正四稜錐形太陽方位傳感器的製作方法

2023-10-08 15:50:14

專利名稱：正四稜錐形太陽方位傳感器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於太陽能應用領域，涉及地面光伏系統太陽敏感器領域中的信號接
收前端，尤其是一種正四稜錐形太陽方位傳感器。
背景技術：
太陽方位傳感器是太陽敏感器光強信號接收前端，它的視場寬窄直接影響整個太 陽敏感器能否精確追蹤太陽方位，實現較高光電轉化效率的關鍵。目前太陽敏感器信號接 收前端主要採用狹縫結合CCD技術實現，CCD將接收到的太陽光強信號傳遞給太陽敏感器 的控制器並經過計算控制司服電機實現實時跟蹤太陽方位。上述狹縫結合CCD技術雖然原 理簡單，操作方便，應用較廣泛，但也存在如下問題現有太陽敏感器的信號接收前端的視 場較窄，例如，上午陰天，光強不能達到太陽敏感器的開啟電壓所需要的光照強度，光伏系 統不能實現跟蹤；到了下午由陰轉晴陽光明媚，由於上午光伏系統沒能跟蹤上太陽的方位， 導致光伏系統和太陽的角度相差太多，而由於太陽敏感器的視場較窄，光伏系統不能實現 自動跟蹤，這時候就需要人為的去手動調節跟蹤系統，直到太陽敏感器接收到的光照信號 能夠開啟光伏系統。發生上述情況會降低光電轉化效率，影響系統的正常使用，並且增加了 人工維修維護的成本。 經過檢索發現專利號為200710043527. 2，公開號為CN101126930，專利名稱為一 種用於CCD太陽敏感器的金字塔形光學頭部裝置的發明專利，其說明書中公開了一個四面 為二二對稱斜面中間為平頂的金字塔形結構的信號接收前端，其中一片帶濾光的光學狹縫 置在金字塔形平頂的窗口上，另二片帶濾光的光學狹縫分別置於金字塔形二對稱斜面的窗 口上，並使三條光學狹縫互相平行，二片太陽電池也分別置於金字塔形二對稱斜面的窗口 上，與帶濾光的光學狹縫片依次排列。CCD以及太陽電池將得到的光強信號轉化為電信號傳 遞給控制器，由控制器進行比較後，控制相應的電機帶動整個光伏系統移動，找到接收光強 的最佳位置，上述技術中雖然採取金字塔形結構的信號接收前端，但是作為狹縫技術其視 場窄的結構沒有改變，雖然其上還安裝有太陽電池作為補充，但是在系統故障模式下，依靠 兩個太陽電池的姿態設置無法滿足跟蹤太陽最佳方位的要求，可靠性較差，精度較低，而且 整個信號接收前端的結構複雜，成本較高。

發明內容本實用新型的目的在於克服現有技術的不足，提供一種結構簡單、製造成本低、可
靠性高、視場寬、太陽光角度限制小、精度較高的正四稜錐形太陽方位傳感器。 本實用新型解決其技術問題是通過以下技術方案實現的 —種正四稜錐形太陽方位傳感器，包括光強信號接收臺以及光敏傳感器，其中光 強信號接收臺為正四稜錐形，其四個側面的中線位置均固裝一光敏傳感器，該四個光敏傳 感器為對稱設置。 而且，所述光敏傳感器安裝在四個側面中線位置的底部。[0008] 而且，所述的正四稜錐形的光強信號接收臺的側面與底面的夾角為e度，e的取 值範圍為60《e <90。 而且，所述的光敏傳感器為太陽能電池或者光敏電阻。本實用新型的優點和有益效果為 i.本正四稜錐形太陽方位傳感器由光強信號接收臺以及光敏傳感器構成，其中光 強信號接收臺為正四稜錐形，其四個側面分別固裝一個光敏傳感器，不管太陽光從何種角 度照射該正四稜錐形太陽方位傳感器，都能產生啟動信號，太陽光角度限制小，並且能夠提 供給太陽敏感器一個較寬的視場，整個光伏系統易啟動，並自動調整與太陽的角度關係。 2.本正四稜錐形太陽方位傳感器的正四稜錐形的光強信號接收臺的側面與底面
的夾角為e度，e的取值範圍為60《e < 90，光敏傳感器採用太陽能電池或者光敏電阻， 可以根據實際工況來設計角度e ，以達到更好的光電轉化效率，且光敏傳感器來源廣泛。
3.本實用新型整體結構簡單，製造成本低，可靠性高，視場寬，太陽光角度限制小， 是一種精度較高的正四稜錐形太陽方位傳感器。

圖1為本實用新型的主視圖； 圖2為圖1的俯視圖。
具體實施方式下面通過具體實施例對本實用新型作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不 是限定性的，不能以此限定本實用新型的保護範圍。 —種正四稜錐形太陽方位傳感器，由光強信號接收臺1以及光敏傳感器2構成， 光強信號接收臺採用不鏽鋼材料製作，光敏傳感器為太陽能電池或者光敏電阻，本實施例 最優採用靈敏度較高的光敏電池，光敏電池是太陽能電池中的一種。本實用新型的創新點 在於光強信號接收臺為正四稜錐形，其四個側面的中線位置均固裝一光敏傳感器，所固裝 的四個光敏傳感器為對稱設置，本實施例中的光敏傳感器均安裝在四個側面中線位置的底
部；正四稜錐形的光強信號接收臺的側面與底面的夾角為e度，e的取值範圍為60《e
< 90，本實施例採用側面與底面的夾角為60度。 本正四稜錐形太陽方位傳感器的四個光敏傳感器與太陽敏感器的控制器連接，控
制器為現有技術(這裡不再贅述)，控制器的功能就是將正四稜錐形太陽方位傳感器得到 的光強信號轉化後的電流信號轉換為電壓信號進行比較，然後控制轉動系統(由電機構 成)向傳輸電壓信號高的光敏傳感器方向轉動，以減小該光敏傳感器的電壓信號，一直到 四個光敏傳感器的電壓信號均衡，即四稜錐體結構的光強信號接收臺的頂端對準太陽方 向。 本實施例中正四稜錐體的側面和底面成60° ，因此當太陽直射四稜錐體的頂點 時，各側面的光敏電池相當於接收了直射太陽光的cos60。 (二分之一)光強，即光敏電池 的電流應該等於二分之一面積的光敏電池產生的電流，也即電流為50mA ;而當太陽光垂直 照射某一側面時，正四稜錐形太陽方位傳感器偏離直射太陽的角度為60度，此側面的電流 為lOOmA，而與之相對的另一側面的光敏電池電流基本為0(由於存在散射光因此不可能為O)，與之相鄰的兩側面電池產生的電流為(100X0.33) = 33mA。 假設光是從平行於正四稜錐體的底面且對著其中一個主側面照射的，此時該主側 面產生100Xsin60° mA的電流，相鄰側面的電流均為0mA ;而與之相對的側面電流約為 0。由於控制器將控制轉動系統向傳輸高電流的光敏傳感器的方向轉動，即向主側面的方向 轉動，當旋轉到與主側面垂直時，即旋轉了 30°時，此時電流為lOOmA，相鄰側面電流均為 100X0. 33mA，相對側面電流仍為0。當旋轉到光線與相對側面平行時，即又旋轉了 30° ，此 時主側面產生100Xsin60° mA的電流，兩相鄰側面電流均為100X0. 47mA ;而與之相對的 側面電流仍為O。當旋轉到直射四稜錐體頂點時，即又旋轉了30。，此時四個側面電流均為 100Xcos30。 mA = 50mA。由以上實驗我們得出在光線垂直照射正四稜錐體的頂點時四個 側面的電流之間的差別較小，而其他時候電流差別較大系統易於實現跟蹤，因此在光線垂 直正四稜錐頂點附近是影響敏感器的精度的地方。例如光線朝著主側面偏離垂直方向1° ， 電流為100Xcos59° ，而相對側面的電流為100Xcos61° ，相鄰側面的電流仍然為50mA，通 過計算得出，主側面的電流為51. 5mA，而相對側面的電流為48. 5mA，主側面與相對側面之
間的電流差別為3mA。如果偏離的不是r而是o. r甚至時o.or的話，我們同理可以推
出主側面與相對側面之間的電流差別分別為0. 3mA和0. 03mA，0. 03mA對於目前的識別器來
說是可以分辨出來的，因此我們的系統的精度高於o.or ，足以滿足聚光光伏系統的需要。
權利要求一種正四稜錐形太陽方位傳感器，包括光強信號接收臺以及光敏傳感器，其特徵在於光強信號接收臺為正四稜錐形，其四個側面的中線位置均固裝一光敏傳感器，該四個光敏傳感器為對稱設置。
2. 根據權利要求1所述的正四稜錐形太陽方位傳感器，其特徵在於所述光敏傳感器 安裝在四個側面中線位置的底部。
3. 根據權利要求1所述的正四稜錐形太陽方位傳感器，其特徵在於所述的正四稜錐形的光強信號接收臺的側面與底面的夾角為e度，e的取值範圍為60《e <go。
4. 根據權利要求1所述的正四稜錐形太陽方位傳感器，其特徵在於所述的光敏傳感器為太陽能電池或者光敏電阻。
專利摘要本實用新型涉及一種正四稜錐形太陽方位傳感器，包括光強信號接收臺以及光敏傳感器，其中光強信號接收臺為正四稜錐形，其四個側面的中線位置均固裝一光敏傳感器，該四個光敏傳感器為對稱設置。本實用新型整體結構簡單，製造成本低，可靠性高，視場寬，太陽光角度限制小，是一種精度較高的正四稜錐形太陽方位傳感器。
文檔編號G01J1/42GK201464033SQ200920097058
公開日2010年5月12日 申請日期2009年6月9日 優先權日2009年6月9日
發明者於洪旺, 肖志斌 申請人:中國電子科技集團公司第十八研究所