[發明專利]一種太陽能跟蹤系統的信號傳感器讀取電路

無效

• 申請號: 201010161468.0
• 申請日: 2010-05-04
• 公開（公告）號: CN102235908A
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發明（設計）人: 高越;穆嘉松;韋軍;安好;栗亮
• 申請（專利權）人: 青海天功新能源有限公司
• 主分類號: G01J1/44
• 分類號: G01J1/44;H02N6/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及太陽能利用技術，具體涉及太陽跟蹤技術領域。

背景技術：

當電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急，能源問題日益成為制約國際社會經濟發展的瓶頸時，越來越多的國家開始實行“陽光計劃”，開發太陽能資源，尋求經濟發展的新動力。

太陽能作為一種可再生的新能源，越來越引起人們的關注。以太陽能光伏發電系統為例，目前大型光伏電站的設計，特別是在國內，很多太陽能電池板陣列基本上都是固定的，存在余弦效應的影響，無法保證太陽光的垂直照射，光伏電池不能充分利用太陽能資源，發電效率較低。研究表明：跟蹤系統應用到平板光伏發電陣列，可以比固定模式提高33％的效率，因此，研究太陽跟蹤技術是有重要意義的。

目前，太陽跟蹤系統基本上可以分為兩類：一類是實時的探測太陽對地位置，控制對日角度的被動式跟蹤；另一類是根據天文知識計算太陽位置以跟蹤太陽的主動式跟蹤。被動式跟蹤中的光電式太陽跟蹤器的主要部件是一種利用光作用使半導體材料的電導率顯著變化的光電傳感器，目前國內常用的光電跟蹤有重力式、電磁式和電動式太陽能跟蹤器，這些光電跟蹤裝置大都使用光電傳感器。但是，光電式太陽跟蹤器可能會出現跟蹤不準確的狀況，發生這樣的問題其主要原因主要包括以下幾個方面：

1?太陽光相對減弱時，接收的光信號和轉換后的電信號通常在固定放大比的情況下相對微弱，容易淹沒在系統、環境等噪聲中，降低了太陽能跟蹤系統的跟蹤精度。

2?光電傳感器受到溫度、濕度、壓力等外界物理環境的影響，例如，溫度的變化將引起熱噪聲和暗電流的變化.造成系統誤差過大。

鑒于以上原因，本發明提出一種太陽能跟蹤系統的信號傳感器讀取電路。

發明內容：

本發明提出的一種太陽能跟蹤系統的信號傳感器讀取電路，主要由光電傳感器信號采集陣列、輔助光電傳感單元、溫度傳感單元、I/V轉換電路、可變增益運算放大器、模擬多路選通開關、信號采樣與保持電路、A/D轉換電路、單片機等組成，其中光電傳感器信號采集陣列包括多個光電傳感器、多路選通開關，輔助光電傳感單元中包括多個光電傳感器，其數量少于光電傳感器信號采集陣列中的光電傳感器個數，溫度傳感單元包括溫度傳感器、信號處理單元等。

本發明主要用于太陽能跟蹤控制系統，光電傳感器信號采集陣列作為太陽能跟蹤控制系統的信號采集單元，太陽能跟蹤控制系統在溫度傳感單元以及輔助光電傳感單元的提示下，可在光電傳感器信號采集陣列中通過多路選通開關選通符合要求的的若干光電傳感器，將其輸出信號進入I/V轉換電路，進行后期處理和分析。輔助光電傳感單元中的光電傳感器的光學判別特性與光電傳感器信號采集陣列中的傳感器有著互補特征，輔助光電傳感單元中光電傳感器也可將其光電轉化信號進入另一套I/V轉換電路進行后期處理和分析。溫度傳感單元用于檢測光電傳感器的工作溫度并實時將信息發送至單片機，同時可作為單片機后期的溫度補償操作的依據。本發明提出的一種太陽能跟蹤系統的信號傳感器讀取電路設置了可變增益運算放大器、模擬多路選通開關，可由單片機通過模擬多路選通開關來控制可變增益運算放大器的放大系數，以實現在不同太陽光強度范圍下，將I/V轉換電路發送來的電信號調整到合適的電壓范圍。

光電傳感器的種類有光電倍增管、雪崩二極管、光電二極管、光電三極管、PIN、光敏電阻、光敏電池以及CCD等一些半導體器件。如今較為常用的是光敏電阻、光電二極管、光電三極管，其中光電二極管的光電流小，輸出特性線性度好，溫度特性高；而光電三極管光電流大，輸出特性線性度差，溫度特性低。在實際工程使用中，對要求靈敏度高，工作頻率低，精度要求低，工作環境溫度高的開關電路，可選用光電三極管；對要求光電流與照度成線性關系、要求精密檢測、工作頻率較高時，則采用光電二極管。本發明可使用光電二極管作為光電傳感器信號采集陣列的光電傳感器，采用光電三極管作為輔助光電傳感單元中的光電傳感器，用于定性地判斷光電傳感器信號采集陣列中的光電傳感器是否工作正常，這個判斷過程是由單片機來控制和完成的。例如當溫度傳感單元提示溫度過高時，系統將主要依據裝有光電三極管的輔助光電傳感單元信息，得到這該時刻太陽光的大致基本信息，從而對比判斷光電傳感器信號采集陣列中的各個光電傳感器是否工作正常，再通過多路選通開關來清除此時發生故障的光電傳感器。