[發(fā)明專利]太陽方位探測(cè)器及其構(gòu)成的太陽方位自動(dòng)跟蹤裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110205235.0
• 申請(qǐng)日: 2011-07-21
• 公開（公告）號(hào): CN102331794A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚必強(qiáng);謝永春;周丹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 攀枝花學(xué)院
• 主分類號(hào): G05D3/12
• 分類號(hào): G05D3/12;G01C1/00
• 代理公司: 成都虹橋?qū)＠聞?wù)所 51124
• 代理人: 李順德

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及太陽方位探測(cè)和自動(dòng)跟蹤控制技術(shù)。

背景技術(shù)

太陽能可以說是一種取之不盡用之不竭的清潔能源。太陽能利用是當(dāng)前炙手可熱領(lǐng)域，包括太陽能發(fā)電、太陽能熱水器、太陽能灶等。這些應(yīng)用，為了獲得最大的太陽能利用率，都需要使太陽能接收裝置(如太陽能電池板、集熱器、反射器等)時(shí)刻正對(duì)太陽，這些都離不開太陽跟蹤技術(shù)。

現(xiàn)有技術(shù)的太陽跟蹤系統(tǒng)，一般包括太陽方位探測(cè)器、控制系統(tǒng)和伺服機(jī)構(gòu)等部分。太陽方位探測(cè)器大都由光敏傳感器構(gòu)成，根據(jù)接收的太陽能產(chǎn)生控制信號(hào)，控制系統(tǒng)根據(jù)該信號(hào)驅(qū)動(dòng)伺服機(jī)構(gòu)對(duì)太陽進(jìn)行跟蹤?，F(xiàn)有技術(shù)太陽跟蹤控制系統(tǒng)，已經(jīng)從傳統(tǒng)的模擬技術(shù)發(fā)展到今天的數(shù)字控制技術(shù)。在太陽跟蹤控制系統(tǒng)中，太陽方位探測(cè)器是最關(guān)鍵的部件，其性能直接影響到跟蹤精度，常用的光電式探測(cè)器采用光電傳感器，如光電池、光敏二極管、光敏三極管、光敏電阻等，根據(jù)感應(yīng)的太陽光線產(chǎn)生電信號(hào)。這種探測(cè)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低的特點(diǎn)，但受散射光、云霧衰減等多種因素的干擾，工作不穩(wěn)定，甚至無法感應(yīng)。廣州中科院工業(yè)技術(shù)研究院的人員在2010年第一期的《太陽能》期刊上，以《太陽能集熱器跟蹤傳感器》為題，介紹了一種太陽能跟蹤傳感器。把四個(gè)光敏二極管設(shè)置在一個(gè)圓桶內(nèi)組成電橋，雖能穩(wěn)定工作，但不能排除云霧干擾。于是，又在外面設(shè)置了兩個(gè)尋源啟動(dòng)光敏二極管，這兩個(gè)光敏二極管沒有組成電橋電路，這樣又降低了抗干擾性能，影響工作的穩(wěn)定性，難以在產(chǎn)品中使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的太陽探測(cè)器容易受到散射光干擾，特別是云霧產(chǎn)生的衰減、漫反射干擾的缺點(diǎn)，提供一種太陽方位探測(cè)器及其構(gòu)成的自動(dòng)跟蹤裝置，提高探測(cè)器抗干擾能力和工作穩(wěn)定性。

本發(fā)明解決所述技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案是，太陽方位探測(cè)器，包括分別接收東、西、南、北方向太陽能的東向傳感器、西向傳感器、南向傳感器和北向傳感器，所述傳感器位于與入射陽光垂直的平面上，其特征在于，所述平面被相互垂直的第一隔板和第二隔板分割為東、西、南、北四個(gè)部分；其中，東向傳感器和西向傳感器分別位于東西部分并對(duì)稱地位于第一隔板兩邊，南向傳感器和北向傳感器分別位于南北部分并對(duì)稱地位于第二隔板兩邊；所述隔板上設(shè)置有遮光板，所述遮光板與所述平面平行，分別遮擋東向傳感器、西向傳感器和南向傳感器、北向傳感器的部分直射光線，并且東向傳感器和西向傳感器被遮光板遮擋的部分相等，南向傳感器和北向傳感器被遮光板遮擋的部分相等。

本發(fā)明的太陽方位探測(cè)器，東向傳感器、西向傳感器和南向傳感器、北向傳感器之間僅由隔板隔離，距離非常近，可以認(rèn)為處于完全相同的環(huán)境，特別是被遮光板遮擋的相等部分，可以感應(yīng)相同的漫反射等干擾信號(hào)，并相互抵消，極大地提高了探測(cè)器的抗干擾能力。

具體的，所述第一隔板和第二隔板由一張矩形隔板折彎構(gòu)成。第一隔板和第二隔板為整體結(jié)構(gòu)，便于加工和安裝。

具體的，所述傳感器均為光電傳感器。采用光電傳感器作為光信號(hào)感應(yīng)裝置，技術(shù)成熟，便于后續(xù)電路處理。

進(jìn)一步的，所述東向傳感器、西向傳感器具有相同型號(hào)和參數(shù)，所述南向傳感器、北向傳感器具有相同型號(hào)和參數(shù)。對(duì)應(yīng)位置的傳感器具有相同型號(hào)和參數(shù)，可以提高探測(cè)精度和抗干擾能力。

進(jìn)一步的，所述東向傳感器、西向傳感器分別位于電橋的不同橋臂，所述電橋橋臂中點(diǎn)為信號(hào)輸出端；所述南向傳感器、北向傳感器分別位于另一電橋的不同橋臂，該另一電橋橋臂中點(diǎn)為信號(hào)輸出端。采用電橋電路作為信號(hào)輸出電路，抗干擾能力強(qiáng)，靈敏度高。

進(jìn)一步的，所述信號(hào)輸出端反相并聯(lián)兩只三極管，兩只三極管的控制端分別連接兩個(gè)橋臂中點(diǎn)。輸出端接入三極管(可以是雙極型三極管或場(chǎng)效應(yīng)三極管)可以對(duì)電路進(jìn)行隔離，降低相互干擾。

更進(jìn)一步的，所述東向傳感器對(duì)應(yīng)位置的背面安裝有傳感器，用于探測(cè)東方初升的太陽。該增加的傳感器，可以探測(cè)次日東方初升的太陽，為跟蹤裝置復(fù)位、實(shí)現(xiàn)無人值守提供條件。

進(jìn)一步的，所述傳感器與東向傳感器并聯(lián)。將增加的傳感器與東向傳感器并聯(lián)，可以簡(jiǎn)化接入電路，降低成本。

本發(fā)明的太陽方位自動(dòng)跟蹤裝置，包括太陽方位傳感器、控制系統(tǒng)和伺服機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)與太陽方位傳感器連接，接收太陽方位傳感器輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述伺服機(jī)構(gòu)對(duì)太陽進(jìn)行跟蹤。采用本發(fā)明的太陽方位傳感器作為跟蹤裝置的前端探測(cè)器，可以提高太陽跟蹤裝置可靠性和跟蹤精度。