一種太陽位置傳感器的製作方法

2023-05-30 18:38:41 1

本發明涉及太陽能追蹤技術領域，特別是指一種太陽位置傳感器。

背景技術：

聚光光伏設備和跟蹤光伏系統中都需要對太陽位置進行連續跟蹤捕獲，其基本原理是利用對陽光的遮擋變化引起光電子器件的輸出變化得到跟蹤的方向。目前常見的有塔式太陽位置傳感器和光筒式太陽位置傳感器等。

塔式太陽位置傳感器：在一個錐形圓臺四周貼了4片相同的光伏電池，太陽光從上方投射下來，當太陽光正中向下方投射時，4個光伏電池光線夾角相同，產生的電流相同。當太陽光偏向左側(西方)時，左側光伏電池光照加強，輸出電流增大；右側光伏電池光照減弱，輸出電流減小。所以根據各光伏電池電流變化可以判斷陽光的偏向。其優點是捕獲範圍廣，但存在容易受到周圍光線幹擾、精度不高等缺點。

光筒式太陽位置傳感器：採用圓筒來遮光，圓筒上方中心開有圓孔，在圓筒底部中心安裝一個四象限光電池，來自上方的太陽光通過圓孔投向底部，當太陽光正中向下方投射時，投射的光斑中心與四象限光電池中心重合，四象限光電池各電池輸出相同。當太陽光偏向左側(西方)時，投射的光斑偏向東方，四象限光電池左側兩個電池被部分遮擋，右側電池輸出大於左側電池輸出，於是根據各光伏電池電流的變化可以判斷出陽光的偏向。光筒式太陽位置傳感器可以防止周圍光線的幹擾，對光線偏差的靈敏度也高多了，可檢測出太陽位置較小的偏差；但存在檢測的光線角度較小，光線角度偏差大時，會導致光線無法照射到四象限光電池，進而無法檢測。

技術實現要素：

為解決以上現有技術的不足，本發明提出了一種太陽位置傳感器。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種太陽位置傳感器，包括：呈凹槽型的外殼和與其相配合的透明蓋，二者形成密封腔體；電路板，設於外殼內；一端相互固連的多塊隔板，固設於外殼的底板的中間，形成多個相互獨立的隔間；多個具有光生伏特效應的主光敏元件，與隔間一一對應，且與電路板電連接，多個主光敏元件分別對稱設於隔間中；用於為主光敏元件遮光的圓形擋板，設於隔板相互固連的一端的正上方；當光線從正上方直射時，主光敏元件的pn結部位因圓形擋板的遮擋而接收不到光線。

作為本發明的進一步改進，隔板的數量為4塊，組成十字形；主光敏元件的數量為4個，分別對稱設於隔板形成的四個隔間中。

作為本發明的進一步改進，電路板固設於外殼的底板的中間，電路板與外殼的底板之間留有距離，隔板固設於電路板的中間，主光敏元件固設於電路板上。

作為本發明的進一步改進，還包括：與主光敏元件一一對應的輔光敏元件，與電路板電連接；透明蓋的邊沿處設有透明的折邊，折邊的邊緣位置低於輔光敏元件的位置；輔光敏元件垂直向下的正投影位於其所處隔間的中心線上；輔光敏元件的pn結部位被遮擋，使光線無法通過被遮擋的部位射向輔光敏元件的pn結；光線通過折邊的邊緣位置射向主光敏元件形成的入射角為α，光線通過被遮擋的部位的邊緣射向輔光敏元件的pn結形成的入射角為β，β大於α。

作為本發明的進一步改進，主光敏元件和輔光敏元件為光電二極體或發光二極體。

作為本發明的進一步改進，正對的兩個輔光敏元件為一組，其中，一組中兩個輔光敏元件的外側形狀呈長方體，另一組中兩個輔光敏元件的外側形狀呈圓弧形。

作為本發明的進一步改進，其特徵在於，輔光敏元件呈水平設置，其pn結部位朝向圓形擋板。

作為本發明的進一步改進，α為55°-65°。

作為本發明的進一步改進，隔板的上側邊高於折邊的邊緣位置。

作為本發明的進一步改進，外殼的內壁呈啞光黑色。

本發明的太陽位置傳感器，通過透明蓋、隔板、圓形擋板以及主、輔光敏元件的設計，同時提高了可檢測光線範圍和提升了檢測精度，從而保證高精度跟蹤太陽光位置，使太陽能電池板獲得最大光照強度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術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發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為實施例中太陽位置傳感器的俯視結構示意圖；

圖2為實施例中太陽位置傳感器的側視結構示意圖；

圖3為實施例中輔光敏元件接收光照情況的示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

如圖1和2所示，為實施例中太陽位置傳感器的結構示意圖。

實施例中太陽位置傳感器，包括：呈凹槽型的外殼1、位於外殼1內的電路板2、一端相互固連的多塊隔板3、多個具有光生伏特效應的主光敏元件5、用於為主光敏元件5遮光的圓形擋板6和透明蓋7，其中，

外殼與透明蓋相配合形成密封腔體；隔板3固設於外殼1的底板的中間，形成多個相互獨立的隔間4；主光敏元件5與隔間4一一對應，且與電路板2電連接，多個主光敏元件5分別對稱設於隔間4中；圓形擋板6設於隔板3相互固連的一端的正上方；當光線從正上方直射時，主光敏元件5的pn結部位因圓形擋板6的遮擋而接收不到光線。

優選地，隔板3的數量為4塊，組成十字形；主光敏元件5的數量為4個，分別對稱設於隔板3形成的四個隔間4中。

上述實施例中，當有光線照射到位於某一個方向的主光敏元件5時，太陽能電池板向該側面的方向轉動；隨著光線逐漸趨於垂直太陽位置傳感器的表面(即光線從太陽位置傳感器的正上方直射)，此時圓形擋板6投下的陰影對主光敏元件5產生遮擋，太陽能電池板停止轉動，跟蹤完成。當太陽方位發生變化時，重複上述動作，實現持續跟蹤。

優選地，電路板固設於外殼的底板的中間，電路板與外殼的底板之間留有距離，隔板固設於電路板的中間，主光敏元件固設於電路板上。實施例中，優選通過螺絲柱實現抬高電路板高度，由於電路板為雙面布線，電路板背面元件的焊接需要焊接高度，同時也為輔光敏元件8延伸至透明蓋區域創造條件。

實施例中太陽位置傳感器，還包括：與主光敏元件5一一對應的輔光敏元件8，與電路板2電連接；透明蓋7的邊沿處設有透明的折邊9，折邊9的邊緣位置低於輔光敏元件8的位置，以使輔光敏元件8能夠接收到其他方向的光線；輔光敏元件8垂直向下的正投影位於其所處隔間4的中心線上；輔光敏元件8的pn結部位被遮擋，使光線無法通過被遮擋的部位射向輔光敏元件8的pn結；光線通過折邊9的邊緣位置射向主光敏元件5形成的入射角為α(如圖1所示)，光線通過被遮擋的部位的邊緣射向輔光敏元件8的pn結形成的入射角為β(如圖3所示)，β大於α；只有當光線照向輔光敏元件8的入射角≤β時，輔光敏元件8的pn結才能接收到光線。

優選地，實施例中α為55°-65°，α太大導致輔光敏元件8起不到應有的作用，α太小會影響太陽位置傳感器的精度。

實施例中，優選地，輔光敏元件8呈水平設置，其pn結部位朝向圓形擋板6。輔光敏元件8通過焊接在電路板2上的長引腳抬高安裝位置，且如圖3所示，輔光敏元件8的pn結部位被遮擋，使其只能接收到來自入射角度較大光線照射，當光線從正上方照射輔光敏元件8時由於被遮擋，輔光敏元件8的pn結部位接收不到光線。

實施例中，光生伏特效應為：當主光敏元件5或輔光敏元件8的pn結接收到光照時，會產生電流，電路中電壓發生變化。根據電壓的變化，進而調整太陽能電池板的方向。

優選地，主光敏元件5和輔光敏元件8為光電二極體或發光二極體。

優選地，正對的兩個輔光敏元件8為一組，其中，一組中兩個輔光敏元件的外側形狀呈長方體，另一組中兩個輔光敏元件的外側形狀呈圓弧形。安裝使用時，長方體輔光敏元件位於東西方向，長方體輔光敏元件可減少對散射光的接收，直射光不受影響，若東西方位偏差較大時，只接收直射光線，減少跟蹤誤差；圓弧形輔光敏元件位於南北方向，由於俯仰角度(太陽維度)變換相對較小，不需要專門屏蔽散射光。

實施例中，輔光敏元件8pn結部位的遮擋，可以採用現有手段，能夠實現遮擋效果即可。優選地，輔光敏元件8的pn結部位塗有白漆。

為提高隔板3的隔離效果，以及圓形擋板6的遮蓋效果的角度出發，優選地，隔板3的上側邊高於折邊9的邊緣位置。

優選地，外殼1的內壁呈啞光黑色，以儘量減少光線照射到傳感器外殼內壁時所產生的漫反射造成的混雜信號。

實施例中，太陽位置傳感器，還包括：用於與外部設備連結的接頭，與電路板2電連接。

上述實施例中，如圖1所示，以光線通過折邊9的邊緣位置射向主光敏元件5時的入射角α作為基準：當光線入射角＞α時，光線只能從側面照射到位於某一個方向的輔光敏元件8，而照射不到該方向的主光敏元件5，此時輔光敏元件8發揮作用，太陽能電池板向該方向轉動；隨著入射角逐漸變小，輔光敏元件8接收的光線因被白漆遮蓋而大大減少，當光線入射角≤α時，光線照射到主光敏元件5，而輔光敏元件8因被白漆遮蓋接收不到光線，此時主光敏元件5發揮作用，太陽能電池板繼續向該方向轉動；隨著入射角繼續變小，當光線逐漸趨於垂直太陽位置傳感器的表面(即光線從太陽位置傳感器的正上方直射)，此時圓形擋板6投下的陰影對主光敏元件5產生遮擋，主光敏元件5和輔光敏元件8均接收不到光線，太陽能電池板停止轉動，跟蹤完成。當太陽方位發生變化時，重複上述動作，實現持續跟蹤。

上述實施例中的太陽位置傳感器，通過透明蓋、隔板、圓形擋板以及主、輔光敏元件的設計，同時提高了可檢測光線範圍和提升了檢測精度，從而保證高精度跟蹤太陽光位置，使太陽能電池板獲得最大光照強度。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。