雙軸太陽能自動跟蹤發(fā)電裝置及其傳感探頭的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種雙軸太陽能自動跟蹤發(fā)電裝置及其傳感探頭，該包括探頭底座、四個光敏元件和交叉狀隔板，其特征在于交叉狀隔板設置在探頭底座上并將探頭底座分隔為四塊相互光隔離的獨立區(qū)域，四個光敏元件分別安裝該探頭底座的四塊獨立區(qū)域中，傳感探頭還包括有遮光片和用于濾除漫射光的減光外殼；遮光片設置在交叉狀隔板的頂部，四個光敏元件均位于遮光片在探頭底座上的正投影區(qū)域內(nèi)，即當太陽光垂直照射向探頭底座時，四個光敏元件位于遮光片在探頭底座上形成的陰影內(nèi)，減光外殼罩覆在交叉狀隔板和遮光片外，并且減光外殼與遮光片之間留有間隙，交叉狀隔板的側端面緊貼在減光外殼的內(nèi)壁上。本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)對太陽位置的自動跟蹤。
【專利說明】雙軸太陽能自動跟蹤發(fā)電裝置及其傳感探頭

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種太陽能跟蹤發(fā)電裝置及其太陽位置傳感器，具體地說是一種雙軸太陽能自動跟蹤發(fā)電裝置及其傳感探頭。

【背景技術】
[0002]所謂的太陽能自動跟蹤發(fā)電裝置是讓太陽能電池板隨時正對太陽，使得太陽光能盡可能地實時垂直照射在太陽能電池板上，以獲得最高的太陽能收集效率。太陽在天空中的位置常用太陽高度角和太陽方位角來描述，如圖1所示，為某地0的太陽視日運動軌跡示意圖，從圖中可以看出該地0的日照時間大概是5點至18點，太陽相對于地點0出現(xiàn)在丁5至丁18的位置上，圖中2為該地點0的正上方向，11為該地0在14點時刻的太陽高度角，V為該地0在14點時刻的太陽方位角。
[0003]雙軸太陽能自動跟蹤發(fā)電裝置設有雙軸轉動機構、太陽能電池板、用于追蹤太陽位置的傳感探頭和用于控制雙軸轉動機構轉動的控制器，其中雙軸轉動機構具有垂直于地平線設置的方位角轉動軸和與之垂直的平行于地平線的高度角轉動軸，其中，高度角轉動軸位于方位角轉動軸的上端；太陽能電池板通過框架安裝在高度角轉動軸上，方位角轉動軸的轉動能驅(qū)動太陽能電池板在水平方向上轉過相應的角度，實現(xiàn)對太陽方位位置的跟蹤，高度角轉動軸的轉動驅(qū)動太陽能電池板改變傾斜角度，實現(xiàn)對太陽高度位置的跟蹤，在傳感探頭獲得太陽位置信息后，控制器通過控制算法將該位置信息轉換成雙軸轉動機構的驅(qū)動信號，控制方位角轉動軸和高度角轉動軸轉過相應的角度，從而使得太陽能電池板能對準太陽，使太陽光垂直照射在其上。
[0004]現(xiàn)有技術中已公開了多種雙軸轉動機構的結構形式，如中國實用新型專利公開說明書⑶201110406393.2公開了一種機械式雙軸太陽能跟蹤支架，中國實用新型專利公開說明書⑶200820005504.2公開了一種雙軸式太陽能發(fā)電跟蹤系統(tǒng)等，在此不再贅述。
[0005]中國實用新型專利公開說明書⑶200920234751.4公開了一種太陽能跟蹤傳感器，圖2示出了該傳感器的結構示意圖，該太陽能跟蹤傳感器包括筒體1、通道隔板2、交叉隔板3、橫隔板5和傳感器電路板4，筒體1內(nèi)橫隔板5上方腔體被通道隔板2和交叉隔板3完全隔斷，左、右、上、下四個光敏電阻奶1?奶4分別固定在橫隔板5上的各隔離通道，如水平通道6和垂直通道7內(nèi)，其工作原理是利用筒體1周壁對光敏電阻奶1?奶4遮擋程度的不同，從而使各個光敏電阻獲得不同的太陽光照程度，再通過傳感器電路板4對因太陽光照程度不同而產(chǎn)生的電位差進行計算，得出太陽位置信號，再轉換為對太陽能電池板水平轉動角度和傾斜角度的控制信號，控制太陽能電池板正對太陽。
[0006]上述太陽能跟蹤傳感器存在以下缺點:
[0007]第一，上述太陽能跟蹤傳感器檢測太陽位置的方法是對各個光敏電阻的光照程度進行對比，為了營造出不同光照程度的環(huán)境，其采用了較為復雜的通道結構，從而增加了生產(chǎn)工藝的復雜性，并且其對光敏電阻的光敏要求較高，在光照復雜的環(huán)境下易因受干擾而降低可靠性；
[0008]第二，上述太陽能跟蹤傳感器應用在各地區(qū)不同的地理位置上，需要設計不同高度的筒體，以及改變左側、右側、上側和下側通道的寬度，其環(huán)境適用性較差；
[0009]第三，上述太陽能跟蹤傳感器的四個光敏電阻受到光照后，尚需進行一系列的運算方能獲得轉動機構方位角轉動軸和高度角轉動軸的驅(qū)動信號，發(fā)電裝置控制器的控制算法較為復雜。
實用新型內(nèi)容
[0010]本實用新型的目的是提供一種雙軸太陽能自動跟蹤發(fā)電裝置及其傳感探頭，能夠?qū)崿F(xiàn)對太陽位置的自動跟蹤。
[0011]本實用新型的目的是通過以下技術措施實現(xiàn)的:
[0012]一種雙軸太陽能自動跟蹤的傳感探頭，包括探頭底座、四個光敏元件和交叉狀隔板，其特征在于所述交叉狀隔板設置在探頭底座上并將探頭底座分隔為四塊相互光隔離的獨立區(qū)域，所述四個光敏元件分別安裝該探頭底座的四塊獨立區(qū)域中，所述的傳感探頭還包括有遮光片和用于濾除漫射光的減光外殼；所述遮光片設置在交叉狀隔板的頂部，所述四個光敏元件均位于遮光片在探頭底座上的正投影區(qū)域內(nèi)，即當太陽光垂直照射向所述探頭底座時，四個光敏元件位于遮光片在探頭底座上形成的陰影內(nèi)，所述減光外殼罩覆在交叉狀隔板和遮光片外，并且減光外殼與遮光片之間留有間隙，交叉狀隔板的側端面緊貼在減光外殼的內(nèi)壁上。太陽光照射在傳感探頭上時，僅直射光能通過減光外殼，由于遮光片的遮擋，太陽光除了垂直照射或者接近于垂直照射向探頭底座的情況外，至少能照射在一個光敏元件上，并且由于交叉狀隔板的分隔，四個光敏元件間的光照環(huán)境相互獨立，避免相互間光干涉。
[0013]為了避免太陽光在通過減光外殼時發(fā)生折射，作為本實用新型的一種實施方式，本實用新型所述探頭底座為圓盤體，該圓盤體的上表面呈階梯狀，其中部的高圓臺面為所述四個光敏元件的安裝面，較低的外環(huán)面為傳感探頭的安裝面，用于固定傳感探頭在工作位上；所述減光外殼由圓筒狀殼身和位于圓筒端部的拱狀頂蓋一體制成，可采用半透明的塑料或者深色玻璃/塑料制成；圓筒狀殼身的內(nèi)壁底部開有與探頭底座的階梯面相適配的凹臺，所述探頭底座嵌裝在該凹臺內(nèi)。
[0014]作為本實用新型的優(yōu)選方案，本實用新型所述交叉狀隔板的橫截面呈“十”字形，交叉狀隔板與探頭底座相垂直并對中設置在探頭底座的光敏元件安裝面上，從而將所述光敏元件安裝面分隔為四塊相互光隔離的獨立區(qū)域，以便實現(xiàn)四塊獨立區(qū)域的光線相互隔離；所述遮光片呈正方形，設置在所述交叉狀隔板的頂部，并以其對角線與交叉狀隔板的“十”字重合，使所述遮光片上由對角線劃分出來的四個等腰直角三角形分別對應覆蓋在交叉狀隔板分隔出來的四塊獨立區(qū)域的上方，當光線從傳感探頭上方垂直照射(即正投影)時，所述遮光片在探頭底座的四塊獨立區(qū)域上分別形成相同的等腰直角三角形正投影，所述四個光敏元件分別對中設置在相應的直角三角形正投影上。這樣，由于四個光敏元件處于同等環(huán)境之中，減少了傳感探頭對雙軸太陽能自動跟蹤發(fā)電裝置轉動的控制算法中的變量，控制算法能得以簡化，高傳感探頭的可靠性也能得以提高。
[0015]上述的交叉狀隔板可以由獨立的四塊隔板單元以均有一條豎向邊緣在交叉狀隔板的中心軸處重合、并且每相鄰的兩塊隔板單元相垂直的方式拼合而成，也可以由2塊大隔板以十字交叉垂直拼接的方式形成。
[0016]一種雙軸太陽能自動跟蹤發(fā)電裝置，包括雙軸轉動機構、太陽能電池板、用于追蹤太陽位置的傳感探頭和用于控制所述雙軸轉動機構轉動的控制器，所述雙軸轉動機構具有豎向設置的方位角轉動軸和安裝在方位角轉動軸上端的橫向設置的高度角轉動軸，所述太陽能電池板通過框架安裝在高度角轉動軸上，其特征在于所述傳感探頭為上述任一方案所述的傳感探頭；該傳感探頭安裝在框架與太陽能電池板迎陽面相同的面上，并且其中軸線與太陽能電池板的法線方向同向，使得傳感探頭3與太陽能電池板能同步轉動，太陽光能同時垂直照射向太陽能電池板和傳感探頭的探頭底座，所述傳感探頭上的四個光敏元件以所述的發(fā)電裝置在日出時處于初始工作狀態(tài)，即所述太陽能電池板平放使得四個光敏元件處于同一水平面時的狀態(tài)作以下設定:自東起順時針轉一周依次為第一光敏元件、第三光敏元件、第二光敏元件和第四光敏元件，其中第一光敏元件和第二光敏元件的連線方向與高度角轉動軸的軸向相同，該四個光敏元件分別與控制器的相應端口電連接，并分別在受到太陽光照射時，第一光敏元件通過控制器控制方位角轉動軸正轉，即方位角轉動軸順時針轉動，第二光敏元件受太陽光照時則通過控制器控制方位角轉動軸反轉，即方位角轉動軸逆時針轉動；而第三光敏元件受太陽光照時通過控制器控制高度角轉動軸反轉，即第三光敏元件下降、第四光敏元件上升；第四光敏元件受太陽光照時通過控制器控制方位角轉動軸正轉，即第三光敏元件上升、第四光敏元件下降。這樣，方位角轉動軸和高度角轉動軸僅在其中一個或二個光敏元件受到太陽光照時以相應的方向轉動，直到所有的光敏元件均進入了遮光板形成的正投影區(qū)內(nèi)無法再受到太陽光照射時才停止轉動，此時的太陽光能垂直或者接近垂直地照射在所述傳感探頭和太陽能電池板上，簡稱此時的傳感探頭正對太陽。
[0017]本實用新型的工作過程如下:本實用新型所述的發(fā)電裝置在日出時處于初始工作狀態(tài)，所述傳感探頭的第一光敏元件朝向東方。每天自太陽從東方升起，太陽光照射在第一光敏元件上開始，傳感探頭中的光敏元件因受光而轉動調(diào)整傳感探頭至正對太陽的狀態(tài)，從而帶動發(fā)電裝置開始對太陽進行自動跟蹤，隨著太陽不斷地向西行進，太陽的光線角度也會不斷地變化，使得傳感探頭正對太陽的狀態(tài)不斷地被破壞，傳感探頭又會受光而轉動直至正對太陽的狀態(tài)，如此周而復始，直到太陽下山，傳感探頭才又回到初始狀態(tài)的位置，在上述傳感探頭追蹤太陽的過程中，使得發(fā)電裝置總是能正對太陽，從而達到最大效能和最長時間地采集太陽能的目的。
[0018]本實用新型所述的傳感探頭的光敏元件位于獨立區(qū)域的角平分線？上(參見圖6)，并且光敏元件最外廓距傳感探頭中心軸的距離1在1/4遮光板邊長I ? 1 ? 1/2遮光板邊長I的范圍內(nèi)為宜。
[0019]本實用新型推薦的實施例:方形的遮光板邊長I:減光外殼內(nèi)徑0:交叉狀隔板高度0=1: 1.73: 2，光敏元件最外廓距傳感探頭中心線的距離1?1/2遮光板邊長I。
[0020]本實用新型所述的1: 0: 11=1: 1.73: 2的比值，各數(shù)值可以在±0^ 1?3的范圍內(nèi)變化。
[0021]作為本實用新型的一種改進，本實用新型所述的發(fā)電裝置還包括設有最高風速的風速計，所述風速計連接到控制器的相應端口，風速計在檢測到工況風速超過最高風速時，通過控制器控制發(fā)電裝置轉動到初始工作狀態(tài)，即將太陽能電池板放平，減低太陽能電池板在大風中所受風力，以確保發(fā)電裝置的使用安全。
[0022]作為本實用新型的另一種改進，本實用新型的控制器可以在陰雨天氣時控制方位角轉動軸11勻速轉動，以邊提高發(fā)電裝置的太陽能收集效率。
[0023]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有以下有益效果:
[0024]第一，本實用新型的傳感探頭采用較為簡單的結構，為光敏元件營造出簡單的光線照射環(huán)境，從而實現(xiàn)了對太陽光垂直照射方向的跟蹤，其生產(chǎn)工藝簡單，時間、地理環(huán)境適用性強，易于實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，并且其實用性強，能應用于現(xiàn)有技術中任意一種結構形式的雙軸旋轉機構上。
[0025]第二，本實用新型的發(fā)電裝置配合本實用新型的傳感探頭，可減少傳感探頭對雙軸太陽能自動跟蹤發(fā)電裝置轉動的控制算法中的變量，控制算法能得以簡化，能夠以簡單的控制算法控制太陽能電池板在方位角和高度角兩個方案轉動，從而實現(xiàn)對太陽位置的自動跟蹤，以獲得最聞的太陽能收集效率，聞傳感探頭的可罪性也能得以提聞。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明:
[0027]圖1為某地0的太陽視日運動軌跡示意圖；
[0028]圖2為實用新型專利⑶201110406393.2公開的太陽能跟蹤傳感器的結構示意圖；
[0029]圖3為本實用新型雙軸太陽能自動跟蹤發(fā)電裝置的結構示意圖；
[0030]圖4為本實用新型傳感探頭的半剖視圖；
[0031〕 圖5為圖4的八4剖視圖；
[0032]圖6為圖4的8-8剖視圖；
[0033]圖7為本實用新型傳感探頭拆除減光外殼后的結構示意圖；
[0034]圖8-1-1和圖8-1-2為本實用新型的發(fā)電裝置在日出時處于初始工作狀態(tài)的示意圖；
[0035]圖8-2-1、圖8-2-2、圖8-3-1和圖8-3-2為本實用新型的發(fā)電裝置在日出時追蹤太陽位置的示意圖；
[0036]圖8-4-1和圖8-4-2為本實用新型的發(fā)電裝置在日出時分到正午時分追蹤太陽位置的不意圖；
[0037]圖8-5-1和圖8-5-2為本實用新型的發(fā)電裝置在正午時分工作狀態(tài)的示意圖；
[0038]圖8-6-1、圖8-6-2、圖8-7-1和圖8-7-2為本實用新型的發(fā)電裝置在正午時分到日落時分追蹤太陽位置的示意圖。

【具體實施方式】
[0039]如圖3所示，本實用新型的雙軸太陽能自動跟蹤發(fā)電裝置，包括雙軸轉動機構1、太陽能電池板2 (為簡化描述，下文凡所述電池板均指太陽能電池板)、用于追蹤太陽位置的傳感探頭3、框架4、用于控制雙軸轉動機構1轉動的控制器(圖中未示出)和設有最高風速的風速計5。
[0040]本實用新型的傳感探頭，包括探頭底座31、交叉狀隔板32、遮光片33、用于濾除漫射光的減光外殼34和四個光敏元件01?04。其中，探頭底座31為圓盤體，該圓盤體的上表面呈階梯狀，其中部的高圓臺面為四個光敏元件01?04的安裝面，低的圓環(huán)面為傳感探頭的安裝面，用于通過五金連接件將傳感探頭安裝在框架4上。
[0041]本實用新型所述交叉狀隔板32垂直并對中設置在探頭底座31的光敏元件安裝面上，其橫截面為“十”字形，從而將所述光敏元件安裝面分隔為四塊相互光隔離的獨立區(qū)域，以便實現(xiàn)四塊獨立區(qū)域的光線相互隔離；所述交叉狀隔板32由二塊大隔板十字交叉拼合形成四個隔板單元，該四塊隔板單元均有一條豎向邊沿在交叉狀隔板32的中心軸處重合，每相鄰的兩塊隔板之間的夾角為90。。
[0042]本實用新型所述遮光片33呈正方形，它設置在交叉狀隔板32的頂部，并以其對角線與交叉狀隔板的“十”字重合，使所述遮光片上由對角線劃分出來的四個等腰直角三角形分別對應覆蓋在交叉狀隔板32分隔出的四塊獨立區(qū)域的上方，當光線從傳感探頭上方垂直照射(即正投影)時，所述遮光片33在探頭底座31的四塊獨立區(qū)域上就會分別形成相同的直角三角形正投影。
[0043]本實用新型所述減光外殼34由圓筒狀殼身3仙和位于圓筒端部的拱狀頂蓋3?一體制成，采用深色塑料制成。圓筒狀殼身3仙的內(nèi)壁底部開有與探頭底座31的階梯面相適配的凹臺34山減光外殼34將交叉狀隔板32和遮光片33罩在其內(nèi)，并且減光外殼的頂蓋340與遮光片33之間留有間隙3?，而隔板單元的豎向外側邊端面323緊貼在減光外殼34的內(nèi)壁上，探頭底座31嵌裝在所述凹臺34(1內(nèi)。方形的遮光板邊長1:減光外殼內(nèi)徑0:交叉狀隔板高度 0 = 1 ； 1.73: 2，即本實施例中 I = 26111111 時，0 = 45111111,? = 52111111。1:0: ?。?= 1: 1.73: 2
[0044]本實用新型所述四個光敏元件01?04分別安裝在該探頭底座31的四塊獨立區(qū)域中，該四塊獨立區(qū)域?qū)τ谒惭b的光敏元件序號分別稱為1區(qū)?4區(qū)，所述四個光敏元件分別位于獨立區(qū)域的角平分線？上(參見圖6)，且光敏元件最外廓距傳感探頭中心軸的距離1為略小于1/2遮光板邊長I的位置處，即位于所述遮光板的正投影區(qū)中，以便在太陽光垂直照射傳感探頭3時，四個光敏元件均位于遮光片33在探頭底座31上形成的陰影內(nèi)。
[0045]本實用新型雙軸太陽能自動跟蹤發(fā)電裝置的雙軸轉動機構1具有豎向設置的方位角轉動軸11和安裝在方位角轉動軸11上端的橫向設置的高度角轉動軸12，太陽能電池板2通過框架4安裝在高度角轉動軸12上；所述傳感探頭3安裝在框架4與電池板2迎陽面相同的面上，并且該傳感探頭3的中軸線與太陽能電池板2的法線方向同向，使得傳感探頭3與太陽能電池板2能同步轉動，太陽光在垂直照射太陽能電池板2的同時也能垂直照射所述傳感探頭3的探頭底座31，所述傳感探頭3上的四個光敏元件以初始安裝狀態(tài)作以下設定:以光敏元件01所在的獨立區(qū)域為1區(qū)的初始位置正對東方，然后順時針依次轉過的獨立區(qū)域和光敏元件分別是3區(qū)和第三光敏元件03、2區(qū)和第二光敏元件02以及4區(qū)和第四光敏元件04，其中第一光敏元件01和第二光敏元件02的連線方向與高度角轉動軸12的軸向平行，該四個光敏元件分別與控制器的相應端口電連接，在本實施例中，設定第一光敏元件01受太陽光照時是通過控制器控制方位角轉動軸11正轉，即方位角轉動軸11順時針轉動，參見圖8-1-1和圖8-1-2，第二光敏元件02受太陽光照時則通過控制器控制方位角轉動軸11反轉，即方位角轉動軸11逆時針轉動；而第三光敏元件03受太陽光照時是通過控制器控制高度角轉動軸12反轉，即第三光敏元件03下降、第四光敏元件04上升；第四光敏元件04受太陽光照時通過控制器控制高度角轉動軸12正轉，即第三光敏元件03上升、第四光敏元件04下降，參見圖8-2-2。
[0046]本實用新型所述的風速計5連接到控制器的相應端口，風速計5在檢測到工況風速超過最高風速時，通過控制器控制發(fā)電裝置轉動到初始工作狀態(tài)。
[0047]本實施例的工作過程如下:將本實用新型的雙軸太陽能自動跟蹤發(fā)電裝置安裝在某地0(該地0的太陽視日運動軌跡參見圖1),本實用新型在一天日照時間內(nèi)的太陽位置追蹤過程如下:
[0048](1)如圖8-1-1和圖8-1-2所示，當太陽從東方升起，第一縷陽光照射到地點0時，本實用新型的發(fā)電裝置處于初始工作狀態(tài)，即太陽能電池板2處于平放位置，使得四個光敏元件均處于同一個水平面上，1區(qū)和第一光敏元件01朝向東方，由于減光外殼34濾除漫射光的作用，太陽光中僅直射光能穿透(以下所稱照射在光敏元件上的太陽光均指直射光)所述的減光外殼，此時太陽光僅照射在第一光敏元件01上，其他2?4區(qū)內(nèi)的光敏元件因交叉狀隔板和遮光板的作用均無法受到光照，因此，方位角轉動軸11受第一光敏元件01的控制正轉，使太陽能電池板2在水平方向上順時針轉動；
[0049](2)如圖8-2-1和圖8-2-2所示，方位角轉動軸11轉過一定角度后，4區(qū)也轉向偏東方向，于是太陽光同時照射在傳感探頭的第一光敏元件01和第四光敏元件04上，方位角轉動軸11和高度角轉動軸12同時受控正轉，太陽能電池板2在水平方向上繼續(xù)順時針轉動，同時3區(qū)升起，4區(qū)下降，使電池板面迎陽面向太陽方向轉動，使電池板面與太陽光線之間的角度逐漸趨向90。；
[0050](3)如圖8-3-1和圖8-3-2所示，在方位角轉動軸11和高度角轉動軸12轉過一定角度后，傳感探頭的遮光板隨所述電池板2轉動逐漸轉至與太陽光線垂直，使得原來能夠照射到第一光敏元件01和第四光敏元件04上的太陽光被遮光片33所遮擋，方位角轉動軸11和高度角轉動軸12即停止正轉，此時太陽光垂直照射在太陽能電池板2上，本實用新型的發(fā)電裝置完成在日出時分對太陽位置的追蹤，此時的電池板2表面呈最為傾斜的狀態(tài)；
[0051](4)如圖8-4-1和圖8-4-2所示，隨著時間推移，太陽繼續(xù)升高，太陽方位向南方偏移，太陽光又會斜向照射到第一光敏元件01上，因為步驟(3)中1區(qū)已經(jīng)轉向偏南的方位，與此同時，3區(qū)已上升位于上方，第三光敏元件03也能受到太陽光的照射，于是，方位角轉動軸11受控繼續(xù)正轉，即電池板2繼續(xù)順時針轉動，而高度角轉動軸12則受控反轉，即3區(qū)下降，4區(qū)上升，使電池板2在高度角方向上向略微平放的方向轉動，；在方位角轉動軸11和高度角轉動軸12轉過一定角度后，照射在第一光敏元件01和第三光敏元件03上的太陽光為遮光片33所遮擋，方位角轉動軸11和高度角轉動軸12停止轉動，太陽光再次垂直照射在太陽能電池板2上；從日出時分到正午時分，本過程(4)不斷重復，本實用新型的發(fā)電裝置循環(huán)的完成該時段內(nèi)對太陽位置的追蹤；
[0052](5)如圖8-5-1和圖8-5-2所示，直到正午時分，太陽上升到當天的最高位置，太陽光垂直照射向地面，此時太陽能電池板2平放1區(qū)已朝向西方，照射到四個光敏元件的太陽光均被遮光板33遮擋，本實用新型的發(fā)電裝置遂停止轉動，太陽光垂直照射在太陽能電池板2上；
[0053](6)如圖8-6-1和圖8-6-2所示，正午時分過后，太陽高度開始下降、方位向西偏移，太陽光仍然照射在第一光敏元件01上，方位角轉動軸11受控正轉，太陽能電池板2在水平方向上順時針轉動；
[0054](7)如圖8-7-1和圖8-7-2所示，方位角轉動軸11轉過一定角度后，太陽光同時照射在第一光敏元件01和第四光敏元件04上，方位角轉動軸11和高度角轉動軸12同時受控正轉，太陽能電池板2在繼續(xù)順時針轉動，并在高度方向上面向太陽豎起轉動，即3區(qū)上升，四區(qū)下降，直到方位角轉動軸11和高度角轉動軸12轉至照射在第一光敏元件01和第四光敏元件04上的太陽光被遮光片33所遮擋，方位角轉動軸11和高度角轉動軸12才停止轉動，太陽光垂直照射在太陽能電池板2上，于是本實用新型的發(fā)電裝置又完成了一次太陽位置跟蹤，并且隨著時間推移，太陽持續(xù)西沉，太陽光再次照射在第一光敏元件01和第四光敏元件04上；從正午時分到日落分時，本第(7)過程不斷重復，循環(huán)往復地完成該時段內(nèi)對太陽位置的追蹤；
[0055](8)經(jīng)過上述第⑴?(7)過程，本實用新型的發(fā)電裝置即完成了當天對太陽位置的跟蹤，在日落后，控制器控制發(fā)電裝置復位到初始工作狀態(tài)，以便于第二天的工作；
[0056](9)如果本實用新型的發(fā)電裝置在當天工作中，在正午時分前出現(xiàn)陰雨天氣太陽光被遮蔽的情況，發(fā)電裝置停止轉動，而當陰雨天氣過后，太陽已經(jīng)向西偏移了，此時的太陽光所能照射到往往是第二光敏元件02上，于是方位角轉動軸11將受控反轉，太陽能電池板2在水平方向上逆時針轉動，太陽光會先照射到第四光敏元件04上，發(fā)電裝置受控正轉，使3區(qū)上升，4區(qū)下降，直到2區(qū)轉至照不到陽光的位置的同時，1區(qū)重新進入陽光照射范圍，這時開始上述第⑴過程，使太陽能電池板2重新對準太陽，以繼續(xù)后續(xù)的太陽位置跟蹤；
[0057]而對于正午時分過后出現(xiàn)陰雨天氣的情況，由于在日落前，太陽光始終能照射在第一光敏元件01上，因此發(fā)電裝置在陰雨天氣過后能自動繼續(xù)進行太陽位置跟蹤。
[0058]另外，本實用新型的控制器設置在陰雨天氣時控制方位角轉動軸11勻速轉動，以邊提高發(fā)電裝置的太陽能收集效率，而當陰雨天氣過后，本實用新型的發(fā)電裝置也可如前所述一樣通過第二光敏元件02調(diào)節(jié)后繼續(xù)進行太陽位置跟蹤。
[0059]本實用新型不局限于上述【具體實施方式】，根據(jù)上述內(nèi)容，按照本領域的普通技術知識和慣用手段，在不脫離本實用新型上述基本技術思想前提下，本實用新型還可以做出其它多種形式的等效修改、替換或變更，均落在本實用新型的保護范圍之中。
【權利要求】
1.一種傳感探頭，包括探頭底座、四個光敏元件和交叉狀隔板，其特征在于:所述交叉狀隔板設置在探頭底座上并將探頭底座分隔為四塊相互光隔離的獨立區(qū)域，所述四個光敏元件分別安裝該探頭底座的四塊獨立區(qū)域中，所述的傳感探頭還包括有遮光片和用于濾除漫射光的減光外殼；所述遮光片設置在交叉狀隔板的頂部，所述四個光敏元件均位于遮光片在探頭底座上的正投影區(qū)域內(nèi)，即當太陽光垂直照射向所述探頭底座時，四個光敏元件位于遮光片在探頭底座上形成的陰影內(nèi)，所述減光外殼罩覆在交叉狀隔板和遮光片外，并且減光外殼與遮光片之間留有間隙，交叉狀隔板的側端面緊貼在減光外殼的內(nèi)壁上。
2.根據(jù)權利要求1所述的傳感探頭，其特征在于:所述探頭底座為圓盤體，該圓盤體的上表面呈階梯狀，其中部的高圓臺面為所述四個光敏元件的安裝面，較低的外環(huán)面為傳感探頭的安裝面，用于固定傳感探頭在工作位上；所述減光外殼由圓筒狀殼身和位于圓筒端部的拱狀頂蓋一體制成，可采用半透明的塑料或者深色玻璃/塑料制成；圓筒狀殼身的內(nèi)壁底部開有與探頭底座的階梯面相適配的凹臺，所述探頭底座嵌裝在該凹臺內(nèi)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的傳感探頭，其特征在于:所述交叉狀隔板的橫截面呈“十”字形，交叉狀隔板與探頭底座相垂直并對中設置在探頭底座的光敏元件安裝面上，從而將所述光敏元件安裝面分隔為四塊相互光隔離的獨立區(qū)域，以便實現(xiàn)四塊獨立區(qū)域的光線相互隔離；所述遮光片呈正方形，設置在所述交叉狀隔板的頂部，并以其對角線與交叉狀隔板的“十”字重合，使所述遮光片上由對角線劃分出來的四個等腰直角三角形分別對應覆蓋在交叉狀隔板分隔出來的四塊獨立區(qū)域的上方，當光線從傳感探頭上方垂直照射時，所述遮光片在探頭底座的四塊獨立區(qū)域上分別形成相同的等腰直角三角形正投影，所述四個光敏元件分別對中設置在相應的直角三角形正投影上。
4.根據(jù)權利要求3所述的傳感探頭，其特征在于:所述的交叉狀隔板由獨立的四塊隔板單元以均有一條豎向邊緣在交叉狀隔板的中心軸處重合、并且每相鄰的兩塊隔板單元相垂直的方式拼合而成，或者，由2塊大隔板以十字交叉垂直拼接的方式形成。
5.一種雙軸太陽能自動跟蹤發(fā)電裝置，包括雙軸轉動機構、太陽能電池板、用于追蹤太陽位置的傳感探頭和用于控制所述雙軸轉動機構轉動的控制器，所述雙軸轉動機構具有豎向設置的方位角轉動軸和安裝在方位角轉動軸上端的橫向設置的高度角轉動軸，所述太陽能電池板通過框架安裝在高度角轉動軸上，其特征在于:所述傳感探頭為權利要求1至4任一項所述的傳感探頭；該傳感探頭安裝在框架與太陽能電池板迎陽面相同的面上，并且其中軸線與太陽能電池板的法線方向同向，使得傳感探頭與太陽能電池板能同步轉動，太陽光能同時垂直照射向太陽能電池板和傳感探頭的探頭底座，所述傳感探頭上的四個光敏元件以所述的發(fā)電裝置在日出時處于初始工作狀態(tài)，即所述太陽能電池板平放使得四個光敏元件處于同一水平面時的狀態(tài)作以下設定:自東起順時針轉一周依次為第一光敏元件、第三光敏元件、第二光敏元件和第四光敏元件，其中第一光敏元件和第二光敏元件的連線方向與高度角轉動軸的軸向相同，該四個光敏元件分別與控制器的相應端口電連接，并分別在受到太陽光照射時，第一光敏元件通過控制器控制方位角轉動軸正轉，即方位角轉動軸順時針轉動，第二光敏元件受太陽光照時則通過控制器控制方位角轉動軸反轉，即方位角轉動軸逆時針轉動；而第三光敏元件受太陽光照時通過控制器控制高度角轉動軸反轉，即第三光敏元件下降、第四光敏元件上升；第四光敏元件受太陽光照時通過控制器控制方位角轉動軸正轉，即第三光敏元件上升、第四光敏元件下降。
6.根據(jù)權利要求5所述的雙軸太陽能自動跟蹤發(fā)電裝置，其特征在于:所述的傳感探頭的光敏元件位于獨立區(qū)域的角平分線P上，并且光敏元件最外廓距傳感探頭中心軸的距離I在1/4遮光板邊長L < I < 1/2遮光板邊長L的范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權利要求5所述的雙軸太陽能自動跟蹤發(fā)電裝置，其特征在于:所述方形的遮光板邊長L:減光外殼內(nèi)徑D:交叉狀隔板高度H= I: 1.73: 2，光敏元件最外廓距傳感探頭中心線的距離I?1/2遮光板邊長L。
8.根據(jù)權利要求7所述的雙軸太陽能自動跟蹤發(fā)電裝置，其特征在于:所述遮光板邊長L、減光外殼內(nèi)徑D和交叉狀隔板高度H的數(shù)值在±0.1?3的范圍內(nèi)變化。
9.根據(jù)權利要求5至8任意一項所述的雙軸太陽能自動跟蹤發(fā)電裝置，其特征在于:所述的發(fā)電裝置還包括設有最高風速的風速計，所述風速計連接到控制器的相應端口，風速計在檢測到工況風速超過最高風速時，通過控制器控制發(fā)電裝置轉動到初始工作狀態(tài)。
10.根據(jù)權利要求5所述的雙軸太陽能自動跟蹤發(fā)電裝置，其特征在于:所述控制器在陰雨天氣時控制方位角轉動軸勻速轉動。
【文檔編號】G05D3/12GK204229240SQ201420576341
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年9月30日 優(yōu)先權日:2014年9月30日
【發(fā)明者】于銀龍 申請人:于銀龍, 李文球