太陽(yáng)照射方向檢測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體公開(kāi)了一種太陽(yáng)照射方向檢測(cè)裝置，用于太陽(yáng)能電池板或其他需要跟蹤太陽(yáng)指向的設(shè)備，包括多個(gè)規(guī)則排列的遮光腔體、多個(gè)安裝于腔體內(nèi)具有方向性的光敏傳感器、位于腔體受光前端的光學(xué)透鏡、以及將光敏傳感信號(hào)進(jìn)行處理和控制的裝置。本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)是，與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過(guò)對(duì)光照強(qiáng)度的檢測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)的指向，不僅避免了程序控制式控制器單純地按時(shí)間來(lái)確定太陽(yáng)位置，也克服了集熱式控制器精度較低的缺點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】太陽(yáng)照射方向檢測(cè)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種太陽(yáng)照射方向檢測(cè)裝置，特別是涉及一種用于太陽(yáng)能電池或其他需要檢測(cè)太陽(yáng)方向的設(shè)備。本裝置可以通過(guò)設(shè)置于不同位置的光敏傳感器檢測(cè)光線強(qiáng)弱變化，計(jì)算光線強(qiáng)弱的分布就可以確定實(shí)際的光線方向。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源問(wèn)題越來(lái)越突出，太陽(yáng)能作為一種清潔能源受到普遍的重視，發(fā)展前景非常廣闊。太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)已成為全球發(fā)展速度最快的技術(shù)。然而它也存在著間歇性、光照方向和強(qiáng)度隨時(shí)間不斷變化的問(wèn)題。因此對(duì)太陽(yáng)能的收集和利用提出了更高的要求。
[0003]目前很多太陽(yáng)能板陣列都是固定安裝，不能充分利用太陽(yáng)能，資源利用率較低。在相同條件下，光照強(qiáng)度越大，太陽(yáng)能的利用率就越高，因此在太陽(yáng)能利用中對(duì)太陽(yáng)方向進(jìn)行跟蹤，可以增大太陽(yáng)能受光面的光照強(qiáng)度，提高太陽(yáng)能設(shè)備的利用率。
[0004]目前對(duì)太陽(yáng)方向進(jìn)行跟蹤的方法有多種方法，如天文參數(shù)計(jì)算法、太陽(yáng)圖像檢測(cè)法、熱敏傳感檢測(cè)法和光敏傳感檢測(cè)法等。這些方法分別存在著實(shí)時(shí)性、靈敏度不高，對(duì)雨雪天氣適應(yīng)性差，或檢測(cè)精度低等缺陷。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的是制造出一種使用簡(jiǎn)便、檢測(cè)精度高的太陽(yáng)照射方向檢測(cè)裝置。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下的技術(shù)方案:一種太陽(yáng)照射方向檢測(cè)裝置，用于太陽(yáng)能電池板或其他需要跟蹤太陽(yáng)指向的設(shè)備，其特征在于，包括多個(gè)規(guī)則排列的遮光腔體、多個(gè)安裝于腔體內(nèi)具有方向性的光敏傳感器、位于腔體受光前端的光學(xué)透鏡、以及將光敏傳感信號(hào)進(jìn)行處理和控制的裝置。
[0007]優(yōu)選的，所述遮光腔體放置于一個(gè)朝向太陽(yáng)的平面上，并垂直于該平面。遮光腔體為一端開(kāi)口的桶裝結(jié)構(gòu)，且具有不同的腔體高度。
[0008]優(yōu)選的，所述遮光腔體由高度不同的隔板分割為多個(gè)部分，所述遮光腔體以軸線為中心，呈同心方式多層排列。
[0009]優(yōu)選的，所述遮光腔體受光一端設(shè)置光學(xué)透鏡。
[0010]優(yōu)選的，所述具有方向性的光敏傳感器放置于遮光腔體內(nèi)部且指向開(kāi)口一端。
[0011]優(yōu)選的，所述信號(hào)處理裝置包括數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、計(jì)算和通信部分，其與需要調(diào)整的太陽(yáng)能設(shè)備放置于一處，多個(gè)信號(hào)處理裝置可以組成網(wǎng)絡(luò)并實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能設(shè)備的統(tǒng)一控制。
[0012]優(yōu)選的，所述裝置分布排列在整個(gè)工作區(qū)域內(nèi)，且排列間距滿足一定的間距要求。
[0013]在本實(shí)用新型的太陽(yáng)照射方向檢測(cè)裝置中，所述光敏傳感器位于遮光腔體底部，通過(guò)開(kāi)口端接收太陽(yáng)光信號(hào)，其感光范圍受遮光腔體開(kāi)口尺寸的影響。多個(gè)光敏傳感器的感光范圍互相不完全重疊，當(dāng)太陽(yáng)位于本裝置正上方時(shí)，各光敏傳感器的信號(hào)輸出強(qiáng)度相同。當(dāng)太陽(yáng)與本裝置軸線偏開(kāi)一定角度時(shí)，不同位置的光敏傳感器則顯示為不同信號(hào)輸出強(qiáng)度，分析其強(qiáng)度分布就可以得到太陽(yáng)與本裝置軸線的偏差方向及角度。
[0014]本使用新型可以單獨(dú)或組網(wǎng)部署于較大面積內(nèi)，通過(guò)在不同位置的對(duì)太陽(yáng)位置進(jìn)行檢測(cè)，避免了意外錯(cuò)誤導(dǎo)致檢測(cè)精度的下降。通過(guò)信號(hào)處理模塊、通信模塊和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的組合，使得位置檢測(cè)、數(shù)據(jù)上報(bào)和跟蹤控制成為統(tǒng)一的整體。
[0015]本實(shí)用新型結(jié)合天文參數(shù)計(jì)算方法對(duì)初始方向進(jìn)行預(yù)設(shè)，并采用改進(jìn)型光敏傳感檢測(cè)法對(duì)太陽(yáng)方向進(jìn)行檢測(cè)。不僅大大提高了檢測(cè)精度，同時(shí)也避免了反復(fù)搜索導(dǎo)致的系統(tǒng)無(wú)法定位現(xiàn)象
[0016]如上所述，本實(shí)用新型的太陽(yáng)照射方向檢測(cè)裝置與現(xiàn)有的技術(shù)相比，通過(guò)對(duì)光照強(qiáng)度的檢測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)的指向，不僅避免了程序控制式控制器單純地按時(shí)間來(lái)確定太陽(yáng)位置，也克服了集熱式控制器精度較低的缺點(diǎn)。
[0017]本實(shí)用新型的有益效果在于:采用上述結(jié)構(gòu)后，與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過(guò)對(duì)光照強(qiáng)度的檢測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)的指向，不僅避免了程序控制式控制器單純地按時(shí)間來(lái)確定太陽(yáng)位置，也克服了集熱式控制器精度較低的缺點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)-實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為本實(shí)用新型的原理框圖；
[0020]圖2為本實(shí)用新型的使用狀態(tài)示意圖；
[0021]圖3為本實(shí)用新型的外觀結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0024]如圖1所示的一種太陽(yáng)照射方向檢測(cè)裝置，用于太陽(yáng)能電池板或其他需要跟蹤太陽(yáng)指向的設(shè)備，包括多個(gè)規(guī)則排列的遮光腔體、多個(gè)安裝于腔體內(nèi)具有方向性的光敏傳感器、位于腔體受光前端的光學(xué)透鏡、以及將光敏傳感信號(hào)進(jìn)行處理和控制的裝置。
[0025]參閱圖1及圖4，以示例形式說(shuō)明了一個(gè)檢測(cè)單元的工作原理及信號(hào)轉(zhuǎn)換和處理過(guò)程。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本實(shí)用新型中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0026]請(qǐng)參閱圖1，顯示為本實(shí)用新型太陽(yáng)照射方向檢測(cè)裝置的原理示意圖。如圖中所示，一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)單元11、12等通過(guò)電纜連接到信號(hào)轉(zhuǎn)換和處理模塊20，多組包含有太陽(yáng)位置信息的信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換和處理模塊20進(jìn)行甄別和計(jì)算形成最終確定的可以描述太陽(yáng)實(shí)際位置的數(shù)據(jù)。這個(gè)數(shù)據(jù)可以由通信模塊21經(jīng)過(guò)電纜或無(wú)線信號(hào)方式發(fā)送到其他信息處理或顯示單元，也可以作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)22的控制信號(hào)。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)22通常由電機(jī)及一系列機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，可以使太陽(yáng)能電池板等設(shè)備正確地指向太陽(yáng)。
[0027]圖3為本實(shí)用新型太陽(yáng)照射方向檢測(cè)裝置的外觀示意圖，參閱圖2和圖3所示，所述太陽(yáng)照射方向檢測(cè)裝置放置于一個(gè)平面101上，其上至少有一個(gè)一端開(kāi)口的腔體102。平面101及腔體102由隔板111，112，113，114，115，116，117和118，以及不同長(zhǎng)度的隔板201和202分隔為若干不同的區(qū)域。在這些區(qū)域中，對(duì)稱放置有成對(duì)配置的光敏傳感器120和122，121和123，220和221，222和223。為保證這些傳感器能精確測(cè)量來(lái)自腔體開(kāi)口處射來(lái)的太陽(yáng)光，不受雜光的干擾，平面101，腔體102，以及所有的隔板均有黑色涂覆以減少反光。
[0028]如圖4所示，分布于平面101上，腔體102四周，由隔板111和112、113和114、115和116、117和118分別構(gòu)成四個(gè)矩形的隔腔，并且兩邊相對(duì)隔腔的長(zhǎng)邊互相正交。光敏傳感器120、121、122、123分別放置于這四個(gè)隔腔內(nèi)。
[0029]參閱圖2顯示為本實(shí)用新型的使用方式示意圖。顯示為圖3水平方向的一個(gè)切面視圖。圖2中光敏傳感器120和122分別對(duì)稱于遮光腔體102兩側(cè)。遮光腔體102內(nèi)部，同一方向上對(duì)稱放置有另外兩只光敏傳感器222和223。太陽(yáng)位于本裝置前方腔體102開(kāi)口一側(cè)，其光線可照射于傳感器上，根據(jù)光照強(qiáng)度輸出不同的檢測(cè)電壓值。
[0030]當(dāng)太陽(yáng)處于本裝置正前方時(shí)，兩組光敏傳感器120和122，222和223接收到的光強(qiáng)度相同，其輸出的檢測(cè)電壓也相同。當(dāng)太陽(yáng)偏離中心軸線一個(gè)較小角度時(shí)，由于環(huán)境散熱光的影響，光敏傳感器120和122收到的光照強(qiáng)度變化不大，不會(huì)反映出太陽(yáng)位置的變化，而位于遮光腔體102因?yàn)榫哂幸欢ǖ母叨龋瑢?duì)散射光產(chǎn)生遮擋，其內(nèi)部的光敏傳感器222和223會(huì)因?yàn)楣庹諒?qiáng)度的變化而產(chǎn)生檢測(cè)電壓的差異，這一差異就反映了太陽(yáng)偏離中心軸線的位置。當(dāng)太陽(yáng)偏離中心軸線較大角度時(shí)，處于腔體102內(nèi)的傳感器222和223無(wú)法收到太陽(yáng)的光照，但外部的傳感器120和122則能正確因光照強(qiáng)度變化劇烈產(chǎn)生不同檢測(cè)電壓，從而反映出太陽(yáng)的概略位置。
[0031]參閱圖2可以看出，當(dāng)太陽(yáng)在范圍A內(nèi)移動(dòng)時(shí)，光敏傳感器223可正確檢測(cè)其位置。因此可以通過(guò)調(diào)整腔體102和隔板201和202高度實(shí)現(xiàn)傳感器的檢測(cè)范圍，以適應(yīng)不同地區(qū)的光照條件。同時(shí)參閱圖3，對(duì)于外圍的傳感器，設(shè)置有隔板111、112、113、114、115、116、117和118，這個(gè)隔板的作用是在一定檢測(cè)范圍內(nèi)保證傳感器盡可能少受環(huán)境散射光線的影響?？梢钥闯?，隔板的在水平和垂直方向距離光敏傳感器的距離是不同的。例如，光敏傳感器120和122主要檢測(cè)水平方向的太陽(yáng)位置，應(yīng)該盡可能避免垂直方向的光線影響，因此，設(shè)置的隔板111和112、115和116在垂直方向距離傳感器更近以遮擋這一方向的散射光。更佳的方案是:為了避免過(guò)于強(qiáng)烈的光線造成傳感器性能下降，可在平面101或腔體102與太陽(yáng)之間設(shè)置透光率較低的物體或使用凹透鏡，在不降低檢測(cè)精度的情況下，降低光照強(qiáng)度。
[0032]通過(guò)圖4可以看出，傳感器組120和122，220和221，以及222和223可以在水平方向上完成對(duì)太陽(yáng)位置的判定。而另一個(gè)正交方向上，傳感器組121和123，220和223，221和222可以完成垂直方向上的太陽(yáng)位置判定。綜合所有光敏傳感器的檢測(cè)電壓，就可以得到本裝置前方任意方向太陽(yáng)位置的判定。
[0033]由于光敏傳感器輸出的檢測(cè)電壓與實(shí)際接收到的光照強(qiáng)度成一定比例，因此信號(hào)轉(zhuǎn)換和處理模塊可以根據(jù)各傳感器不同的檢測(cè)電壓來(lái)判斷太陽(yáng)的實(shí)際位置并通過(guò)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行位置跟蹤。
[0034]眾所周知的，對(duì)來(lái)自光敏傳感器的信號(hào)，需要進(jìn)行放大、AD、濾波等形式的轉(zhuǎn)換和處理，可以極大地提高檢測(cè)精度。組成信號(hào)轉(zhuǎn)換和處理單元的，通常是具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和運(yùn)算能力的處理器。更佳的實(shí)施方案為，可以根據(jù)已知的天文數(shù)據(jù)，計(jì)算本裝置在不同時(shí)間太陽(yáng)的理論位置，當(dāng)遇到雨雪或大霧天氣時(shí)，本裝置可直接給出太陽(yáng)的理論位置，從而提高跟蹤效率。
[0035]綜上所述，本實(shí)用新型有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中檢測(cè)條件單一的缺點(diǎn)，通過(guò)綜合理論計(jì)算和光線檢測(cè)的方法，實(shí)現(xiàn)了較高精度的太陽(yáng)位置檢測(cè)，同時(shí)使用了信號(hào)轉(zhuǎn)換和處理模塊、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和通信模塊，利于建立太陽(yáng)位置的自動(dòng)化跟蹤和管理系統(tǒng)，具有高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0036]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽(yáng)照射方向檢測(cè)裝置，用于太陽(yáng)能電池板或其他需要跟蹤太陽(yáng)指向的設(shè)備，其特征在于，包括多個(gè)規(guī)則排列的遮光腔體、多個(gè)安裝于腔體內(nèi)具有方向性的光敏傳感器、位于腔體受光前端的光學(xué)透鏡、以及將光敏傳感信號(hào)進(jìn)行處理和控制的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)照射方向檢測(cè)裝置，其特征在于:所述遮光腔體放置于一個(gè)朝向太陽(yáng)的平面上，并垂直于該平面，遮光腔體為一端開(kāi)口的桶裝結(jié)構(gòu)，且具有不同的腔體高度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)照射方向檢測(cè)裝置，其特征在于:所述遮光腔體由高度不同的隔板分割為多個(gè)部分，所述遮光腔體以軸線為中心，呈同心方式多層排列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)照射方向檢測(cè)裝置，其特征在于:所述遮光腔體受光一端設(shè)置光學(xué)透鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)照射方向檢測(cè)裝置，其特征在于:所述具有方向性的光敏傳感器放置于遮光腔體內(nèi)部且指向開(kāi)口 一端。
6.根據(jù)權(quán)利要求f5任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)照射方向檢測(cè)裝置，其特征在于:所述信號(hào)處理裝置包括數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、計(jì)算和通信部分，其與需要調(diào)整的太陽(yáng)能設(shè)備放置于一處，多個(gè)信號(hào)處理裝置可以組成網(wǎng)絡(luò)并實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能設(shè)備的統(tǒng)一控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求f5任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)照射方向檢測(cè)裝置，其特征在于:所述裝置分布排列在整個(gè)工作區(qū)域內(nèi)，且排列間距滿足一定的間距要求。
【文檔編號(hào)】G05D3/12GK204189029SQ201420516583
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月10日
【發(fā)明者】楊心怡 申請(qǐng)人:楊心怡