專(zhuān)利名稱(chēng)：太陽(yáng)空間位置跟蹤裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種光電產(chǎn)品，是一種應(yīng)用于太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的太陽(yáng)空間位置跟
背景技術(shù)：
在當(dāng)今能源資源緊缺的年代，需要充分利用太陽(yáng)能等自然資源。而在利用太陽(yáng)能進(jìn)行光伏發(fā)電時(shí)，為了提高太陽(yáng)能的利用率，就要始終保持太陽(yáng)能電池板集能面與太陽(yáng)光垂直。相對(duì)于某一個(gè)固定地點(diǎn)的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，一年春夏秋冬四季、每天日升日落， 太陽(yáng)的光照角度時(shí)時(shí)刻刻都在變化，因此需要在太陽(yáng)能電池板設(shè)置追日裝置，使太陽(yáng)能電池板能夠時(shí)刻正對(duì)太陽(yáng)，發(fā)電效率就達(dá)到最佳狀態(tài)。目前市場(chǎng)上運(yùn)用比較多的是光電追日裝置，在專(zhuān)利“太陽(yáng)能跟蹤位置傳感器”(中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)，公開(kāi)號(hào)CN 101539419 B)中，采用的就是光電追日方式，這種裝置在沒(méi)有云層和太陽(yáng)輻射照度較強(qiáng)的天氣下追日效果很好， 一旦遇到多云天氣就會(huì)造成停止追日等系統(tǒng)失?，F(xiàn)象；采用光電追日的裝置，主要是以光敏電阻追蹤太陽(yáng)光，然而光敏電阻線性度較差，感測(cè)誤差較大，造成采集的數(shù)據(jù)波動(dòng)較大， 不能很好的追蹤太陽(yáng)光，因此光電追日裝置不是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的最佳選擇。
發(fā)明內(nèi)容為克服上述缺陷，本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問(wèn)題提供一種太陽(yáng)空間位置跟蹤裝置，該裝置能夠提高太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)對(duì)太陽(yáng)能的利用率。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案一種太陽(yáng)空間位置跟蹤裝置，包括相連接在一起的光電追日傳感器模塊，電流電壓轉(zhuǎn)換電路，可調(diào)增益放大濾波電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，控制芯片電路，其特征在于，包括與控制芯片電路相連接的時(shí)鐘模塊。光電追日傳感器模塊可對(duì)時(shí)鐘追日裝置的追日誤差進(jìn)行反饋以及進(jìn)一步追日，保證系統(tǒng)的追日精度； 電流電壓(I/V)轉(zhuǎn)換電路，將光電追日傳感器模塊輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；可變?cè)鲆娣糯鬄V波電路可保證信號(hào)的信噪比保持在一個(gè)高的狀態(tài)和信號(hào)強(qiáng)度的穩(wěn)定性；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)為可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)；控制芯片電路處理本實(shí)用新型的輸入和輸出信號(hào)；時(shí)鐘模塊可提供當(dāng)?shù)氐臅r(shí)間數(shù)據(jù)。作為優(yōu)選，所述光電追日傳感器模塊的結(jié)構(gòu)包括硅光電池，硅光電池與電流電壓轉(zhuǎn)換電路相連接。利用硅光電池用于感知太陽(yáng)空間位置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。作為優(yōu)選，所述硅光電池為四個(gè)，這四個(gè)硅光電池沿圓周方向均布。這四個(gè)硅光電池中，兩個(gè)硅光電池用于測(cè)定太陽(yáng)的高度角，另兩個(gè)硅光電池用于測(cè)定太陽(yáng)的方向角，測(cè)定太陽(yáng)高度角的兩個(gè)硅光電池與測(cè)定太陽(yáng)方位角的兩個(gè)硅光電池垂直布置。作為優(yōu)選，所述硅光電池設(shè)置在底座上，底座上設(shè)有非透明圓筒形外罩，所述硅光電池位于外罩內(nèi)，在外罩的外端部設(shè)有透明玻璃板。設(shè)有外罩及透明玻璃板，可以為硅光電池提借助良好的保護(hù)作用，利用外罩在硅光電池上所產(chǎn)生的陰影大小確定太陽(yáng)的高度角和方向角。[0008][0008]因此，本實(shí)用新型的有益效果結(jié)合了光電追日裝置和時(shí)鐘追日裝置的優(yōu)點(diǎn)，解決了光電追日裝置的可靠性差和時(shí)鐘追日裝置的精度低的缺點(diǎn)。本實(shí)用新型具有高精度和高可靠性的優(yōu)勢(shì)，并且全部智能化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)跟蹤，提高了太陽(yáng)光能利用率。

附圖1是本實(shí)用新型的整體框架圖。附圖2是本實(shí)用新型的光電追日傳感器模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖3是本實(shí)用新型的光電追日傳感器模塊的俯視圖。附圖4是本實(shí)用新型的系統(tǒng)控制器方塊結(jié)構(gòu)圖。附圖5是本實(shí)用新型的程序流程圖。
具體實(shí)施方式
見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型太陽(yáng)空間位置跟蹤裝置的整體機(jī)構(gòu)其，包括光電追日傳感器模塊1和系統(tǒng)控制器2，是安裝在太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)18中的一個(gè)功能系統(tǒng)。光電追日傳感器模塊1設(shè)置在太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)18的太陽(yáng)能電池板集光面上，使光電追日傳感器模塊1的底面與太陽(yáng)能電池板集光面相平行；系統(tǒng)控制器2設(shè)置在太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)18的電機(jī)控制箱內(nèi)， 并使串口通訊模塊17與其信號(hào)線連接。見(jiàn)圖2、圖3，本實(shí)用新型太陽(yáng)空間位置跟蹤裝置的光電追日傳感器模塊1的結(jié)構(gòu)， 包括透明玻璃板3、圓筒形的外罩4、測(cè)高度角和方位角的硅光電池5以及底座7。透明玻璃板3設(shè)置在外罩4的頂部，外罩4由不透光的材料制成，外罩4設(shè)置在底座7上面，底座 7也由不透光的材料制成，并在其四角設(shè)置有螺紋孔6以便安裝光電追日傳感器模塊1。在外罩4內(nèi)的底座7上面，四個(gè)硅光電池5沿外罩4的內(nèi)部邊緣間隔90°均勻分布，其中兩個(gè)測(cè)高度角的硅光電池51和兩個(gè)測(cè)方位角的硅光電池52分別垂直布置在底座7上。將本實(shí)用新型露天水平放置在陽(yáng)光下即可采集太陽(yáng)光角度位置，當(dāng)太陽(yáng)光與光電追日傳感器模塊 1不垂直時(shí)，太陽(yáng)光照射外罩4時(shí)會(huì)在硅光電池51或52中的一個(gè)上留下陰影，因此兩個(gè)測(cè)高度角的硅光電池51或兩個(gè)測(cè)方位角的硅光電池52間的電信號(hào)就產(chǎn)生差值，以此感測(cè)太陽(yáng)位置。見(jiàn)圖4，本實(shí)用新型太陽(yáng)空間位置跟蹤裝置的系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)2，其設(shè)有電流電壓(I/V)轉(zhuǎn)換電路8、可變?cè)鲆娣糯鬄V波電路9、模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換電路10、控制芯片電路11、 時(shí)鐘模塊15、顯示模塊16和串口通訊模塊17 ；其中電流電壓(I/V)轉(zhuǎn)換電路8、可變?cè)鲆娣糯鬄V波電路9和模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換電路10對(duì)應(yīng)于4個(gè)硅光電池5分別具有4路；該控制芯片電路11為數(shù)據(jù)處理模塊，其設(shè)有運(yùn)算單元12、比較單元13和通訊接口 14 ；所述光電追日傳感器模塊1通過(guò)4個(gè)硅光電池5分別與4路電流電壓(I/V)轉(zhuǎn)換電路8構(gòu)成信號(hào)傳輸通道；所述4路電流電壓(I/V)轉(zhuǎn)換電路8分別與4路可變?cè)鲆娣糯鬄V波電路9構(gòu)成信號(hào)傳輸通道；所述4路可變?cè)鲆娣糯鬄V波電路9分別與4路模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換電路10構(gòu)成信號(hào)傳輸通道；所述4路模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換電路10與控制芯片電路11的比較單元13構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸通道；所述時(shí)鐘模塊15與控制芯片電路11的運(yùn)算單元12構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸通道；所述顯示模塊16與控制芯片電路11的通訊接口 14構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸通道；所述串口通訊模塊17與控制芯片電路11的通訊接口 14構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸通道。[0017]見(jiàn)圖1、圖5，光電追日傳感器模塊1設(shè)置在太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)18的太陽(yáng)能電池板集光面上，使光電追日傳感器模塊1的底面與太陽(yáng)能電池板集光面相平行，系統(tǒng)控制器2設(shè)置在太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)18的電機(jī)控制箱內(nèi)，并使串口通訊模塊17與其信號(hào)線連接。然后將本實(shí)用新型自身各模塊間的線路以及與太陽(yáng)能發(fā)電控制系統(tǒng)18間的線路連接好，本實(shí)用新型即可工作。系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，本實(shí)用新型先根據(jù)控制芯片內(nèi)部的地理位置數(shù)據(jù)和時(shí)鐘模塊15 輸出的實(shí)時(shí)時(shí)間和通過(guò)追日軌跡算法程序計(jì)算相應(yīng)的太陽(yáng)時(shí)角、太陽(yáng)赤緯角、高度角和方位角，并將此信號(hào)通過(guò)串口通訊模塊17發(fā)送給太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)18，從而控制太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)18執(zhí)行粗定位動(dòng)作，然后根據(jù)光電追日傳感器模塊1輸出信號(hào)的強(qiáng)弱調(diào)整可變?cè)鲆娣糯鬄V波電路9的放大倍數(shù)，使輸出的信號(hào)保持一個(gè)級(jí)別，再將測(cè)量的信息送入控制芯片后，根據(jù)預(yù)先編寫(xiě)好的程序，即可計(jì)算出太陽(yáng)光的精確位置，最后將此信號(hào)通過(guò)串口通訊模塊17 發(fā)送給太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)18來(lái)控制太陽(yáng)能電池板的集光面轉(zhuǎn)向陽(yáng)光，保持二者方向垂直。本實(shí)用新型根據(jù)前述結(jié)構(gòu)的工作原理時(shí)鐘追日裝置位于控制芯片電路11，主要由控制芯片電路11的運(yùn)算單元12和時(shí)鐘模塊15組成。時(shí)鐘追日裝置在讀取設(shè)置在控制芯片內(nèi)部的地理位置數(shù)據(jù)和時(shí)鐘模塊15輸出的實(shí)時(shí)時(shí)間后，通過(guò)追日軌跡算法程序計(jì)算相應(yīng)的太陽(yáng)時(shí)角、太陽(yáng)赤緯角、高度角和方位角，并將此信號(hào)發(fā)送給太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)18，然后根據(jù)此信號(hào)控制太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)18執(zhí)行粗定位動(dòng)作。由光電追日傳感器模塊1的硅光電池5采集光信號(hào)并轉(zhuǎn)換成微弱的電流信號(hào)輸出，指令為II、12、13、14 ；然后采用低偏置電流的運(yùn)算放大器組成跨阻放大電路，在將電流信號(hào)轉(zhuǎn)出電壓信號(hào)的同時(shí)，也將信號(hào)放大，然后信號(hào)通過(guò)可變?cè)鲆娣糯鬄V波電路9再次放大，在保證信號(hào)的信噪比保持在一個(gè)高的狀態(tài)的同時(shí)，也保證信號(hào)強(qiáng)度的穩(wěn)定性；再將放大后的電壓信號(hào)送入模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換模塊10輸出數(shù)字電壓信號(hào)，指令為Ul、U2、U3、U4，最后控制芯片通過(guò)比較A/D轉(zhuǎn)換處理過(guò)的信號(hào)，比較出兩個(gè)方向上的硅光電池5的受太陽(yáng)光照射情況，從而得出太陽(yáng)的位置，進(jìn)而控制芯片電路11的通訊接口 14發(fā)出相應(yīng)的指令控制太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)18執(zhí)行精確定位動(dòng)作，從而保證太陽(yáng)光入射方向時(shí)刻與太陽(yáng)能電池板集光面保持垂直。
權(quán)利要求1.一種太陽(yáng)空間位置跟蹤裝置，包括相連接在一起的光電追日傳感器模塊(1)，電流電壓轉(zhuǎn)換電路(8)，可調(diào)增益放大濾波電路(9)，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(10)，控制芯片電路(11)，其特征在于，包括與控制芯片電路(11)相連接的時(shí)鐘模塊(15)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)空間位置跟蹤裝置，其特征在于，所述光電追日傳感器模塊(1)的結(jié)構(gòu)包括硅光電池(5)，硅光電池(5)與電流電壓轉(zhuǎn)換電路(8)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽(yáng)空間位置跟蹤裝置，其特征在于，所述硅光電池(5)為四個(gè)，這四個(gè)硅光電池沿圓周方向均布。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的太陽(yáng)空間位置跟蹤裝置，其特征在于，所述硅光電池(5) 設(shè)置在底座(7)上，底座(7)上設(shè)有非透明圓筒形外罩(4)，所述硅光電池(5)位于外罩(4) 內(nèi)，在外罩(4)的外端部設(shè)有透明玻璃板(3)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種太陽(yáng)空間位置跟蹤裝置，其解決了現(xiàn)有太陽(yáng)空間位置跟蹤裝置工作精度差的問(wèn)題，所采取的技術(shù)措施一種太陽(yáng)空間位置跟蹤裝置，包括相連接在一起的光電追日傳感器模塊，電流電壓轉(zhuǎn)換電路，可調(diào)增益放大濾波電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，控制芯片電路，其特征在于，包括與可調(diào)增益放大濾波電路相連接的時(shí)鐘模塊。
文檔編號(hào)H02N6/00GK202025235SQ20102066944
公開(kāi)日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月20日
發(fā)明者吳智鑫, 楊志, 趙富, 馬井宇 申請(qǐng)人:浙江水晶光電科技股份有限公司