[發(fā)明專利]一種測量太陽高度角和方位角的控制系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110378864.3
• 申請日: 2011-11-24
• 公開（公告）號: CN103135595A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊向民;王豐飛
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西科林能源發(fā)展股份有限公司
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12;G01C1/00
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 劉國智

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到一種測量太陽高度角和方位角的控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

太陽在經(jīng)度方向的變化是以天為周期的，每天變化180度；而在緯度方向的變化是以年為周期的，一年變化±23.45度。對太陽高度角和方位角的測量在天文科學、航空、航海中用途很大。對某一地區(qū)當前太陽角度的傳統(tǒng)測量方法為“立竿見影法”，即在有太陽的地上豎一根桿子，測出桿子的高度和影子的長度，高度除以長度得到的數(shù)值就是太陽當前的高度角的正切值，影子的遠桿端點到正南方向的垂線長度除以桿影的長度就是當前太陽方位角的余弦值。目前天文、航空、航海領(lǐng)域中對太陽角度的測量儀器也大都是應(yīng)用物體在太陽光下的影子來進行測量的。然而，桿子或者呈影物體的高度越小其測量和計算誤差就會越大，這就要求測量時所用的呈影桿要在合理的范圍內(nèi)達到足夠長，這樣的儀器在測量和攜帶式必然帶來不必要的麻煩。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種測量太陽高度角和方位角的控制系統(tǒng)，可以快速、準確地測量出當前位置的太陽高度角和方位角，攜帶方便、測量精確

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種測量太陽高度角和方位角的控制系統(tǒng)，包括太陽高度角定位傳感器組1和太陽方位角定位傳感器組2，太陽高度角定位傳感器組1連接有水平方向步進電機6，水平方向步進電機6接有高度角編碼器3，太陽方位角定位傳感器組2連接有垂直方向步進電機5，垂直方向步進電機5接有方位角編碼器4，太陽高度角定位傳感器組1和太陽方位角定位傳感器組2的輸出通過比較器7連接至主控制器8。

所述太陽高度角定位傳感器組1和太陽方位角定位傳感器組2各由兩組高精度光敏傳感器組成。

所述高度角編碼器3和方位角編碼器4均為絕對型旋轉(zhuǎn)單圈光電編碼器。

所述主控制器8為單片機。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，太太陽高度角定位傳感器組1布置在水平放置的轉(zhuǎn)軸上，其中的兩個光敏傳感器呈一定偏移角布置。太陽方位角定位傳感器組2包括兩個布置在垂直放置的旋轉(zhuǎn)軸上的高精度光敏傳感器，兩個傳感器同樣呈一定偏移角布置。比較器7用來分別比較兩個角定位傳感器組中的兩個傳感器哪一個接收到的光信號強，這樣便可以確定出哪一個是更加正對太陽方向的。主控制器8用來控制水平方向步進電機和垂直方向步進電機的旋轉(zhuǎn)。

附圖說明

附圖為本發(fā)明結(jié)構(gòu)框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例詳細說明本發(fā)明的實施方式。

本發(fā)明為一種測量太陽高度角和方位角的控制系統(tǒng)，包括太陽高度角定位傳感器組1和太陽方位角定位傳感器組2，太陽高度角定位傳感器組1連接有水平方向步進電機6，水平方向步進電機6接有高度角編碼器3，太陽方位角定位傳感器組2連接有垂直方向步進電機5，垂直方向步進電機5接有方位角編碼器4，太陽高度角定位傳感器組1和太陽方位角定位傳感器組2的輸出通過比較器7連接至主控制器8。

所述高度角定位傳感器和方位角定位傳感器分別由一對固定在垂直旋轉(zhuǎn)軸和水平旋轉(zhuǎn)軸上的光敏傳感器組成。旋轉(zhuǎn)軸上固定的兩個高精度光敏傳感器中垂線夾角為2度。兩個旋轉(zhuǎn)軸上分別連接有編碼器，所述編碼器為絕對型旋轉(zhuǎn)單圈光電編碼器，可以分別記錄下垂直旋轉(zhuǎn)軸和水平旋轉(zhuǎn)軸相對于初始位置所旋轉(zhuǎn)過的角度。同時，旋轉(zhuǎn)軸與步進電機連接在一起，可以由步進電機驅(qū)動其旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度。所述比較器可以對每個傳感器組中的兩個光敏傳感器所產(chǎn)生的信號強度進行比較，得出比較結(jié)果后將結(jié)果送交主控制器進行決策。主控制器依據(jù)比較的結(jié)果做出是否控制步進電機旋轉(zhuǎn)的決策，若需要步進電機旋轉(zhuǎn)則控制其旋轉(zhuǎn)2度。

本發(fā)明工作過程大致如下：控制系統(tǒng)開啟后分別將高度角定位傳感器組和方位角定位傳感器組的1號傳感器初始位置設(shè)置在水平線方向和正東方向。同時，比較器開始比較每個傳感器組中兩個傳感器產(chǎn)生的信號強弱，若1號傳感器信號強于2號傳感器則將比較結(jié)果送交主控制器，控制器給步進電機發(fā)送旋轉(zhuǎn)指令，步進電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸正向旋轉(zhuǎn)α＝2度角，編碼器同時記錄下這一旋轉(zhuǎn)過程。若1號傳感器的信號弱于2號傳感器則主控制器控制步進電機反向旋轉(zhuǎn)α/2度角，循環(huán)往復比較直到傳感器組中兩個傳感器接受到的信號強度相等時，此時高度角編碼器和方位角編碼器所記錄下的旋轉(zhuǎn)角度即為太陽當前時刻的高度角和方位角。

以上所述，僅是本發(fā)明的實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。