[發明專利]二座標高精度太陽跟蹤傳感器

無效

• 申請號: 200910112000.X
• 申請日: 2009-06-16
• 公開（公告）號: CN101922927A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發明（設計）人: 陳鼎凌
• 申請（專利權）人: 陳鼎凌
• 主分類號: G01C1/00
• 分類號: G01C1/00;G01J1/42;G05D3/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明為一種二座標高精度太陽跟蹤傳感器，屬于太陽能應用領域，用于太陽能集熱、采熱系統以及太陽能光伏發電系統、尤其是太陽能的聚光采集設備的太陽方位的實時動態跟蹤設備的傳感器。

背景技術

在全球化石能源即將枯竭的今天，太陽能的深度開發應用已被人們所關注。但以往人們僅在太陽能的低溫應用領域上開發了一些基礎產品，如太陽能熱水器、太陽能光伏電池等對跟蹤要求不高或基本無需跟蹤的產品，并且，由于過去的太陽跟蹤設備造價高昂、技術尚未成熟，所以跟蹤技術沒有得到廣泛應用。今天，人們已深入到太陽能中、高溫應用領域和高倍率聚光光伏應用領域的研究和開發，人們發現，由于太陽能的能流密度較低，屬于低品位的熱源，若要將其提升為中、高品位的熱源，使之產生高溫、高熱和高光強，就得設法將太陽光進行高倍聚光，而一旦采用聚光手段，則離不開對太陽的高精度的適時動態跟蹤，這就對跟蹤傳感器提出了很高的要求。

在現有技術中，太陽跟蹤傳感器總是難以做到“高靈敏度”與“二座標傳感”兼而有之，往往是用兩個一座標的傳感器組合而成，或者是采用一個沒有防干擾遮光裝置的較低靈敏度的兩座標傳感器，應用中常常由于四周環境散射光的影響，引起工作不穩定。這給安裝、調試帶來了一定困難，也給設備的精確運行引入了不應有的誤差，因此，設計一種能抗干擾的二座標高靈敏度的太陽跟蹤傳感器就顯得十分必要。

發明內容

本發明的目的，就是為聚光太陽能集熱系統以及光伏發電系統提供一種經濟實用、性能可靠、使用方便、二座標、寬域、高靈敏度的傳感器，以保證系統的可靠工作。

本發明的目的是通過以下方案實現的：

用兩對參數相同的光敏器件1、一根四面帶有反光鏡面的矩形反光立柱2、一個四棱錐臺3、一個遮光筒4和一個底座5，構成一個所述的傳感器；兩對光敏器件1分別裝貼在四棱錐臺的四個斜面上，矩形反光立柱2垂直立于四棱錐臺3的頂部，其四側的鏡面反光面與四棱錐臺的四個斜面分別一一相對分布，遮光筒4與底座5相連，處于本件的最底部。

兩對光敏器件1，其材料、光電參數、形狀、尺寸均兩兩相同或完全相同，它們可以是各種光電池、光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管以及各種光電傳感器。

兩對光敏器件1可直接以四棱錐臺的四個斜面為基板，將光敏器件直接制作在其上形成一體化，也可以是兩對互為獨立的平板光電池或光敏電阻或光敏二極管或光敏三極管或其它光電傳感器貼或嵌在四棱錐臺的四個斜面上。

矩形反光立柱2的俯視圖可以是一正方形或矩形，其四側面為金屬或非金屬母材進行拋光或電鍍或表面粘貼反光材料而成的對光線有較強反射能力的不透光鏡面，四個鏡面光潔度相同、光學性能相同。

四棱錐臺3的上、下臺面的形狀可以是一正方形或矩形，四棱錐臺四側斜面的錐尖角兩兩對等或全部相等。

矩形反光立柱2和四棱錐臺3、遮光筒4、底座5，可以是分別成形或分作兩部份成形后再粘合或膠合或嵌合在一起，還可以是作為一個整體一次成形。

矩形反光立柱2的高度，可以是四棱錐臺3的高度的0.5至10倍，此高度越高則本傳感器的靈敏度也越高；遮光筒4的高度可以是四棱錐臺3的高度的0.1至5倍，此高度越高則本傳感器的抗干擾能力越強，但所能探測的空域越窄，此高度越低則本傳感器的抗干擾能力越弱，但所能探測的空域越寬。

當太陽偏離傳感器的中心位置時，反光立柱2上的向陽反光鏡面能將投射到其上的陽光反射到與其相向的那片光敏器件上，使這片光敏器件受光量增大，輸出的信號也增大，而與背陽面相向的那片光敏器件的受光量卻被矩形反光立柱2部份遮擋或全遮擋而大為減弱，輸出的信號也大為減小。

矩形反光立柱2和四棱錐臺3、遮光筒4、底座5可由金屬材料如鋁合金、鋅合金、銅等，或高分子材料如膠木、尼龍、ABS、PP、PC等經切削加工或擠壓成形或注射成形；遮光筒4的內側壁涂復吸光材料，以使得投射進來的光線不致造成二次反射而造成不必要的干擾。

四棱錐臺3的底平面上有一層用于安裝的底座5，底座5上留有安裝孔和泄水孔，底座5的外緣有一遮光筒4，遮光筒內壁貼或噴有吸光層，使得周邊環境的反射光不會影響光敏器件的正常工作；用一個所述的傳感器安裝在太陽能采集器的受光面上，再通過一組信號分析系統、電器驅動系統和機械驅動系統并與之隨動，即可組成一個精確的三維太陽跟蹤系統。

附圖說明

下面結合附圖對本發明進一步說明。

圖1是本發明的主視圖

圖2是本發明的俯視圖

圖3是本發明的陽光偏離中軸線時的工作狀態示意圖

圖4是四路輸入信號與A/D轉換器聯接示意圖

具體實施方式