本實用新型涉及太陽能集電領域，具體是指一種太陽運動軌跡的光電感應追蹤裝置。

背景技術：
利用太陽能進行發(fā)電既經濟又環(huán)保，但太陽能存在低密度、間歇性、空間分布不斷變化等缺點。地球的自傳和地球繞太陽的公轉導致了太陽相對于地面靜止物體的運動。黃道面與赤道面存在的23°26’的交角引起了太陽赤緯角在一年中的變化：冬至時赤緯角為-23°26’并逐漸增大，夏至時赤緯角達到最大的23°26’并開始減小。一天當中太陽赤緯角變化很小，地球的自傳引起了時角在一天中的變化：正午時角為0°，每小時變化15°，上午時角為正，下午時角為負。固定式太陽能集電裝置進行光電轉換時效能低，為了提高光電轉化的效能，必須解決太陽位置的跟蹤問題?，F(xiàn)有的光電傳感裝置結構復雜、可靠性低，不利于成本控制。

技術實現(xiàn)要素：
本實用新型的目的在于提供一種太陽運動軌跡的光電感應追蹤裝置，結合日晷的工作原理和光電傳感器的光電特性，實現(xiàn)太陽位置的跟蹤，結構簡單、可靠性好。本實用新型通過下述技術方案實現(xiàn)：一種太陽運動軌跡的光電感應追蹤裝置，包括用于固定的安裝座、基座、晷針、放大電路和微處理器；所述基座的底面與安裝座連接，基座的頂面內嵌光電陣列，光電陣列通過放大電路與微處理器連接；所述晷針垂直固定在光電陣列的中心。光電傳感器具有光電轉換特性，可將光線強度的變化轉化為電信號的變化以實現(xiàn)檢測或控制：光照很弱甚至沒有光照時反向電流為很小的暗電流，光照明顯時反向電流為光電流，光線越弱則電流越小，光線越強則電流越大。所述光電陣列中一個光敏元器件對應一個坐標。由于光電元器件的尺寸較小且基座的厚度較薄，可將光電陣列所在平面和基座所在平面近似看做為同一平面，統(tǒng)稱為基準面。為了便于測量和計算，以基準面為XY面：以南北方向為X方向，北為正值，南為負值；以東西方向為Y方向，東為正值，西為負值；以基準面的法線為Z軸，上為正值，下位負值。日晷利用太陽移動時所照射物體的影子也隨著移動的特點，根據影子的位置推測時間。太陽斜射晷針時，晷針的影子落在與晷針垂直的光電陣列上形成陰影區(qū)，陰影區(qū)內光電元器件的電流驟減，電信號通過放大電路發(fā)送至微處理器，微處理器識別光電元器件所對應的坐標，陰影區(qū)的中線、晷針的軸線分別為一個直角三角形的兩條直角邊，根據幾何關系可獲得太陽的仰角。太陽移動則陰影區(qū)也移動，陰影區(qū)的中線移動的角度與太陽移動的方位角對應，即可獲得太陽的方位角。太陽直射晷針時，光電陣列上無陰影區(qū)，可看做此刻太陽的入射方向與晷針的軸線方向相同，而推算出太陽此刻的方位角和仰角。本實用新型結構簡單、計算過程簡單、反應速度快且性能穩(wěn)定。本實用新型中基座的底部與安裝座連接，可借助水平儀、量角器等測量裝置將基座固定在安裝座上，也可以借助驅動裝置驅動基座進行追蹤太陽位置的移動。固定安裝基座時，可水平固定也可使基座與水平面呈一定傾角進行固定。安裝方式優(yōu)選水平式或緯度夾角式：水平式指基準面與安裝點的水平面平行；緯度夾角式指基座所在平面與安裝點其經線所在的平面垂直且與安裝點的水平面存在夾角，夾角的度數(shù)與安裝點的緯度數(shù)值相同。通常情況下，在低緯度地區(qū)，可采用水平式對基座進行安裝，太陽剛剛升起時仰角非常小，此時光線強度較弱，可不調整太陽能電池板的仰角，待太陽仰角慢慢增大后再調整太陽能電池板的仰角；高緯度地區(qū)，即使正午時分，太陽的仰角也比較小，此時可選擇緯度夾角式對基座進行安裝。若采用水平式或緯度夾角式等固定安裝基座的方式，可能出現(xiàn)晷針的投影超出光電陣列范圍的情況，此時建議采用基座與安裝座的可轉動安裝，并采用逐級調整仰角的方式：先根據陰影區(qū)的最遠端對應的位置獲得方位角和偽仰角，然后根據偽仰角調整基座傾斜的角度，逐級調整偽仰角直至太陽直射光電陣列，此時光電陣列無陰影區(qū)。本實用新型中基座的頂面可設置透光度較高的透明蓋板，透明蓋板置于光電陣列上方，防止灰塵進入或防止外力沖擊，保護光電陣列中的光電傳感器，延長其使用壽命。進一步地，所述光電陣列為包括一個以上光電二極管的光電二極管陣列。所述光電陣列可以采用光電二極管陣列或光電三極管陣列等光敏元器件。本實用新型優(yōu)選光電二極管陣列，性能穩(wěn)定、價格低廉。進一步地，所述光電二極管陣列為圓形陣列，包括M個環(huán)形的子陣列，子陣列以晷針為中心從內向外同軸分布；所述光電二極管陣列中第M個子陣列包括NM個光電二極管，滿足NM=6M，M、NM為正整數(shù)。所述光電二極管陣列為矩形陣列或圓形陣列。在測量精度的等級相同的情況下，為了使整體結構更加緊湊并控制光電二極管的數(shù)量，優(yōu)選圓形陣列。所述圓形陣列中各個子陣列包括的光電二極管的數(shù)量可以是規(guī)律的也可以不規(guī)律的。為了方便實際使用并進一步簡化運算，提高數(shù)據處理的速度，子陣列中光電二極管的數(shù)量采用按序列號從內向外依次遞增的排布方式。所述光電二極管陣列滿足NM=6M：M=1時，NM=6，即第1子陣列中包括6個光電二極管；M=2時，NM=12，即第2子陣列中包括12個光電二極管；M=3時，NM=18，即第3子陣列中包括18個光電二極管；M=4時，NM=24，即第4子陣列中包括24個光電二極管；以此類推，相鄰子陣列中外側子陣列包括的光電二極管比內側子陣列包括的光電二極管多6個。進一步地，所述光電二極管的安裝直徑為D，光敏面直徑為d，D＞d＞0；所述第M個子陣列其中心線的半徑為RM，光電二極管陣列滿足RM+1-RM=D。為了使得光電二極管的排布更加緊湊，安裝光電二極管使要盡量使得相鄰子陣列中光電二極管緊密接觸，則光電二極管陣列滿足RM+1-RM=D。常見的光電二極管的安裝直徑為1mm、1.8mm、2mm、3mm、5mm。進一步地，所述光電二極管的安裝直徑D=2.0mm，光敏面直徑d=1.0mm；所述晷針的直徑為φ，φ=1.5±0.4mm。所述晷針的直徑φ與其在光電二極管陣列上形成的陰影區(qū)的面積相關：若晷針的直徑φ過大則陰影區(qū)覆蓋面積較大，增加計算量；若晷針的直徑φ過小則陰影區(qū)覆蓋面積過小，不容易識別陰影區(qū)覆蓋的光電二極管及其對應坐標，增加識別難度；晷針的直徑φ與光電二極管的光敏面直徑d相近時，形成的陰影區(qū)剛好覆蓋一條徑向的區(qū)域，利于識別被覆蓋的光電二極管及其坐標。因此，優(yōu)選晷針的直徑φ介于光電二極管的光敏面直徑d與光電二極管的安裝直徑D之間。所述光電二極管的安裝直徑D=2.0mm，實際安裝時光電二極管的安裝直徑會有小范圍的公差，此公差不影響光電二極管的排布。所述光電二極管采用光敏面直徑為1.0mm的光電二極管，其實際尺寸存在小范圍的公差，此公差在本實用新型的結構中影響不大可忽略。進一步地，還包括分別與基座、微處理器連接的驅動裝置。所述驅動裝置用于驅動基座與太陽能電池板同步運動，實時測量太陽光入射方向與太陽能電池板的法線之間的偏差。本實用新型與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點及有益效果：（1）本實用新型結合日晷的工作原理和光電傳感器的光電特性，實現(xiàn)太陽位置的跟蹤，結構簡單、可靠性好。（2）本實用新型可快速追蹤太陽的位置，減少計算過程，減少能耗。附圖說明圖1為本實用新型的結構示意圖。圖2為基座采用水平式安裝，太陽光從A點射向本實用新型時方位角、仰角的關系示意圖。圖3為基座采用水平式安裝，太陽光從B點射向本實用新型時方位角、仰角的關系示意圖。圖4為M=1，N1=6，R1=2mm時，光電陣列的結構示意圖。圖5為M=2，N2=12，R2=4mm時，光電陣列的結構示意圖。圖6為M=3，N3=18，R3=6mm時，光電陣列的結構示意圖。圖7為M=4，N4=24，R4=8mm時，光電陣列的結構示意圖。其中：1—安裝座，2—基座，21—光電陣列，3—晷針。具體實施方式下面結合實施例對本實用新型作進一步地詳細說明，但本實用新型的實施方式不限于此。實施例1：本實施例的一種太陽運動軌跡的光電感應追蹤裝置，如圖1所示，主要是通過下述技術方案實現(xiàn)：一種太陽運動軌跡的光電感應追蹤裝置，包括用于固定的安裝座1、基座2、晷針3、放大電路和微處理器；所述基座2的底面與安裝座1連接，基座2的頂面內嵌光電陣列21，光電陣列21通過放大電路與微處理器連接；所述晷針3垂直固定在光電陣列21的中心。所述光電陣列21中一個光敏元器件對應一個坐標。由于光電元器件的尺寸較小且基座2的厚度較薄，可將光電陣列21所在平面和基座2所在平面近似看做為同一平面，統(tǒng)稱為基準面。為了便于測量和計算，以基準面為XY面：以南北方向為X方向，北為正值，南為負值；以東西方向為Y方向，東為正值，西為負值；以基準面的法線為Z軸，上為正值，下位負值。如圖2、圖3所示，基座2采用水平式安裝，基準面與安裝點的水平面平行，基準面為XY面，晷針3與Z軸重合：晷針3的底端相當于坐標原點O，故晷針3底端的坐標為（0，0，0）；晷針3的頂端為H，其坐標為（0，0，h），其中h為晷針3安裝后超出基座2上表面的高度。太陽在A點時照射晷針3形成的陰影區(qū)近似看做直線OP，P點對應的光敏元器件的坐標為（RM·cosα，RM·sinα，0），α為直線OP與X正軸形成的夾角，0≤α≤360°。此時，OP、OH分別為直角△HOP的直角邊，β為OP與PH形成的夾角。根據幾何關系可得到太陽的仰角B=β，太陽的方位角A與α之間滿足：當0≤α≤180°時，A=α+180°；當180°＜α≤360°時，A=360°-α。特殊情況，當β=90°時，太陽直射基座2表面。因此，可以快速跟蹤到太陽的仰角、方位角。實施例2：本實施例在上述實施例基礎上做進一步優(yōu)化，進一步地，所述光電陣列21為包括一個以上光電二極管的光電二極管陣列。本實施例的其他部分與上述實施例相同，故不再贅述。實施例3：本實施例在上述實施例基礎上做進一步優(yōu)化，進一步地，所述光電二極管陣列為圓形陣列，包括M個環(huán)形的子陣列，子陣列以晷針3為中心從內向外同軸分布；所述光電二極管陣列中第M個子陣列包括NM個光電二極管，滿足NM=6M，M、NM為正整數(shù)；所述光電二極管的安裝直徑為D，光敏面直徑為d，D＞d＞0；所述第M個子陣列其中心線的半徑為RM，光電二極管陣列滿足RM+1-RM=D；所述光電二極管的安裝直徑D=2.0mm，光敏面直徑d=1.0mm；所述晷針3的直徑為φ，φ=1.5±0.4mm。如圖4所示，M=1時，N1=6，R1=2mm。以晷針3為中心從內向外同軸分布的第1個子陣列包括6個半徑為2mm的光電二極管，且第1個子陣列的半徑為4mm，6個光電二極管圍繞晷針3緊密排列。如圖5所示，M=2時，N2=12，R2=4mm。以晷針3為中心從內向外同軸分布的第2個子陣列包括12個半徑為2mm的光電二極管，且第2個子陣列的半徑為4mm，第2個子陣列位于第1個子陣列外側且與第1個子陣列緊密排布。如圖6所示，M=3時，N3=18，R3=6mm。以晷針3為中心從內向外同軸分布的第3個子陣列包括18個半徑為2mm的光電二極管，且第3個子陣列的半徑為6mm，第3個子陣列位于第2個子陣列外側且與第2個子陣列緊密排布。如圖7所示，M=4時，N4=24，R4=8mm。以晷針3為中心從內向外同軸分布的第3個子陣列包括24個半徑為2mm的光電二極管，且第4個子陣列的半徑為8mm，第4個子陣列位于第3個子陣列外側且與第3個子陣列緊密排布。以此類推，M≥5時，結構相似，故不再贅述。本實施例的其他部分與上述實施例相同，故不再贅述。實施例4：本實施例在上述實施例基礎上做進一步優(yōu)化，進一步地，還包括分別與基座2、微處理器連接的驅動裝置。所述驅動裝置用于驅動基座2與太陽能電池板同步運動，實時測量太陽光入射方向與太陽能電池板的法線之間的偏差。本實施例的其他部分與上述實施例相同，故不再贅述。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型做任何形式上的限制，凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本實用新型的保護范圍之內。