RU141439U1

RU141439U1 - SUN TRACKING SENSOR FOR TWO-AXLE SOLAR BATTERY ORIENTATION SYSTEMS

Info

Publication number: RU141439U1
Application number: RU2013128641/02U
Authority: RU
Inventors: Юрий Михайлович Антонов
Priority date: 2013-06-24
Filing date: 2013-06-24
Publication date: 2014-06-10

Abstract

Датчик слежения за солнцем двухосной системы ориентации солнечной батареи, содержащий блок лучевоспринимающих ячеек, установленных на неподвижной площадке, отличающийся тем, что лучевоспринимающие ячейки выполнены в виде обратных конусов с непрозрачными стенками и укреплены на узких торцах конусов фотоэлектрических элементов, при этом лучевоспринимающие ячейки плотно установлены на площадке с образованием телесного угла в 160º и обрамлены прозрачной сферой, укрепленной на площадке, которая устанолена с наклоном к горизонтали под углом, равным географической широте местоположения датчика.A sun tracking sensor of a biaxial orientation system of a solar battery comprising a block of radiation-sensing cells mounted on a fixed platform, characterized in that the radiation-sensing cells are made in the form of inverse cones with opaque walls and mounted on the narrow ends of the cones of the photoelectric elements, while the radiation-sensing cells are tightly mounted on area with the formation of a solid angle of 160º and framed by a transparent sphere, mounted on the site, which is installed with an inclination to the horizontal at an angle Ohm, equal to the geographic latitude of the location of the sensor.

Description

Полезная модель датчик слежения за солнцем для двухосных систем ориентации солнечных батарей относится к солнечной энергетике и может применяться в солнечных электростанциях.A useful model of the sensor for tracking the sun for biaxial orientation systems of solar cells relates to solar energy and can be used in solar power plants.

Известна солнечная энергоустановка (патент РФ №2459156 от 06.12.2010 г.) с системой слежения, включающей компактный фотоэлектрический датчик положения солнца, состоящий из каркаса в форме прямой трехгранной призмы, на двух боковых гранях которой размещены фотоэлементы слежения за солнцем, а на третьей грани установлен командный фотоэлемент разворота модулей с запада на восток. В течение светового дня фотоэлементы слежения на гранях датчика выдают командные сигналы для блока управления приводом азимутального поворота солнечного модуля, который при этом разворачивается в направлении солнца с помощью вала.A solar power installation is known (RF patent No. 2459156 dated 12/06/2010) with a tracking system that includes a compact photoelectric sun position sensor, consisting of a frame in the form of a direct trihedral prism, on which two solar tracking cells are located on two side faces, and on the third face The team photocell of the module’s turn from west to east was installed. During daylight hours, the tracking photocells on the sensor faces issue command signals for the control unit for the azimuthal rotation drive of the solar module, which then rotates in the direction of the sun using a shaft.

Недостатком установки является недостаточная точность слежения за солнцем.The disadvantage of the installation is the lack of accuracy of tracking the sun.

Известна солнечная установка, принятая за прототип (патент РФ №2476783 от 19.07.2011), содержащую солнечную батарею с системой двухосной ориентацией на солнце, на которой в качестве датчиков слежения за солнцем установлены фотоэлектрические модули, содержащие линейные фотоприемники, находящиеся в фокусах цилиндрических линз Френеля. Сигналы от фотоприемников с помощью микропроцессора осуществляют управление приводами системы азимутальной и зенитальной ориентации солнечной батареи.A known solar installation adopted for the prototype (RF patent No. 2476783 dated 07/19/2011) containing a solar battery with a biaxial orientation system for the sun, on which photoelectric modules containing linear photodetectors located in the foci of cylindrical Fresnel lenses are installed as sun tracking sensors . The signals from the photodetectors using a microprocessor control the drives of the azimuthal and zenithal orientation of the solar battery.

Недостатком этой установки является недостаточная точность слежения за солнцем, а также датчики слежения занимают часть активной площади солнечной батареи.The disadvantage of this installation is the insufficient accuracy of tracking the sun, and tracking sensors occupy part of the active area of the solar battery.

Задачей предлагаемой полезной модели является повышение точности слежения за солнцем солнечной батареи.The objective of the proposed utility model is to increase the accuracy of tracking the sun of a solar battery.

Техническим результатом изобретения является повышение точности работы датчика слежения за солнцем для двухосных систем ориентации солнечных батарей при любом положении солнца на небосводе в течение года.The technical result of the invention is to increase the accuracy of the sensor for tracking the sun for biaxial orientation systems of solar cells at any position of the sun in the sky for a year.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом датчике слежения за солнцем двухосной системы ориентации солнечной батареи, содержащем блок лучевоспринимающих ячеек, установленных на неподвижной площадке, лучевоспринимающие ячейки выполнены в виде обратных конусов с непрозрачными стенками и укреплены на узких торцах конусов фотоэлектрических элементов, при этом лучевоспринимающие ячейки плотно установлены на площадке с образованием телесного угла в 160 градусов и обрамлены прозрачной сферой, укрепленной на площадке, которая установлена с наклоном к горизонтали под углом, равным географической широте местоположения датчика.The above technical result is achieved by the fact that in the proposed sensor for tracking the sun of a biaxial orientation system of the solar battery containing a block of radiation-sensing cells mounted on a fixed platform, the radiation-sensing cells are made in the form of inverse cones with opaque walls and mounted on the narrow ends of the cones of the photoelectric elements, beam-receiving cells are tightly mounted on the site with the formation of a solid angle of 160 degrees and are framed by a transparent sphere mounted on loschadke which is mounted inclined to the horizontal at an angle equal to the geographical latitude of the location of the sensor.

Датчик слежения устанавливается на неподвижной площадке, нормаль которой 6 направляется на юг. Угол наклона площадки к горизонтальному основанию соответствует географической широте местности рядом с солнечной батареей, размещенной на механической системе ориентации на солнце, содержащей приводы зенитального и азимутального вращения, использующие шаговые мотор-редукторы. Лучевоспринимающие ячейки датчика с фотоэлектрическими элементами установлены под прозрачной сферой, образуя телесный угол в 160 градусов. Управление приводами солнечной батареи осуществляется микропроцессором, получающим электрические импульсы от фотоэлектрических элементов ячеек датчика. Микропроцессор содержит информацию о географической широте местонахождения солнечной батареи, электронные часы, снабженные календарем, по сигналам которых включаются мотор-редукторы зенитального и азимутального вращения солнечной батареи в соответствии с уравнением движения солнца на небосводе, при этом величины достигнутых углов поворота солнечной батареи по сигналам фотоэлектрических элементов ячеек датчика сравниваются со значениями, полученными их уравнения движения солнца на текущий момент времени.The tracking sensor is installed on a fixed platform, the normal of which 6 is directed south. The angle of inclination of the site to the horizontal base corresponds to the geographical latitude of the area next to the solar battery, located on a mechanical orientation system for the sun, containing zenith and azimuthal rotation drives using stepper gear motors. The radiation-sensing cells of the sensor with photoelectric elements are mounted under a transparent sphere, forming a solid angle of 160 degrees. The solar battery drives are controlled by a microprocessor that receives electrical impulses from the photoelectric elements of the sensor cells. The microprocessor contains information about the geographical latitude of the location of the solar battery, an electronic clock equipped with a calendar, according to the signals of which the gear motors of the zenith and azimuthal rotation of the solar battery are switched on in accordance with the equation of motion of the sun in the sky, while the values of the achieved rotation angles of the solar battery according to the signals of the photovoltaic cells cells of the sensor are compared with the values obtained by their equations of motion of the sun at the current time.

Сущность изобретения поясняется фиг.1, 2, 3, и 4. На фиг.1 и 3 представлена общая схема датчика. На фиг.2 показан вид сверху прозрачной сферы и лучевоспринимающих ячеек. На фиг.4 показана схема лучевоспринимающей ячейки.The invention is illustrated in figures 1, 2, 3, and 4. Figure 1 and 3 presents a General diagram of the sensor. Figure 2 shows a top view of a transparent sphere and radiation cells. Figure 4 shows a diagram of a radiation cell.

Датчик слежения за солнцем для двухосной системы ориентации солнечных батарей содержит площадку 1, укрепленную к горизонтальному основанию 5 под углом α, равным географической широте местности. К площадке 1 прикреплена прозрачная сфера (полушарие) 2 радиусом r. Во всем внутреннем пространстве сферы 2 вплотную укреплены лучевоспринимающие ячейки 3, имеющие форму обратного конуса с непрозрачными стенками 7, обращенного диаметром d₁ к внутренней стенке прозрачной сферы 2, а диаметром d₂ к площадке 1. Высота конуса 3 равна расстоянию η от внутренней стенки сферы 2 до поверхности площадки 1. В нижней части конуса 3 на расстоянии 5d₁ от верхней кромки конуса 3 расположен фотоэлектрический элемент 4, электрический сигнал от которого передается в микропроцессорную систему управления поворотами осей солнечной батареи (на рисунке не показана). Расстояние 5d₁ выбирается таким образом, чтобы солнечный луч 8 точно фиксировался на фотоэлектрическом элементе 4, ограниченного непрозрачными стенками 7 конуса 3.The sun tracking sensor for the biaxial orientation system of solar cells contains a platform 1, mounted to a horizontal base 5 at an angle α equal to the geographical latitude of the terrain. A transparent sphere (hemisphere) 2 of radius r is attached to platform 1. In the entire internal space of sphere 2, beam-receiving cells 3 are closely supported, having the shape of a cone inverse with opaque walls 7 facing with a diameter of d ₁ to the inner wall of a transparent sphere 2 and a diameter of d ₂ to the pad 1. The height of the cone 3 is equal to the distance η from the inner wall of the sphere 2 to the surface of the site 1. In the lower part of the cone 3 at a distance of 5d ₁ from the upper edge of the cone 3 there is a photoelectric element 4, the electric signal from which is transmitted to the microprocessor-based control system for the rotation of the solar axes batteries (not shown). The distance 5d ₁ is selected so that the sunbeam 8 is precisely fixed on the photovoltaic element 4 bounded by the opaque walls 7 of the cone 3.

Датчик слежения за солнцем для двухосных систем ориентации солнечных батарей работает следующим образом.The sensor tracking the sun for biaxial orientation systems of solar cells works as follows.

Солнечные лучи 8 проникают через прозрачную сферу 2, внутреннее пространство конуса 3 и попадают на фотоэлектрический элемент 4, вызывая электрический ток, который анализируется микропроцессором и передается на шаговые мотор-редукторы приводов системы ориентации солнечной батареи (на рисунке не показана). При перемещении солнца по небосводу, его лучи 8 постепенно включают фотоэлектрические элементы 3 и способствуют точному и плавному регулированию поворотов солнечной батареи по азимутальной и зенитальной осямThe sun's rays 8 penetrate through the transparent sphere 2, the inner space of the cone 3 and fall on the photoelectric element 4, causing an electric current, which is analyzed by the microprocessor and transmitted to the stepper motor reducers of the solar orientation system drives (not shown). When the sun moves around the sky, its rays 8 gradually turn on the photovoltaic cells 3 and contribute to the accurate and smooth regulation of the solar battery rotations along the azimuthal and zenithal axes

Claims

A sun tracking sensor of a biaxial orientation system of a solar battery comprising a block of radiation-sensing cells mounted on a fixed platform, characterized in that the radiation-sensing cells are made in the form of inverse cones with opaque walls and mounted on the narrow ends of the cones of the photoelectric elements, while the radiation-sensing cells are tightly mounted on area with the formation of a solid angle of 160º and framed by a transparent sphere mounted on the site, which is installed with an inclination to the horizontal at an angle Ohm, equal to the geographic latitude of the location of the sensor.