專利名稱：太陽光角雙軸跟蹤發(fā)射器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及光電技術領域，屬于太陽方位角跟蹤裝置，特別是太陽光角雙軸跟蹤發(fā)射器。
背景技術：
太陽能跟蹤發(fā)射器能保持太陽能電池板隨時正對太陽，讓太陽光的光線隨時垂直照射太陽能電池板，采用太陽能跟蹤發(fā)射器能顯著提高太陽能光伏組件的發(fā)電效率。目前，現(xiàn)有各種太陽方位角跟蹤裝置層出不窮，已完全具備智能跟蹤的功能，尤其是智能化太陽方位角跟蹤發(fā)射器能探測到的太陽方位角的精度也越來越高，但其成本價格也隨之提高，制約了智能化太陽方位角跟蹤器的普及和推廣
實用新型內容
·本實用新型的目的在于提供一種太陽光角雙軸跟蹤發(fā)射器，結構合理、簡單，成本低廉，有利于大范圍推廣和普及。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的一種太陽光角雙軸跟蹤發(fā)射器，由箱殼、S個聚光透鏡、S個光電二極管、電路板和太陽光角信號處理發(fā)送器構成，太陽光角信號處理發(fā)送器由轉換電路、A/D轉換器、邏輯電路和信號發(fā)射器構成，在箱殼頂面設置著不透光平面狀的頂面箱壁，在箱殼底面設置著平面狀的底面箱壁，箱殼所具有的不透光的桶身周向箱壁位于頂面箱壁與底面箱壁之間，頂面箱壁與底面箱壁均呈圓形、排列在同條直線上且與其所在的該同條直線相垂直，在底面箱壁與頂面箱壁之間對應虛擬生成的對應連接底面箱壁、頂面箱壁各自圓形周邊的圓柱面均位于桶身周向箱壁的內圍或者與桶身周向箱壁形成的圓柱面相重合；桶身周向箱壁僅有的進光孔位于頂面箱壁的幾何中心并穿透頂面箱壁，在位于桶身周向箱壁內的底面箱壁內壁面上固定設置著太陽光角信號處理發(fā)送器和電路板，S個光電二極管組成光電二極管陣列在底面箱壁所形成的圓形區(qū)域內排布固裝在電路板上，光電二極管陣列具有M行朝橫向沿直線排列的橫向光電二極管組和L列朝縱向沿直線排列的縱向光電二極管組，橫向光電二極管組中任意一行光電二極管朝橫向沿直線排列的方向與縱向光電二極管組中任意一列光電二極管朝縱向沿直線排列的方向均相互垂直，構成每行橫向光電二極管組的所有光電二極管其P極相互連接而形成橫向光電二極管組的總P極且其N極相互連接而形成橫向光電二極管組的總N極，構成每列縱向光電二極管組的所有光電二極管其P極相互連接而形成縱向光電二極管組的總P極且其N極相互連接而形成縱向光電二極管組的總N極，在箱殼內底部固裝著能將經(jīng)進光孔射入箱殼內的太陽光束聚集在某一光電二極管PN結上的S個聚光透鏡，每個聚光透鏡的內凹面對應朝向一個光電二極管，每個橫向光電二極管組的總P極與總N極及每個縱向光電二極管組的總P極與總N極分別通過轉換電路對應連接A/D轉換器的模擬信號輸入端，A/D轉換器的數(shù)字信號輸出端通過邏輯電路連接信號發(fā)射器的信號輸入端口。本實用新型箱殼底部主要設置有光電二極管、(電壓)轉換電路、模/數(shù)轉換器(A/D轉換器)、邏輯電路、信號發(fā)射器等。當某個光電二極管有電壓信號輸出時，(電壓)轉換電路將該光電二極管輸出的電壓信號轉換成0-5V標準電壓信號，經(jīng)模數(shù)轉換器轉換為數(shù)字信號，邏輯電路再將數(shù)字信號分別按該光電二極管對應的橫、縱坐標值以計算得到太陽的東西向俯仰角、南北向俯仰角，然后通過信號發(fā)射器分別發(fā)射出去，光伏組件則配套信號接收與向日跟蹤執(zhí)行機構，即可實現(xiàn)太陽光角的跟蹤功能。本實用新型結構合理、簡單，成本低廉，有利于大范圍推廣和普及。

下面將結合附圖對本實用新型作進一步說明。圖I為本實用新型總體剖視結構示意圖；圖2為本實用新型光電二極管在底面箱壁橢圓形區(qū)域內的排布位置示意圖； 圖3為本實用新型太陽光角信號處理發(fā)送器的連接結構示意圖；圖4為本實用新型的太陽光角檢測原理示意圖。
具體實施方式
一種太陽光角雙軸跟蹤發(fā)射器，如圖I所示，由箱殼3、S個聚光透鏡4、S個光電二極管5、電路板6和太陽光角信號處理發(fā)送器構成，太陽光角信號處理發(fā)送器由轉換電路9、A/D轉換器10、邏輯電路11和信號發(fā)射器12構成，在箱殼3頂面設置著不透光平面狀的頂面箱壁1，在箱殼3底面設置著平面狀的底面箱壁7，箱殼3所具有的不透光的桶身周向箱壁8位于頂面箱壁I與底面箱壁7之間，頂面箱壁I與底面箱壁7均呈圓形、排列在同條直線上且與其所在的該同條直線相垂直，在底面箱壁7與頂面箱壁I之間對應虛擬生成的對應連接底面箱壁7、頂面箱壁I各自圓形周邊的圓柱面均位于桶身周向箱壁8的內圍或者與桶身周向箱壁8形成的圓柱面相重合；桶身周向箱壁8僅有的進光孔2位于頂面箱壁I的幾何中心并穿透頂面箱壁1，在位于桶身周向箱壁8內的底面箱壁7內壁面上固定設置著太陽光角信號處理發(fā)送器和電路板6，如圖2(結合圖I)所示，S個光電二極管5組成光電二極管陣列在底面箱壁7所形成的圓形區(qū)域內排布固裝在電路板6上，光電二極管陣列具有M行朝橫向沿直線排列的橫向光電二極管組和L列朝縱向沿直線排列的縱向光電二極管組，橫向光電二極管組中任意一行光電二極管5朝橫向沿直線排列的方向與縱向光電二極管組中任意一列光電二極管5朝縱向沿直線排列的方向均相互垂直，如圖3 (結合圖I)所示，構成每行橫向光電二極管組的所有光電二極管5其P極相互連接而形成橫向光電二極管組的總P極且其N極相互連接而形成橫向光電二極管組的總N極，構成每列縱向光電二極管組的所有光電二極管5其P極相互連接而形成縱向光電二極管組的總P極且其N極相互連接而形成縱向光電二極管組的總N極，如圖I所示，在箱殼3內底部固裝著能將經(jīng)進光孔2射入箱殼3內的太陽光束聚集在某一光電二極管5PN結上的S個聚光透鏡4，每個聚光透鏡4的內凹面對應朝向一個光電二極管5,如圖3所不,每個橫向光電二極管組的總P極與總N極及每個縱向光電二極管組的總P極與總N極分別通過轉換電路9對應連接A/D轉換器10的模擬信號輸入端，A/D轉換器10的數(shù)字信號輸出端通過邏輯電路11連接信號發(fā)射器12的信號輸入端口。本實用新型的應用要求1、箱殼3桶身周向箱壁8、頂面箱壁I必須采用嚴格不透光材料；2、箱殼3頂部的進光孔2應盡可能地小，保證盡可能細的太陽光線入射到某一聚光透鏡4上；3、為保證本實用新型只有在太陽升起至一定高度后才能啟動，故需要設定一個初始啟動入射角Φ ;4、本實用新型的高度H(頂面箱壁I距底面箱壁7的距離)和底面箱壁7的半徑R、初始啟動入射角Φ必須滿足關系式H彡tancji*R;5、由于各季節(jié)太陽從東到西運行軌跡不盡相同，為了保證早晨初始太陽光線經(jīng)進光孔2射入箱殼3底部后，能盡可能導通箱殼3底部圓形邊緣的感光元件(某一光電二極管5)，應根據(jù)不同的季節(jié)對本實用新型箱殼3朝南北向傾斜放置，傾斜角度按實際情況由人工操作確定；6、光伏組件側必須配置相應的信號接收和(雙軸)日光跟蹤執(zhí)行機構。本實用新型的配裝要求如圖4所示(I)光伏組件的安裝方式為南北向、東西向俯仰角雙向可調；(2)箱殼3底部箱壁內壁面的二維軸線方向(東西向 、南北向)與光伏組件調節(jié)方向必須一致；(3)光伏組件跟蹤執(zhí)行機構必須配套無線信號接收裝置，無線信號接收裝置接收信號發(fā)射器12發(fā)出的組件轉動角信號；(4)光伏組件的初始位置為與東西向X軸線垂直并與南北向I軸線平行；(5)設定當光伏組件(旋轉機構)接收到東西方向、南北方向傾角調整信號后，由東向西、從北到南旋轉為正旋轉方向。本實用新型具有箱殼3 (桶狀黑箱)、桶底(底面箱壁7)和桶頂(頂面箱壁I)，桶底(底面箱壁7)和桶頂(頂面箱壁I)均呈圓形，桶頂設置的足夠小的小孔(進光孔2)可使得只有足夠細的太陽光線才可射入箱殼3內，在箱殼3內最底部從上到下依次設置有信號處理電路層(電路板6、(電壓)轉換電路9、模/數(shù)轉換器、邏輯電路11、(數(shù)字)信號發(fā)射器12等)、感光元件層(光電二極管5)和聚光玻璃層(聚光透鏡4)。如圖I、圖2所示，光電二極管5呈點陣式分布，朝橫向沿直線布置的每行所有光電二極管5相并聯(lián)且朝縱向沿直線布置的每列所有光電二極管5相并聯(lián)，相應形成橫向、縱向條形區(qū)域，以箱殼3底部的圓心為平面坐標零點，每個橫向、縱向條形區(qū)域分別對應代表唯一的橫坐標值和縱坐標值，當某時刻太陽光透過光孔射入箱殼3底部,則將只有一個光電二極管5導通。如圖4所示，當太陽光線在某時刻透過進光孔2射入箱殼3底部點C處，則所在點C處的光電二極管5導通，設點C橫坐標為A，點C的縱坐標為B，可得進光孔2中心點D與點C橫坐標及箱殼3底部圓心點O形成的角度a為a=土arctan (A0/D0)，注若點A在X軸正方向，則a取負值，若點A在X軸負方向，則a取正值，若將光伏組件調整至垂直于光線橫軸分解線DA，則光伏組件與本實用新型垂直軸線的夾角為土(90-a)，同理，進光孔2所在的中心點D與點C縱坐標及箱殼3底部圓心點O形成的角度b為b=arctan(B0/D0)，若將光伏組件調整至垂直于光線橫軸分解線DB，則光伏組件與本實用新型垂直軸線的夾角為(90-b)，若將光伏組件分別從南北方向、東西方向調整至與光線的分解線DB或分解線DA垂直，此時，光伏組件接收的光照最強。
權利要求1. 一種太陽光角雙軸跟蹤發(fā)射器，其特征在于由箱殼(3)、S個聚光透鏡(4)、S個光電二極管(5)、電路板(6)和太陽光角信號處理發(fā)送器構成，太陽光角信號處理發(fā)送器由轉換電路(9)、A/D轉換器(10)、邏輯電路(11)和信號發(fā)射器(12)構成，在箱殼(3)頂面設置著不透光平面狀的頂面箱壁(I)，在箱殼(3)底面設置著平面狀的底面箱壁(7)，箱殼(3)所具有的不透光的桶身周向箱壁(8)位于頂面箱壁(I)與底面箱壁(7)之間，頂面箱壁(I)與底面箱壁(7)均呈圓形、排列在同條直線上且與其所在的該同條直線相垂直，在底面箱壁(7)與頂面箱壁(I)之間對應虛擬生成的對應連接底面箱壁(7)、頂面箱壁(I)各自圓形周邊的圓柱面均位于桶身周向箱壁(8)的內圍或者與桶身周向箱壁(8)形成的圓柱面相重合；桶身周向箱壁(8)僅有的進光孔(2)位于頂面箱壁(I)的幾何中心并穿透頂面箱壁(I)，在位于桶身周向箱壁(8)內的底面箱壁(7)內壁面上固定設置著太陽光角信號處理發(fā)送器和電路板^)，S個光電二極管(5)組成光電二極管陣列在底面箱壁(7)所形成的圓形區(qū)域內排布固裝在電路板(6)上，光電二極管陣列具有M行朝橫向沿直線排列的橫向光電二極管組和L列朝縱向沿直線排列的縱向光電二極管組，橫向光電二極管組中任意一行光電二極管(5)朝橫向沿直線排列的方向與縱向光電二極管組中任意一列光電二極管(5)朝縱向沿直線排列的方向均相互垂直，構成每行橫向光電二極管組的所有光電二極管(5)其P極相互連接而形成橫向光電二極管組的總P極且其N極相互連接而形成橫向光電二極管組的總N極，構成每列縱向光電二極管組的所有光電二極管(5)其P極相互連接而形成縱向光電二極管組的總P極且其N極相互連接而形成縱向光電二極管組的總N極，在箱殼(3)內底部固裝著能將經(jīng)進光孔⑵射入箱殼(3)內的太陽光束聚集在某一光電二極管(5) PN結上的S個聚光透鏡(4)，每個聚光透鏡(4)的內凹面對應朝向一個光電二極管(5)，每個橫向光電二極管組的總P極與總N極及每個縱向光電二極管組的總P極與總N極分別通過轉換電路(9)對應連接A/D轉換器(10)的模擬信號輸入端，A/D轉換器(10)的數(shù)字信號輸出端通過邏輯電路(11)連接信號發(fā)射器(12)的信號輸入端口。
專利摘要本實用新型公開了一種太陽光角雙軸跟蹤發(fā)射器，在箱殼頂面設置著不透光平面狀的頂面箱壁，在箱殼底面設置著平面狀的底面箱壁，頂面箱壁與底面箱壁均呈圓形；桶身周向箱壁僅有的進光孔位于頂面箱壁中心，在位于桶身周向箱壁內的底面箱壁內壁面上固定設置著太陽光角信號處理發(fā)送器和電路板，光電二極管在底面箱壁所形成的圓形區(qū)域內朝縱向、橫向分別沿直線排布固裝在電路板上，在箱殼內底部固裝的每個聚光透鏡其內凹面朝向一個光電二極管，每行朝橫向排布的光電二極管相并聯(lián)，每列朝縱向排布的光電二極管相并聯(lián)，每行和每列的光電二極管P、N兩級分別通過轉換電路連接A/D轉換器模擬信號輸入端，A/D轉換器數(shù)字信號輸出端通過邏輯電路連接信號發(fā)射器信號輸入端口。本實用新型結構合理、簡單，成本低廉。
文檔編號G05D3/00GK202694155SQ20122030534
公開日2013年1月23日 申請日期2012年6月27日 優(yōu)先權日2012年6月27日
發(fā)明者李笑梅, 王涌, 李義巖 申請人:新疆電力公司電力科學研究院, 新疆電力建設調試所