專利名稱：正四棱錐形太陽方位傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于太陽能應(yīng)用領(lǐng)域，涉及地面光伏系統(tǒng)太陽敏感器領(lǐng)域中的信號(hào)接
收前端，尤其是一種正四棱錐形太陽方位傳感器。
背景技術(shù)：
太陽方位傳感器是太陽敏感器光強(qiáng)信號(hào)接收前端，它的視場(chǎng)寬窄直接影響整個(gè)太 陽敏感器能否精確追蹤太陽方位，實(shí)現(xiàn)較高光電轉(zhuǎn)化效率的關(guān)鍵。目前太陽敏感器信號(hào)接 收前端主要采用狹縫結(jié)合CCD技術(shù)實(shí)現(xiàn)，CCD將接收到的太陽光強(qiáng)信號(hào)傳遞給太陽敏感器 的控制器并經(jīng)過計(jì)算控制司服電機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)跟蹤太陽方位。上述狹縫結(jié)合CCD技術(shù)雖然原 理簡(jiǎn)單，操作方便，應(yīng)用較廣泛，但也存在如下問題現(xiàn)有太陽敏感器的信號(hào)接收前端的視 場(chǎng)較窄，例如，上午陰天，光強(qiáng)不能達(dá)到太陽敏感器的開啟電壓所需要的光照強(qiáng)度，光伏系 統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)跟蹤；到了下午由陰轉(zhuǎn)晴陽光明媚，由于上午光伏系統(tǒng)沒能跟蹤上太陽的方位， 導(dǎo)致光伏系統(tǒng)和太陽的角度相差太多，而由于太陽敏感器的視場(chǎng)較窄，光伏系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn) 自動(dòng)跟蹤，這時(shí)候就需要人為的去手動(dòng)調(diào)節(jié)跟蹤系統(tǒng)，直到太陽敏感器接收到的光照信號(hào) 能夠開啟光伏系統(tǒng)。發(fā)生上述情況會(huì)降低光電轉(zhuǎn)化效率，影響系統(tǒng)的正常使用，并且增加了 人工維修維護(hù)的成本。 經(jīng)過檢索發(fā)現(xiàn)專利號(hào)為200710043527. 2，公開號(hào)為CN101126930，專利名稱為一 種用于CCD太陽敏感器的金字塔形光學(xué)頭部裝置的發(fā)明專利，其說明書中公開了一個(gè)四面 為二二對(duì)稱斜面中間為平頂?shù)慕鹱炙谓Y(jié)構(gòu)的信號(hào)接收前端，其中一片帶濾光的光學(xué)狹縫 置在金字塔形平頂?shù)拇翱谏?，另二片帶濾光的光學(xué)狹縫分別置于金字塔形二對(duì)稱斜面的窗 口上，并使三條光學(xué)狹縫互相平行，二片太陽電池也分別置于金字塔形二對(duì)稱斜面的窗口 上，與帶濾光的光學(xué)狹縫片依次排列。CCD以及太陽電池將得到的光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳 遞給控制器，由控制器進(jìn)行比較后，控制相應(yīng)的電機(jī)帶動(dòng)整個(gè)光伏系統(tǒng)移動(dòng)，找到接收光強(qiáng) 的最佳位置，上述技術(shù)中雖然采取金字塔形結(jié)構(gòu)的信號(hào)接收前端，但是作為狹縫技術(shù)其視 場(chǎng)窄的結(jié)構(gòu)沒有改變，雖然其上還安裝有太陽電池作為補(bǔ)充，但是在系統(tǒng)故障模式下，依靠 兩個(gè)太陽電池的姿態(tài)設(shè)置無法滿足跟蹤太陽最佳方位的要求，可靠性較差，精度較低，而且 整個(gè)信號(hào)接收前端的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低、可
靠性高、視場(chǎng)寬、太陽光角度限制小、精度較高的正四棱錐形太陽方位傳感器。 本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 —種正四棱錐形太陽方位傳感器，包括光強(qiáng)信號(hào)接收臺(tái)以及光敏傳感器，其中光 強(qiáng)信號(hào)接收臺(tái)為正四棱錐形，其四個(gè)側(cè)面的中線位置均固裝一光敏傳感器，該四個(gè)光敏傳 感器為對(duì)稱設(shè)置。 而且，所述光敏傳感器安裝在四個(gè)側(cè)面中線位置的底部。[0008] 而且，所述的正四棱錐形的光強(qiáng)信號(hào)接收臺(tái)的側(cè)面與底面的夾角為e度，e的取 值范圍為60《e <90。 而且，所述的光敏傳感器為太陽能電池或者光敏電阻。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和有益效果為 i.本正四棱錐形太陽方位傳感器由光強(qiáng)信號(hào)接收臺(tái)以及光敏傳感器構(gòu)成，其中光 強(qiáng)信號(hào)接收臺(tái)為正四棱錐形，其四個(gè)側(cè)面分別固裝一個(gè)光敏傳感器，不管太陽光從何種角 度照射該正四棱錐形太陽方位傳感器，都能產(chǎn)生啟動(dòng)信號(hào)，太陽光角度限制小，并且能夠提 供給太陽敏感器一個(gè)較寬的視場(chǎng)，整個(gè)光伏系統(tǒng)易啟動(dòng)，并自動(dòng)調(diào)整與太陽的角度關(guān)系。 2.本正四棱錐形太陽方位傳感器的正四棱錐形的光強(qiáng)信號(hào)接收臺(tái)的側(cè)面與底面
的夾角為e度，e的取值范圍為60《e < 90，光敏傳感器采用太陽能電池或者光敏電阻， 可以根據(jù)實(shí)際工況來設(shè)計(jì)角度e ，以達(dá)到更好的光電轉(zhuǎn)化效率，且光敏傳感器來源廣泛。
3.本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，可靠性高，視場(chǎng)寬，太陽光角度限制小， 是一種精度較高的正四棱錐形太陽方位傳感器。

圖1為本實(shí)用新型的主視圖； 圖2為圖1的俯視圖。
具體實(shí)施方式下面通過具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不 是限定性的，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。 —種正四棱錐形太陽方位傳感器，由光強(qiáng)信號(hào)接收臺(tái)1以及光敏傳感器2構(gòu)成， 光強(qiáng)信號(hào)接收臺(tái)采用不銹鋼材料制作，光敏傳感器為太陽能電池或者光敏電阻，本實(shí)施例 最優(yōu)采用靈敏度較高的光敏電池，光敏電池是太陽能電池中的一種。本實(shí)用新型的創(chuàng)新點(diǎn) 在于光強(qiáng)信號(hào)接收臺(tái)為正四棱錐形，其四個(gè)側(cè)面的中線位置均固裝一光敏傳感器，所固裝 的四個(gè)光敏傳感器為對(duì)稱設(shè)置，本實(shí)施例中的光敏傳感器均安裝在四個(gè)側(cè)面中線位置的底
部；正四棱錐形的光強(qiáng)信號(hào)接收臺(tái)的側(cè)面與底面的夾角為e度，e的取值范圍為60《e
< 90，本實(shí)施例采用側(cè)面與底面的夾角為60度。 本正四棱錐形太陽方位傳感器的四個(gè)光敏傳感器與太陽敏感器的控制器連接，控
制器為現(xiàn)有技術(shù)(這里不再贅述)，控制器的功能就是將正四棱錐形太陽方位傳感器得到 的光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)化后的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)進(jìn)行比較，然后控制轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)(由電機(jī)構(gòu) 成)向傳輸電壓信號(hào)高的光敏傳感器方向轉(zhuǎn)動(dòng)，以減小該光敏傳感器的電壓信號(hào)，一直到 四個(gè)光敏傳感器的電壓信號(hào)均衡，即四棱錐體結(jié)構(gòu)的光強(qiáng)信號(hào)接收臺(tái)的頂端對(duì)準(zhǔn)太陽方 向。 本實(shí)施例中正四棱錐體的側(cè)面和底面成60° ，因此當(dāng)太陽直射四棱錐體的頂點(diǎn) 時(shí)，各側(cè)面的光敏電池相當(dāng)于接收了直射太陽光的cos60。 (二分之一)光強(qiáng)，即光敏電池 的電流應(yīng)該等于二分之一面積的光敏電池產(chǎn)生的電流，也即電流為50mA ;而當(dāng)太陽光垂直 照射某一側(cè)面時(shí)，正四棱錐形太陽方位傳感器偏離直射太陽的角度為60度，此側(cè)面的電流 為lOOmA，而與之相對(duì)的另一側(cè)面的光敏電池電流基本為0(由于存在散射光因此不可能為O)，與之相鄰的兩側(cè)面電池產(chǎn)生的電流為(100X0.33) = 33mA。 假設(shè)光是從平行于正四棱錐體的底面且對(duì)著其中一個(gè)主側(cè)面照射的，此時(shí)該主側(cè) 面產(chǎn)生100Xsin60° mA的電流，相鄰側(cè)面的電流均為0mA ;而與之相對(duì)的側(cè)面電流約為 0。由于控制器將控制轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)向傳輸高電流的光敏傳感器的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，即向主側(cè)面的方向 轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)到與主側(cè)面垂直時(shí)，即旋轉(zhuǎn)了 30°時(shí)，此時(shí)電流為lOOmA，相鄰側(cè)面電流均為 100X0. 33mA，相對(duì)側(cè)面電流仍為0。當(dāng)旋轉(zhuǎn)到光線與相對(duì)側(cè)面平行時(shí)，即又旋轉(zhuǎn)了 30° ，此 時(shí)主側(cè)面產(chǎn)生100Xsin60° mA的電流，兩相鄰側(cè)面電流均為100X0. 47mA ;而與之相對(duì)的 側(cè)面電流仍為O。當(dāng)旋轉(zhuǎn)到直射四棱錐體頂點(diǎn)時(shí)，即又旋轉(zhuǎn)了30。，此時(shí)四個(gè)側(cè)面電流均為 100Xcos30。 mA = 50mA。由以上實(shí)驗(yàn)我們得出在光線垂直照射正四棱錐體的頂點(diǎn)時(shí)四個(gè) 側(cè)面的電流之間的差別較小，而其他時(shí)候電流差別較大系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn)跟蹤，因此在光線垂 直正四棱錐頂點(diǎn)附近是影響敏感器的精度的地方。例如光線朝著主側(cè)面偏離垂直方向1° ， 電流為100Xcos59° ，而相對(duì)側(cè)面的電流為100Xcos61° ，相鄰側(cè)面的電流仍然為50mA，通 過計(jì)算得出，主側(cè)面的電流為51. 5mA，而相對(duì)側(cè)面的電流為48. 5mA，主側(cè)面與相對(duì)側(cè)面之
間的電流差別為3mA。如果偏離的不是r而是o. r甚至?xí)ro.or的話，我們同理可以推
出主側(cè)面與相對(duì)側(cè)面之間的電流差別分別為0. 3mA和0. 03mA，0. 03mA對(duì)于目前的識(shí)別器來
說是可以分辨出來的，因此我們的系統(tǒng)的精度高于o.or ，足以滿足聚光光伏系統(tǒng)的需要。
權(quán)利要求一種正四棱錐形太陽方位傳感器，包括光強(qiáng)信號(hào)接收臺(tái)以及光敏傳感器，其特征在于光強(qiáng)信號(hào)接收臺(tái)為正四棱錐形，其四個(gè)側(cè)面的中線位置均固裝一光敏傳感器，該四個(gè)光敏傳感器為對(duì)稱設(shè)置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的正四棱錐形太陽方位傳感器，其特征在于所述光敏傳感器 安裝在四個(gè)側(cè)面中線位置的底部。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的正四棱錐形太陽方位傳感器，其特征在于所述的正四棱錐形的光強(qiáng)信號(hào)接收臺(tái)的側(cè)面與底面的夾角為e度，e的取值范圍為60《e <go。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的正四棱錐形太陽方位傳感器，其特征在于所述的光敏傳感器為太陽能電池或者光敏電阻。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種正四棱錐形太陽方位傳感器，包括光強(qiáng)信號(hào)接收臺(tái)以及光敏傳感器，其中光強(qiáng)信號(hào)接收臺(tái)為正四棱錐形，其四個(gè)側(cè)面的中線位置均固裝一光敏傳感器，該四個(gè)光敏傳感器為對(duì)稱設(shè)置。本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，可靠性高，視場(chǎng)寬，太陽光角度限制小，是一種精度較高的正四棱錐形太陽方位傳感器。
文檔編號(hào)G01J1/42GK201464033SQ200920097058
公開日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月9日
發(fā)明者于洪旺, 肖志斌 申請(qǐng)人:中國電子科技集團(tuán)公司第十八研究所