[發(fā)明專利]一種二維太陽跟蹤變送器

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310281804.9
• 申請(qǐng)日: 2013-07-05
• 公開（公告）號(hào): CN103383573A
• 公開（公告）日: 2013-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周漢義;周一;吳萬生;陳九磅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D3/12
• 分類號(hào): G05D3/12;G01D3/024
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種二維太陽跟蹤變送器。

背景技術(shù)

太陽位置跟蹤在太陽能有效利用(包括太陽能光伏發(fā)電、太陽能光熱發(fā)電等)的基礎(chǔ)，尤其是在蝶式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)太陽位置精確跟蹤可以大大提高太陽能的轉(zhuǎn)化效率；太陽能最大功率跟蹤器的設(shè)計(jì)目前主要有(1)基于太陽電池的恒壓法、爬山法、和導(dǎo)納微分法，此法都不同時(shí)具有低成本高穩(wěn)定性快速跟蹤特性，并且都顯著地受環(huán)境溫度影響；(2)基于二維PSD(位置敏感檢測(cè))傳感器的跟蹤法，此法精度高，但成本高，溫漂較大，跟蹤范圍和跟蹤精度互相為消長(zhǎng)；(3)計(jì)算法，此法依據(jù)天體運(yùn)行規(guī)律計(jì)算出太陽的位置，其缺點(diǎn)是受蒙氣差、時(shí)鐘精度的影響，長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生顯著的積累誤差；實(shí)際應(yīng)用中常采用以上方法的組合。但不論采用哪種方法，目前都是以傳感器為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)，沒有定型的陽光位置跟蹤變送器。

目前較為精確和實(shí)用的方法是采用計(jì)算法和PSD法相結(jié)合的跟蹤技術(shù)，其基本原理是：計(jì)算出太陽的位置，再用基于二維PSD傳感器測(cè)出的精確位置進(jìn)行修正.具體做法是：根據(jù)精確時(shí)鐘

計(jì)算出該地點(diǎn)的年月時(shí)分秒，根據(jù)天體運(yùn)行規(guī)律計(jì)算出該地點(diǎn)、該時(shí)刻的太陽方位角和高度角，這個(gè)太陽方位角和高度角包含了蒙氣差和累計(jì)誤差；用基于二維PSD傳感器測(cè)出太陽的精確位置加以修正；從而得到太陽的精確位置。但是其存在以下不足：

1、二維PSD傳感器成本高；

2、二維PSD傳感器與后處理電路溫漂大；

3、二維PSD傳感器與后處理電路構(gòu)成測(cè)量模塊信號(hào)不標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種二維太陽跟蹤變送器。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種二維太陽跟蹤變送器，包括底座(1)、水平透光縫(2)、垂直透光縫(3)、密封外殼(4)、電路板(5)、加熱元件(6)、一維水平PSD(7)、一維垂直PSD(8)、透明玻璃(9)、上蓋(10)及其后處理電路；一維水平PSD(7)、一維垂直PSD(8)互相垂直安裝于電路板(5)上，在密封外殼(4)頂端開水平透光縫(2)和垂直透光縫(3)，其各自的中心點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)于一維水平PSD(7)和一維垂直PSD(8)的中心，并使細(xì)長(zhǎng)透光縫的長(zhǎng)度方向和一維PSD傳感器的長(zhǎng)度方向相互垂直；一維水平PSD(7)、一維垂直PSD(8)連接后處理電路，經(jīng)處理后輸出經(jīng)過標(biāo)定的光強(qiáng)信號(hào)、X偏差信號(hào)和Y偏差信號(hào)，其輸出為標(biāo)準(zhǔn)的420mA電流信號(hào)。

所述的二維太陽跟蹤變送器，所述后處理電路工作原理為：和，一維水平PSD(7)的電阻信號(hào)經(jīng)由U1:A、U1:B、R2、R3、R4、R5、C1、C2、C5、C6組成的電阻/電壓轉(zhuǎn)換電路變換成差分電壓信號(hào)；此差分電壓信號(hào)經(jīng)由U2:A、R7、R11、R1、R8、C4組成的減法電路處理，由U2:A的第1腳輸出與X方向光斑相對(duì)于一維水平PSD7中點(diǎn)的位移成正比的電壓信號(hào)；此差分電壓信號(hào)經(jīng)由U2:B、R9、R10、R6、C3組成的加法電路處理，由U2:B的第7腳輸出與X方向光斑強(qiáng)度成正的電壓信號(hào)；U2:A的第1腳輸出的電壓信號(hào)和由U2:B的第7腳輸出電壓信號(hào)，經(jīng)電壓/電流轉(zhuǎn)換電路U3將這兩路電壓信號(hào)變換成兩路4-20mA電流環(huán)信號(hào)，分別從U3的10、11腳和U3的12、13腳接至防水航空插座J1的第4、3、2、1腳；一維垂直PSD(8)信號(hào)處理電路的原理與PX信號(hào)處理電路的原理相同。

所述的二維太陽跟蹤變送器，還包括自限溫電熱加熱器，通電后使變送器內(nèi)的溫度控制在60℃-70℃之間。

所述的二維太陽跟蹤變送器，在密封外殼(4)安裝座上刻有互相垂直的定位刻線。

采用上述方案，本發(fā)明通過兩只低成本的一維PSD傳感器，降低變送器的整體價(jià)格；消除變送器的整體溫漂；能夠輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)；光學(xué)組件、后處理模塊、電源、輸出接口整體設(shè)計(jì)，構(gòu)成一標(biāo)準(zhǔn)定型產(chǎn)品。

附圖說明

圖1為本發(fā)明二維太陽跟蹤變送器的豎剖面圖；

圖2為本發(fā)明二維太陽跟蹤變送器的俯視圖；

圖3為本發(fā)明后處理電路的原理圖；

1底座，2水平透光縫，3垂直透光縫，4密封外殼，5電路板，6加熱元件，7一維水平PSD，8一維垂直PSD，9透明玻璃，10上蓋。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。