太陽照射方向檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及太陽能檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，具體公開了一種太陽照射方向檢測裝置，用于太陽能電池板或其他需要跟蹤太陽指向的設(shè)備，包括多個規(guī)則排列的遮光腔體、多個安裝于腔體內(nèi)具有方向性的光敏傳感器、位于腔體受光前端的光學(xué)透鏡、以及將光敏傳感信號進行處理和控制的裝置。本實用新型優(yōu)點是，與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過對光照強度的檢測來實現(xiàn)對太陽的指向，不僅避免了程序控制式控制器單純地按時間來確定太陽位置，也克服了集熱式控制器精度較低的缺點。
【專利說明】太陽照射方向檢測裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種太陽照射方向檢測裝置，特別是涉及一種用于太陽能電池或其他需要檢測太陽方向的設(shè)備。本裝置可以通過設(shè)置于不同位置的光敏傳感器檢測光線強弱變化，計算光線強弱的分布就可以確定實際的光線方向。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，能源問題越來越突出，太陽能作為一種清潔能源受到普遍的重視，發(fā)展前景非常廣闊。太陽能產(chǎn)業(yè)已成為全球發(fā)展速度最快的技術(shù)。然而它也存在著間歇性、光照方向和強度隨時間不斷變化的問題。因此對太陽能的收集和利用提出了更高的要求。
[0003]目前很多太陽能板陣列都是固定安裝，不能充分利用太陽能，資源利用率較低。在相同條件下，光照強度越大，太陽能的利用率就越高，因此在太陽能利用中對太陽方向進行跟蹤，可以增大太陽能受光面的光照強度，提高太陽能設(shè)備的利用率。
[0004]目前對太陽方向進行跟蹤的方法有多種方法，如天文參數(shù)計算法、太陽圖像檢測法、熱敏傳感檢測法和光敏傳感檢測法等。這些方法分別存在著實時性、靈敏度不高，對雨雪天氣適應(yīng)性差，或檢測精度低等缺陷。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的是制造出一種使用簡便、檢測精度高的太陽照射方向檢測裝置。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了以下的技術(shù)方案:一種太陽照射方向檢測裝置，用于太陽能電池板或其他需要跟蹤太陽指向的設(shè)備，其特征在于，包括多個規(guī)則排列的遮光腔體、多個安裝于腔體內(nèi)具有方向性的光敏傳感器、位于腔體受光前端的光學(xué)透鏡、以及將光敏傳感信號進行處理和控制的裝置。
[0007]優(yōu)選的，所述遮光腔體放置于一個朝向太陽的平面上，并垂直于該平面。遮光腔體為一端開口的桶裝結(jié)構(gòu)，且具有不同的腔體高度。
[0008]優(yōu)選的，所述遮光腔體由高度不同的隔板分割為多個部分，所述遮光腔體以軸線為中心，呈同心方式多層排列。
[0009]優(yōu)選的，所述遮光腔體受光一端設(shè)置光學(xué)透鏡。
[0010]優(yōu)選的，所述具有方向性的光敏傳感器放置于遮光腔體內(nèi)部且指向開口一端。
[0011]優(yōu)選的，所述信號處理裝置包括數(shù)據(jù)采集、存儲、計算和通信部分，其與需要調(diào)整的太陽能設(shè)備放置于一處，多個信號處理裝置可以組成網(wǎng)絡(luò)并實現(xiàn)對太陽能設(shè)備的統(tǒng)一控制。
[0012]優(yōu)選的，所述裝置分布排列在整個工作區(qū)域內(nèi)，且排列間距滿足一定的間距要求。
[0013]在本實用新型的太陽照射方向檢測裝置中，所述光敏傳感器位于遮光腔體底部，通過開口端接收太陽光信號，其感光范圍受遮光腔體開口尺寸的影響。多個光敏傳感器的感光范圍互相不完全重疊，當太陽位于本裝置正上方時，各光敏傳感器的信號輸出強度相同。當太陽與本裝置軸線偏開一定角度時，不同位置的光敏傳感器則顯示為不同信號輸出強度，分析其強度分布就可以得到太陽與本裝置軸線的偏差方向及角度。
[0014]本使用新型可以單獨或組網(wǎng)部署于較大面積內(nèi)，通過在不同位置的對太陽位置進行檢測，避免了意外錯誤導(dǎo)致檢測精度的下降。通過信號處理模塊、通信模塊和驅(qū)動機構(gòu)的組合，使得位置檢測、數(shù)據(jù)上報和跟蹤控制成為統(tǒng)一的整體。
[0015]本實用新型結(jié)合天文參數(shù)計算方法對初始方向進行預(yù)設(shè)，并采用改進型光敏傳感檢測法對太陽方向進行檢測。不僅大大提高了檢測精度，同時也避免了反復(fù)搜索導(dǎo)致的系統(tǒng)無法定位現(xiàn)象
[0016]如上所述，本實用新型的太陽照射方向檢測裝置與現(xiàn)有的技術(shù)相比，通過對光照強度的檢測來實現(xiàn)對太陽的指向，不僅避免了程序控制式控制器單純地按時間來確定太陽位置，也克服了集熱式控制器精度較低的缺點。
[0017]本實用新型的有益效果在于:采用上述結(jié)構(gòu)后，與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過對光照強度的檢測來實現(xiàn)對太陽的指向，不僅避免了程序控制式控制器單純地按時間來確定太陽位置，也克服了集熱式控制器精度較低的缺點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本實用新型實施例技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對-實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為本實用新型的原理框圖；
[0020]圖2為本實用新型的使用狀態(tài)示意圖；
[0021]圖3為本實用新型的外觀結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0023]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0024]如圖1所示的一種太陽照射方向檢測裝置，用于太陽能電池板或其他需要跟蹤太陽指向的設(shè)備，包括多個規(guī)則排列的遮光腔體、多個安裝于腔體內(nèi)具有方向性的光敏傳感器、位于腔體受光前端的光學(xué)透鏡、以及將光敏傳感信號進行處理和控制的裝置。
[0025]參閱圖1及圖4，以示例形式說明了一個檢測單元的工作原理及信號轉(zhuǎn)換和處理過程。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本實用新型中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0026]請參閱圖1，顯示為本實用新型太陽照射方向檢測裝置的原理示意圖。如圖中所示，一個或多個檢測單元11、12等通過電纜連接到信號轉(zhuǎn)換和處理模塊20，多組包含有太陽位置信息的信號經(jīng)過信號轉(zhuǎn)換和處理模塊20進行甄別和計算形成最終確定的可以描述太陽實際位置的數(shù)據(jù)。這個數(shù)據(jù)可以由通信模塊21經(jīng)過電纜或無線信號方式發(fā)送到其他信息處理或顯示單元，也可以作為驅(qū)動機構(gòu)22的控制信號。驅(qū)動機構(gòu)22通常由電機及一系列機械傳動機構(gòu)組成，可以使太陽能電池板等設(shè)備正確地指向太陽。
[0027]圖3為本實用新型太陽照射方向檢測裝置的外觀示意圖，參閱圖2和圖3所示，所述太陽照射方向檢測裝置放置于一個平面101上，其上至少有一個一端開口的腔體102。平面101及腔體102由隔板111，112，113，114，115，116，117和118，以及不同長度的隔板201和202分隔為若干不同的區(qū)域。在這些區(qū)域中，對稱放置有成對配置的光敏傳感器120和122，121和123，220和221，222和223。為保證這些傳感器能精確測量來自腔體開口處射來的太陽光，不受雜光的干擾，平面101，腔體102，以及所有的隔板均有黑色涂覆以減少反光。
[0028]如圖4所示，分布于平面101上，腔體102四周，由隔板111和112、113和114、115和116、117和118分別構(gòu)成四個矩形的隔腔，并且兩邊相對隔腔的長邊互相正交。光敏傳感器120、121、122、123分別放置于這四個隔腔內(nèi)。
[0029]參閱圖2顯示為本實用新型的使用方式示意圖。顯示為圖3水平方向的一個切面視圖。圖2中光敏傳感器120和122分別對稱于遮光腔體102兩側(cè)。遮光腔體102內(nèi)部，同一方向上對稱放置有另外兩只光敏傳感器222和223。太陽位于本裝置前方腔體102開口一側(cè)，其光線可照射于傳感器上，根據(jù)光照強度輸出不同的檢測電壓值。
[0030]當太陽處于本裝置正前方時，兩組光敏傳感器120和122，222和223接收到的光強度相同，其輸出的檢測電壓也相同。當太陽偏離中心軸線一個較小角度時，由于環(huán)境散熱光的影響，光敏傳感器120和122收到的光照強度變化不大，不會反映出太陽位置的變化，而位于遮光腔體102因為具有一定的高度，對散射光產(chǎn)生遮擋，其內(nèi)部的光敏傳感器222和223會因為光照強度的變化而產(chǎn)生檢測電壓的差異，這一差異就反映了太陽偏離中心軸線的位置。當太陽偏離中心軸線較大角度時，處于腔體102內(nèi)的傳感器222和223無法收到太陽的光照，但外部的傳感器120和122則能正確因光照強度變化劇烈產(chǎn)生不同檢測電壓，從而反映出太陽的概略位置。
[0031]參閱圖2可以看出，當太陽在范圍A內(nèi)移動時，光敏傳感器223可正確檢測其位置。因此可以通過調(diào)整腔體102和隔板201和202高度實現(xiàn)傳感器的檢測范圍，以適應(yīng)不同地區(qū)的光照條件。同時參閱圖3，對于外圍的傳感器，設(shè)置有隔板111、112、113、114、115、116、117和118，這個隔板的作用是在一定檢測范圍內(nèi)保證傳感器盡可能少受環(huán)境散射光線的影響?？梢钥闯觯舭宓脑谒胶痛怪狈较蚓嚯x光敏傳感器的距離是不同的。例如，光敏傳感器120和122主要檢測水平方向的太陽位置，應(yīng)該盡可能避免垂直方向的光線影響，因此，設(shè)置的隔板111和112、115和116在垂直方向距離傳感器更近以遮擋這一方向的散射光。更佳的方案是:為了避免過于強烈的光線造成傳感器性能下降，可在平面101或腔體102與太陽之間設(shè)置透光率較低的物體或使用凹透鏡，在不降低檢測精度的情況下，降低光照強度。
[0032]通過圖4可以看出，傳感器組120和122，220和221，以及222和223可以在水平方向上完成對太陽位置的判定。而另一個正交方向上，傳感器組121和123，220和223，221和222可以完成垂直方向上的太陽位置判定。綜合所有光敏傳感器的檢測電壓，就可以得到本裝置前方任意方向太陽位置的判定。
[0033]由于光敏傳感器輸出的檢測電壓與實際接收到的光照強度成一定比例，因此信號轉(zhuǎn)換和處理模塊可以根據(jù)各傳感器不同的檢測電壓來判斷太陽的實際位置并通過驅(qū)動機構(gòu)進行位置跟蹤。
[0034]眾所周知的，對來自光敏傳感器的信號，需要進行放大、AD、濾波等形式的轉(zhuǎn)換和處理，可以極大地提高檢測精度。組成信號轉(zhuǎn)換和處理單元的，通常是具有數(shù)據(jù)存儲和運算能力的處理器。更佳的實施方案為，可以根據(jù)已知的天文數(shù)據(jù)，計算本裝置在不同時間太陽的理論位置，當遇到雨雪或大霧天氣時，本裝置可直接給出太陽的理論位置，從而提高跟蹤效率。
[0035]綜上所述，本實用新型有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中檢測條件單一的缺點，通過綜合理論計算和光線檢測的方法，實現(xiàn)了較高精度的太陽位置檢測，同時使用了信號轉(zhuǎn)換和處理模塊、驅(qū)動機構(gòu)和通信模塊，利于建立太陽位置的自動化跟蹤和管理系統(tǒng)，具有高度產(chǎn)業(yè)利用價值。
[0036]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽照射方向檢測裝置，用于太陽能電池板或其他需要跟蹤太陽指向的設(shè)備，其特征在于，包括多個規(guī)則排列的遮光腔體、多個安裝于腔體內(nèi)具有方向性的光敏傳感器、位于腔體受光前端的光學(xué)透鏡、以及將光敏傳感信號進行處理和控制的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽照射方向檢測裝置，其特征在于:所述遮光腔體放置于一個朝向太陽的平面上，并垂直于該平面，遮光腔體為一端開口的桶裝結(jié)構(gòu)，且具有不同的腔體高度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽照射方向檢測裝置，其特征在于:所述遮光腔體由高度不同的隔板分割為多個部分，所述遮光腔體以軸線為中心，呈同心方式多層排列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽照射方向檢測裝置，其特征在于:所述遮光腔體受光一端設(shè)置光學(xué)透鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽照射方向檢測裝置，其特征在于:所述具有方向性的光敏傳感器放置于遮光腔體內(nèi)部且指向開口 一端。
6.根據(jù)權(quán)利要求f5任一項所述的太陽照射方向檢測裝置，其特征在于:所述信號處理裝置包括數(shù)據(jù)采集、存儲、計算和通信部分，其與需要調(diào)整的太陽能設(shè)備放置于一處，多個信號處理裝置可以組成網(wǎng)絡(luò)并實現(xiàn)對太陽能設(shè)備的統(tǒng)一控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求f5任一項所述的太陽照射方向檢測裝置，其特征在于:所述裝置分布排列在整個工作區(qū)域內(nèi)，且排列間距滿足一定的間距要求。
【文檔編號】G05D3/12GK204189029SQ201420516583
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月10日
【發(fā)明者】楊心怡 申請人:楊心怡