to a sunlight direction sensor for detecting the direction of the sun, and particularly to a sunlight direction sensor that is installed in a device that collects sunlight energy, and that is mounted on a device that collects sunlight energy. The present invention relates to a sunlight direction sensor suitable for accurately following the movement of the sun.
従迷、筑乳
近時、省エネルギ一時代を迎え、各方面で太陽光エネル
ギーの効果的利用について研究開発が行なわれているが
、太陽光エネルギーを効果的に利用するためには、まず
、太陽光エネルギーを効果的に収集することが肝要であ
り、そのためには、太陽光エネルギー収集装置を太陽の
移動に追従させて常に最も効率のよい状態で太陽光エネ
ルギーを収集する必要がある。Recently, we have entered an era of energy conservation, and research and development is being conducted in various fields on the effective use of solar energy.In order to use solar energy effectively, we must first It is important to collect solar energy effectively, and for this purpose, it is necessary to have a solar energy collection device follow the movement of the sun and always collect solar energy in the most efficient state.
第３図は、本出願人に係る太陽光方向センサの全体斜視
図、第４図は、第３図のＩＶ−ｒＶ線断面図、第５図は
、平面図、第６図は、第４図の■〜■線断面図で、図中
、１は角又は丸形の筒体、２は該筒体の上端部に設けら
れたフランジ、Ｘ、〜Ｘ４及びＸｅは光センサで、前記
フランジ２の中央部には多角形又は円形の窓３が設けら
れでいる。光センサＸ１〜Ｘ、はＸｏとＸ２及びＸ３と
Ｘ４がそれぞれ対をなして第６図に示めすように相対向
して配設され、かつ、その内側端面が、筒体１を太陽の
方向に正確に向けた時にできるフランジ２の陰の線と一
致するように配設され、光センサＸｃは底板４の上面略
中央部に配設されている（なお、以下、光センサＸ−＝
Ｘｉ〜Ｘ４．Ｘｅの寸法、形状等は全て等しいものと
して説明するが、これら寸法。3 is an overall perspective view of the sunlight direction sensor according to the present applicant, FIG. 4 is a sectional view taken along the line IV-rV in FIG. 3, FIG. 5 is a plan view, and FIG. In the figure, 1 is a square or round cylindrical body, 2 is a flange provided at the upper end of the cylindrical body, and X, ~X4, and Xe are optical sensors, and the flange A polygonal or circular window 3 is provided in the center of the window 2. In the optical sensors X1 to X, Xo and X2 and X3 and X4 are arranged in pairs facing each other as shown in FIG. The optical sensor Xc is arranged so as to coincide with the shadow line of the flange 2 that is formed when the flange 2 is pointed accurately at the bottom plate 4, and the optical sensor
Xi~X4. Although the description will be made assuming that the dimensions, shape, etc. of Xe are all equal, these dimensions.
形状の違いは予め分かつているので、特別な形状なもの
を除き、予め補正を施すことができるので、必ずしも同
一寸法、同一形状のものに限定されるものではない）。Since the difference in shape is known in advance, corrections can be made in advance, except for those with special shapes, so they are not necessarily limited to the same size and shape.)
従って、筒体］が正確に太陽の方向を向いている時、換
言すれば、太陽光がＡの方向からくる時は、光センサＸ
□〜Ｘ、には直達太陽光（Ｄ）は入射せず２間接太陽光
（Ｉ）のみが入射し、光センサＸｅには、直達太陽光（
Ｄ）及び間接太陽光（Ｉ）が入射することになる。Therefore, when the cylinder] is facing the direction of the sun accurately, in other words, when the sunlight is coming from the direction A, the optical sensor
Direct sunlight (D) is not incident on □~X, only indirect sunlight (I) is incident on the optical sensor Xe, and direct sunlight (
D) and indirect sunlight (I) will be incident.
しかし、筒体１が太陽の方向からずれ９例えば、太陽光
がＢ方向からくるものとすれば、光センサＸ１は、αの
部分で直達太陽光（Ｄ）を受け、光センサＸ２は間接太
陽光（１）のみを受けることになる。更に詳細１こ説明
すると、筒体１が太陽の方向と正確に一致している時は
、光センサｘ１とＸ。However, if the cylindrical body 1 is shifted from the direction of the sun 9, for example, sunlight comes from direction B, then the optical sensor X1 receives direct sunlight (D) at a portion α, and the optical sensor It will only receive light (1). To explain in more detail, when the cylinder 1 is exactly aligned with the direction of the sun, the optical sensors x1 and X are activated.
（又はＸ、とＸ、）が受ける太陽光は等しく、筒体１が
太陽の方向からずれると光センサＸ０とＸ２（又はＸ３
とｘ２．）に入射する太陽光が相違するので、この差異
を検出して光センサＸ１とＸ８人る太陽光が等しくなる
ように、換言すれば、筒体１がへ方向を向くように制御
すれば、筒体１は正確に太陽の方向を向くようになり、
従って、該太陽光方向センサを搭載した太陽光収集装置
も正確に太陽の方向を向くことになる。しかしながら、
上述のごとき太陽光方向センサにおいては、筒体１内１
こおける間接太陽光（Ｉ）の分布は、該筒体１内に入っ
た間接太陽光の該筒体１−の内壁による反射等によって
第７図に示すように、中央部１こおいて大きく、外周部
は小さいから、この差を補正しないと、直達太陽光が光
センサを横切る位置すなわち前記αを正確に求めること
ができない７
第３図乃至第６図に示した例は、上述のごとき筒体内に
おける間接太陽光の分布をも考慮して太陽光方向センサ
の向きと太陽の位置とのずれを数量として正確に検出し
得るようにしたもので、今、フランジ２の上面に光セン
サｘ０を配設したものと仮定し、この先センサＸ０に入
射する総太陽光量をＳ。、直達太陽光量をり。、光セン
サＸ。の電気的出力信号をＩ、。、該光センサの光電変
換係数をδ。（＝Ｓ、／ＬＯ）、直達比率をβ、（＝Ｄ
、／Ｓ、）とすれば、
Ｓ、＝δ、Ｌ０・・・（１）
Ｄ、＝βａ Ｓ Ｑ ””β。δ、Ｔ、０−（２）が成
立する。(or X, and
and x2. ), so if this difference is detected and the sunlight on the optical sensors X1 and X8 are made equal, in other words, the cylinder body 1 is controlled so that it faces in the direction of Cylinder 1 now faces the direction of the sun accurately,
Therefore, the sunlight collecting device equipped with the sunlight direction sensor will also accurately face the direction of the sun. however,
In the sunlight direction sensor as described above, the inside of the cylinder 1 1
As shown in FIG. 7, the distribution of indirect sunlight (I) in the cylindrical body 1 is large due to the reflection of the indirect sunlight that has entered the cylindrical body 1 by the inner wall of the cylindrical body 1-. , the outer periphery is small, so unless this difference is corrected, it is not possible to accurately determine the position where direct sunlight crosses the optical sensor, that is, α.7 The examples shown in FIGS. It is possible to accurately detect the deviation between the direction of the sunlight direction sensor and the position of the sun by taking into account the distribution of indirect sunlight inside the cylinder. Assuming that a sensor is installed, let the total amount of sunlight incident on the sensor X0 be S. , the amount of direct sunlight. , optical sensor X. The electrical output signal of I,. , the photoelectric conversion coefficient of the optical sensor is δ. (=S, /LO), direct delivery ratio is β, (=D
, /S,), then S, = δ, L0... (1) D, = βa S Q ""β. δ, T, 0-(2) holds true.
ＩＩ＋１様に、光センサＸ、 ｃについては。II+1, regarding optical sensors X and c.
Ｓｅ＝δｅＬｃ・・ （３）
１） ｅ ：βｅｓｃ＝βｃ ８ ｃ Ｌ ｅ−（４）
が成立する。Se=δeLc... (3) 1) e :βesc=βc 8 c L e−(4)
holds true.
また、光センサｘ１については、該光センサｘ１の全面
に直達太陽光が当っている時は、Ｓよ＝δＨ，Ｌｌ・・
・（５）
Ｄ、＝β、＄１＝β、Ｌπ１・・・（６）が成立する。Regarding the optical sensor x1, when direct sunlight hits the entire surface of the optical sensor x1, S = δH, Ll...
・(5) D,=β, $1=β, Lπ1...(6) holds true.
この時、光センサＸ２には、直達太陽光が当っていない
ので、Ｓ真先センサＸ２については、Ｓ２＝δ、Ｌ、＝
Ｉ、・・・（７）
Ｄ２＝０・・・（８）
が成立する（ただし、■２は光センサｘ２に入射すン間
接太陽光量）。At this time, since direct sunlight is not hitting the optical sensor X2, S2=δ, L,=
I,...(7) D2=0...(8) holds (however, (2) is the amount of indirect sunlight incident on the optical sensor x2).
ここで、いま、光センサＸ□の一部に太陽光が当ってい
る場合、すなわち、光センサＸｉの筒内光束の外周に接
する側を０とし、該光束の外周ガ第２図に示すように、
該光センサＸ１”を横切る位置のセンサス工の全長に対
する比率をαとした時、前記筒内光束の外周がｏくαく
１の範囲内にある場合は、光センサＸ１に入る総太陽光
量を８１、その時の電気的出方信号をＬ２（ｍＶ）、光
電変換係数をδ、とすれば、Ｓ１＝δ、Ｌｌが成立する
。ここで、直達太陽光は光センサＸＬのαの部分にのみ
入射し１間接太陽光は該光センサｘ１の全面に入射する
ので。Here, if sunlight is currently hitting a part of the optical sensor To,
When α is the ratio of the position that crosses the optical sensor 81. If the electrical output signal at that time is L2 (mV) and the photoelectric conversion coefficient is δ, then S1 = δ, Ll holds.Here, the direct sunlight only reaches the α part of the optical sensor XL. Since the incident indirect sunlight is incident on the entire surface of the optical sensor x1.
Ｓ、＝αＤ、＋Ｉ、＝ａＤｃ＋Ｓ、−（９）（ただし、
■□は光センサＸＬに入射する間接太陽光破で、これは
、光センサＸ、に入射する間接太陽光ｆｆ１Ｉ、すなわ
ち光センサＸ２に入射する総太陽光量Ｓ２に等しい）
が成立し、第（９）式に第（４）式及び第（７）式を代
入すると、
ｓ、＝ａβＣδｃＬｃ＋δ２ Ｌ、−（１ｏ）が得ら九
る。而して、ｓｉ；δｌＬ□であるから、第（１０）式
は、
δ、［，１＝αβＣδｃＬｃ＋δ２Ｌ２−（１１）とな
る。S,=αD,+I,=aDc+S,-(9) (however,
□ is the indirect sunlight incident on the optical sensor XL, which is equal to the indirect sunlight ff1I incident on the optical sensor X, that is, the total amount of sunlight S2 incident on the optical sensor X2). By substituting equations (4) and (7) into equation (9), we obtain s,=aβCδcLc+δ2L,−(1o). Since si; δlL□, equation (10) becomes δ,[,1=αβCδcLc+δ2L2−(11).
一方、Ｄｅ＝Ｓｅ−Ｉｃ−（１２）であり、ここで、
（ただし、■、キエ、）
どすれば、前記（１２）式は
■
Ｄｃ＝Ｓｃ −−−−（１４）
λ
となり、これより
δａｐａＬｃ＝δｃＬ ｃ−１１４，、、ｃ １ ｓ
）λ
を得る。On the other hand, De=Se-Ic-(12), where (■, Kie), the above equation (12) becomes ■ Dc=Sc -----(14) λ, which From δapaLc=δcL c-114,,,c 1 s
) obtain λ.
この第（１５）式を第（１１）式に代入するとδ、Ｌ、
＝α（δｃＬｃ−籏）＋δｚＬｚ”’（ｚ６）λ
となり、これより、
を得ることができる。Substituting this equation (15) into equation (11), δ, L,
=α(δcLc−籏)+δzLz''(z6)λ From this, it is possible to obtain.
ここで、筒体１の形状、大きさが定まれば、該筒体内に
入射した間接太陽光の相対的分布は一定であるから、予
め、Ｉｃ及びＩ、を実測して求め。Here, once the shape and size of the cylindrical body 1 are determined, the relative distribution of indirect sunlight that has entered the cylindrical body is constant, so Ic and I are actually measured and determined in advance.
λ” Ｉ ２／ Ｉ ｃを求めておくと、該λは定数と
なる。而して、前記δい δ２、δＣは定数であるから
、前述のようにしてλ”Ｉｓ／Ｉ ｃを求めておくと、
各光センサの電気的出力信号のみからαすなわち太陽光
の入射方向と太陽光方向センサのずれを敷延的に正確に
求めることができる。If we calculate λ''I2/Ic, then λ becomes a constant.Since the above-mentioned δ2 and δC are constants, we calculate λ''Is/Ic as described above. If you leave it,
α, that is, the deviation between the sunlight incident direction and the sunlight direction sensor, can be broadly and accurately determined only from the electrical output signal of each optical sensor.
、几−一」寛
本発明は、上述のごとき太陽光方向センサを更に改良し
て太陽光エネルギー収集装置を太陽の移動により正確に
自動追尾させるのにｆｊｆ適な太陽光方向センサを提供
することを目的としてなされたものである。The present invention further improves the sunlight direction sensor as described above and provides a sunlight direction sensor suitable for automatically tracking the movement of the sun by a solar energy collecting device. It was made for the purpose of
構 暖
第１図は、本発明の一実施例を説明するための側断面図
で、該実施例は、第４図に示した太陽光方向センサを改
良して、図示のように、筒体１の中１１１７部に、乃ン
ジ２の窓３と同じが又は該窓３より小さい窓５を有する
第２のフランジ６を設け。FIG. 1 is a side cross-sectional view for explaining one embodiment of the present invention. This embodiment improves the sunlight direction sensor shown in FIG. 1 is provided with a second flange 6 having a window 5 which is the same as or smaller than the window 3 of the flange 2.
′この第２のフランジ６上に前記光センサＸ□−Ｘ。'On this second flange 6 is the optical sensor X□-X.
に相当する光センサＸ□−Ｘ、を設け、筒体１の下端部
に前記光センサＸｃに相当する光センサＸｃを設けたも
のである。このようにすると、光センサＸｃに入射する
間接光を光センサＸ工〜Ｘ４に入射する間接光と略等し
くすることができ、従って。An optical sensor X□-X corresponding to the above-mentioned optical sensor Xc is provided at the lower end of the cylindrical body 1. In this way, the indirect light that enters the optical sensor Xc can be made substantially equal to the indirect light that enters the optical sensors X-X4.
この実施例においては、第（１３）式におけるλが１と
なるので、第（１７）式は。In this embodiment, since λ in equation (13) is 1, equation (17) is as follows.
となり、λを予め実ｉｌ＋ｑすることなく、光センサの
電気的出力信号のみから太陽光の入射方向と太陽光方向
センサのずれ（α）を数量的ｌこ求めることができる。Therefore, the deviation (α) between the sunlight incident direction and the sunlight direction sensor can be quantitatively determined from only the electrical output signal of the optical sensor without calculating λ in advance.
第２図は、本発明の他の実施例を説明するための図で、
この実施例は、図示のように、筒体１の中間部に、第１
図に示した実施例と同様の第２のフランジ６を設け、筒
体ｌの下端部に市記光センサｘ１〜Ｘ４及びＸｃに相当
する光センサＸ１〜Ｘ４及びＸｃを設けたもので（ただ
し、この場合、光センサＸ１〜Ｘ４はその内側の端部が
第２のフランジの窓の縁と等しい位置に配設されている
）、このようにすると、光センサＸ１〜ｘ４及びＸ、
ｅに入射する間接太陽光が更に均等になり、前記第（１
８）式をより満足させることができる。FIG. 2 is a diagram for explaining another embodiment of the present invention,
In this embodiment, as shown in the figure, a first
A second flange 6 similar to the embodiment shown in the figure is provided, and optical sensors X1 to X4 and Xc corresponding to city record optical sensors x1 to X4 and Xc are provided at the lower end of the cylinder l (However, , in this case, the optical sensors X1-X4 are arranged with their inner ends equal to the edge of the window of the second flange), in this way, the optical sensors X1-x4 and X,
The indirect sunlight incident on e becomes more even, and the
8) Equation can be more satisfied.
更に、第２図に示した実施例において、第２のフランジ
６を筒体１の軸方向（矢印Ｚ方向）に調整可能にすると
、光センサの検出精度を所望の値に調整することが可能
となり、特に、第２図に示した実施例においては、第２
のフランジ６上に光センサを具備していないので、光セ
ンサのリード線に対する配慮をする必要がなく、好都合
である。Furthermore, in the embodiment shown in FIG. 2, if the second flange 6 is made adjustable in the axial direction of the cylinder 1 (arrow Z direction), the detection accuracy of the optical sensor can be adjusted to a desired value. In particular, in the embodiment shown in FIG.
Since the optical sensor is not provided on the flange 6 of the optical sensor, there is no need to consider the lead wire of the optical sensor, which is convenient.
僧−一一一米。Monk - 111 rice.
以上の説明から明らかなように、本発明によると、本発
明による太陽光方向センサが略太陽の方向を向いている
時の太陽光の入射方向からの偏りをより正確に数量的に
検知することができ、従って、該太陽光方向センサが取
り付けられでいる太陽光収集装置を迅速かつより正確に
太陽の方向に向けることができる。As is clear from the above description, according to the present invention, it is possible to more accurately and quantitatively detect deviation from the direction of incidence of sunlight when the sunlight direction sensor according to the present invention is facing substantially in the direction of the sun. , and thus the sunlight collecting device to which the sunlight direction sensor is attached can be quickly and more accurately oriented toward the sun.
第１図及び第２図は、それぞれ本発明による太陽光方向
センサの実施例を説明するための側断面図、第３図は、
本出願人に係る太１場光方向センサの全体斜視図、第４
図は、第３図のＩＶ−ＩＶ線断面図、第５図は、平面図
、第６図は、第４図の■−■線断面図、第７図は、筒体
１−内における間接太陽光ＣＩ）の分布図である。
１・・・筒体、２・・・第１のフランジ、３・・・窓、
４・・・底板、５・・・窓、６・・・第２のフランジ、
ｘ見〜ｘ４及びＸｃ・・・光センサ。FIGS. 1 and 2 are side sectional views for explaining an embodiment of the sunlight direction sensor according to the present invention, and FIG.
Whole perspective view of the large field optical direction sensor according to the present applicant, No. 4
The figure is a sectional view taken along the line IV--IV in FIG. 3, FIG. 5 is a plan view, FIG. 6 is a sectional view taken along the line ■-■ in FIG. 4, and FIG. It is a distribution map of sunlight CI). 1... Cylindrical body, 2... First flange, 3... Window,
4... Bottom plate, 5... Window, 6... Second flange,
x viewing ~ x4 and Xc... optical sensor.
Claims (4)
体の内径よりも小さい径の窓を有する不透明体の第１の
フランジと、前記筒体の中間部に設けられかつ該筒体の
内径よりも小径の窓を有する不透明体の第２のフランジ
と、前記筒体の下端部において該筒体の略中央部に設け
られた第１の光センサと、前記第２のフランジの上面に
設けられかつ内側の端部が前記第１のフランジの窓の縁
と等しい対称位置に配設された少なくとも１対の第２及
び第３の光センサとを有し、前記第２及び第３の光セン
サの出力が等しくなるように前記筒体の向きを制御する
とともに、前記第１の光センサの出力によって前記筒体
内における間接太陽光の不均一分布に起因する誤差を補
正するようにしたことを特徴とする太陽光方向センサ。(1) a cylindrical body; a first flange of an opaque body provided at the upper end of the cylindrical body and having a window smaller in diameter than the inner diameter of the cylindrical body; and a second flange of an opaque body having a window smaller in diameter than the inner diameter of the cylindrical body; a first photosensor provided approximately at the center of the cylindrical body at the lower end of the cylindrical body; at least one pair of second and third photosensors provided on the upper surface of the flange of the first flange and arranged in symmetrical positions with inner ends thereof being equal to the edge of the window of the first flange; Controlling the orientation of the cylindrical body so that the outputs of the second and third optical sensors are equal, and correcting errors caused by uneven distribution of indirect sunlight within the cylindrical body using the output of the first optical sensor. A sunlight direction sensor characterized by:
電気的出力信号をＬ＿ｃ（ｍＶ）、前記第２の光センサ
の光電変換係数をδ＿１、電気的出力信号をＬ＿１（ｍ
Ｖ）、前記第３の光センサの光電変換係数をδ＿２、電
気的出力信号をＬ＿２（ｍＶ）とし、かつ、前記第２の
光センサの筒内光束の外周が前記第２の光センサを横切
る位置の当該センサの全長に対する比をαとしたとき、
該αが、 α＝δ＿１Ｌ＿１−δ＿２Ｌ＿２／δ＿ｃ−Ｌ＿ｃ−δ
＿２Ｌ＿２表わされることを特徴とする特許請求の範囲
第（１）項に記載の太陽光方向センサ。(2), the photoelectric conversion coefficient of the first optical sensor is δ_c,
The electrical output signal is L_c (mV), the photoelectric conversion coefficient of the second optical sensor is δ_1, and the electrical output signal is L_1 (mV).
V), the photoelectric conversion coefficient of the third optical sensor is δ_2, the electrical output signal is L_2 (mV), and the outer circumference of the in-cylinder luminous flux of the second optical sensor crosses the second optical sensor. When the ratio of the position to the total length of the sensor is α,
The α is α=δ_1L_1−δ_2L_2/δ_c−L_c−δ
_2L_2 The sunlight direction sensor according to claim 1, characterized in that it is represented by _2L_2.
部に設けられかつ内側の端部が前記第２のフランジの窓
の縁と等しい対称位置に配設されていることを特徴とす
る特許請求の範囲第（１）項に記載の太陽光方向センサ
。(3) The second and third optical sensors are provided at the lower end of the cylindrical body, and their inner ends are arranged at symmetrical positions equal to the edge of the window of the second flange. A sunlight direction sensor according to claim (1).
可能にしたことを特徴とする特許請求の範囲第（３）項
に記載の太陽光方向センサ。(4) The sunlight direction sensor according to claim (3), wherein the second flange is adjustable in the axial direction of the cylindrical body.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61257816A JP2557051B2 (en) | 1986-10-29 | 1986-10-29 | Sunlight direction sensor |
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| JP61257816A JP2557051B2 (en) | 1986-10-29 | 1986-10-29 | Sunlight direction sensor |
Related Parent Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP56099993A Division JPS581110A (en) | 1981-05-09 | 1981-06-26 | Sunlight direction sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62254005A true JPS62254005A (en) | 1987-11-05 |
| JP2557051B2 JP2557051B2 (en) | 1996-11-27 |
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ID=17311521
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2557051B2 (en) | 1996-11-27 |
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