專利名稱：太陽能光方向檢測傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種傳感器，具體涉及一種太陽能光伏發(fā)電領(lǐng)域?qū)Ｓ玫木雀摺?檢測范圍寬的太陽能光方向檢測傳感器。
背景技術(shù)：
太陽能光伏產(chǎn)業(yè)是目前新興的朝陽產(chǎn)業(yè)，其發(fā)電效率往往成為橫梁太陽能光伏技術(shù)的重要指標(biāo)，發(fā)電效率直接跟陽光跟蹤精度成正比，目前采用太陽能電池板原理的傳感器來檢測太陽光的最大光照能量，使用較為廣泛，先給定一個方向檢測，如果太陽能電池板上的輸出增高，說明太陽在這這個方向上，然后再通過轉(zhuǎn)動極板進(jìn)行調(diào)節(jié)。這樣的檢測系統(tǒng)簡單，但是穩(wěn)定性差，跟蹤精度低，檢測響應(yīng)慢。其它采用單獨(dú)的光電傳感器來檢測太陽光方向，這些傳感器采用不同的光感元件，有光電二極管、光電三極管、光電池、光敏電阻等。 其中光電管和光敏電阻都是點(diǎn)元件，僅能判斷太陽的大體方位，無法進(jìn)行量上的判斷，更無法進(jìn)行精確的檢測。即使把他們做成面元件也是成本高或者性能差，所以光電池的應(yīng)用相對較多。有些傳感器采用將光電池與放大器集成封裝處理，這種傳感器線性度高，一致性好，但是由于放大倍數(shù)高，容易飽和，而且采光面積小，檢測太陽光方向能力有限。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種檢測精度高、定位準(zhǔn)確、自動調(diào)節(jié)跟蹤角度、使用方便、成本低廉的太陽能光方向檢測傳感器。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是一種太陽能光方向檢測傳感器，包括底座、光感外殼及設(shè)于光感外殼內(nèi)部的四象限傳感器，所述底座頂部設(shè)置具有光斑孔的遮光筒，光斑孔中心與四象限傳感器的中心相對應(yīng)；還包括設(shè)于光感外殼內(nèi)的角度跟蹤調(diào)節(jié)控制電路，所述角度跟蹤調(diào)節(jié)控制電路與四象限傳感器電連接。上述的太陽能光方向檢測傳感器，所述角度跟蹤調(diào)節(jié)控制電路由采樣電路、CPU、 RS485通信電路、RS232通信電路和上位執(zhí)行機(jī)組成；所述采樣電路、RS485通信電路和 RS232通信電路分別與CPU電連接；RS485通信電路和RS232通信電路分別與上位執(zhí)行機(jī)電聯(lián)接。上述的太陽能光方向檢測傳感器，所述角度跟蹤調(diào)節(jié)控制電路設(shè)于底座底部，四象限傳感器設(shè)于角度跟蹤調(diào)節(jié)控制電路頂部。上述的太陽能光方向檢測傳感器，所述四象限傳感器為四象限硅光電池。上述的太陽能光方向檢測傳感器，所述四象限傳感器為四塊普通光電池。上述的太陽能光方向檢測傳感器，所述底座與遮光筒之間設(shè)置有高度調(diào)節(jié)墊塊， 所述高度調(diào)節(jié)墊塊通過連接螺釘與底座及遮光筒固定連接。上述的太陽能光方向檢測傳感器，所述遮光筒頂部設(shè)置具有光斑孔孔徑可變的端
至
ΓΤΠ ο本實(shí)用新型太陽能光方向檢測傳感器的優(yōu)點(diǎn)是傳感器在對太陽能光方向檢測上能到達(dá)更高的精度，而且在機(jī)械結(jié)構(gòu)上也有獨(dú)特的設(shè)計(jì)，設(shè)置的角度跟蹤調(diào)節(jié)控制電路與四象限傳感器電連接，通過采樣電路收集的信號傳遞給CPU，因其不同的電池輸出電量，角度跟蹤調(diào)節(jié)控制電路5根據(jù)實(shí)際的光線控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了自動化跟蹤，大大提高了精度及工作效率，提高了太陽能光伏的發(fā)電效率，通過安裝不同孔徑(Rl、R2、R3、R4)的端蓋來調(diào)節(jié)入射光斑的大小，方便、準(zhǔn)確、靈活快捷，適應(yīng)不同時間段的太陽光角度的變化， 與之前復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相比，該結(jié)構(gòu)不僅簡單實(shí)用而且也能大幅度節(jié)省機(jī)械加工的成本。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為四象限傳感器的工作原理圖；圖3為四象限硅光電池或四塊普通光電池與光斑的位置示意圖；圖4為四象限光電池光斑位移圖；圖5為遮光筒入射角工作示意圖；圖6為電路部分的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明；如圖1、2、3、4、5、6所示，一種太陽能光方向檢測傳感器，包括底座1、光感外殼2及設(shè)于光感外殼2內(nèi)部的四象限傳感器3，光感外殼2設(shè)于底座1的內(nèi)部，所述底座1頂部設(shè)置具有光斑孔41的遮光筒4，光斑孔41的中心與四象限傳感器3的中心相對應(yīng)；在底座1 的內(nèi)部，還包括設(shè)于光感外殼2內(nèi)的角度跟蹤調(diào)節(jié)控制電路5，所述角度跟蹤調(diào)節(jié)控制電路 5與四象限傳感器3電連接。該角度跟蹤調(diào)節(jié)控制電路5由采樣電路、CPU、RS485通信電路、RS232通信電路和上位執(zhí)行機(jī)組成；所述采樣電路、RS485通信電路和RS232通信電路分別與CPU電連接；RS485通信電路和RS232通信電路分別與上位執(zhí)行機(jī)電聯(lián)接。角度跟蹤調(diào)節(jié)控制電路5設(shè)于底座1的底部，四象限傳感器3設(shè)于角度跟蹤調(diào)節(jié)控制電路5的頂部。四象限傳感器為四象限硅光電池或者選擇四塊普通光電池。底座1與遮光筒4之間設(shè)置有高度調(diào)節(jié)墊塊6，高度調(diào)節(jié)墊塊6通過連接螺釘7與底座1及遮光筒4固定連接。為調(diào)節(jié)入射光斑的大小，在遮光筒4的頂部安裝具有光斑孔41搜孔徑可變的端蓋8，該端蓋8 中心設(shè)置通孔81，該通孔81的孔徑大小可以比光斑孔41大、小，也可以與光斑孔一致。本實(shí)用新型的工作原理是遮光筒4用來遮擋外部的太陽光，只留下上方一個光斑孔41 (或者是一塊透鏡)來接受太陽光線。太陽光照射到光筒內(nèi)部的四象限硅光電池或者四塊普通光電池上時為一個光斑，光斑在四象限電池上的位置不同則會引起四個象限上電池輸出的不同，根據(jù)其不同情況，通過采樣電路收集的電池輸出電量，角度跟蹤調(diào)節(jié)控制電路5控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)。光電池的短路電流與其表面的光照能量成正比，而光照能量為其光功率和光照面積的乘積，則在光照面積和光功率密度有一個固定情況下，光電池的短路輸出與其另一量成正比。一般光功率密度在短時間內(nèi)可以看為固定值，則只需要控制光電池面上的光照面積即可得到不同的信號值，這就是光筒式傳感器的工作原理。如圖4所示，四象限光電池分為X軸、Y軸兩個方向，當(dāng)光線偏向后可以根據(jù)各電池上電流值之間關(guān)系得到實(shí)際偏差的距離和入射角。假設(shè)Y方向光斑為正中間，X方向光斑偏向了 X軸負(fù)向Δ X，光斑在Y軸左右的面積差為Δ S，光斑半徑為R，總面積為S，各象限上電池電流值為1，2，3，4)，電流值之和為I。假設(shè)ΔΧ很小，則進(jìn)行近似計(jì)算可以得到AS^ 2XRX ΔΧ (3-1)由于光功率密度是固定的，所以光電池的電流與其光照面積成正比，所以
權(quán)利要求1.一種太陽能光方向檢測傳感器，包括底座、光感外殼及設(shè)于光感外殼內(nèi)部的四象限傳感器，所述底座頂部設(shè)置具有光斑孔的遮光筒，光斑孔中心與四象限傳感器的中心相對應(yīng)；其特征在于還包括設(shè)于光感外殼內(nèi)的角度跟蹤調(diào)節(jié)控制電路，所述角度跟蹤調(diào)節(jié)控制電路與四象限傳感器電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能光方向檢測傳感器，其特征是所述角度跟蹤調(diào)節(jié)控制電路由采樣電路、CPU、RS485通信電路、RS232通信電路和上位執(zhí)行機(jī)組 成；所述采樣電路、RS485通信電路和RS232通信電路分別與CPU電連接；RS485通信電路和RS232通信電路分別與上位執(zhí)行機(jī)電聯(lián)接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能光方向檢測傳感器，其特征是所述角度跟蹤調(diào)節(jié)控制電路設(shè)于底座底部，四象限傳感器設(shè)于角度跟蹤調(diào)節(jié)控制電路頂部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽能光方向檢測傳感器，其特征是所述四象限傳感器為四象限硅光電池。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽能光方向檢測傳感器，其特征是所述四象限傳感器為四塊普通光電池。
6.根據(jù)權(quán)利要求3、4或5所述的太陽能光方向檢測傳感器，其特征是所述底座與遮光筒之間設(shè)置有高度調(diào)節(jié)墊塊，所述高度調(diào)節(jié)墊塊通過連接螺釘與底座及遮光筒固定連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能光方向檢測傳感器，其特征是所述遮光筒頂部設(shè)置具有光斑孔孔徑可變的端蓋。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種太陽能光方向檢測傳感器，包括底座、光感外殼及設(shè)于光感外殼內(nèi)部的四象限傳感器，所述底座頂部設(shè)置具有光斑孔的遮光筒，光斑孔中心與四象限傳感器的中心相對應(yīng)；其特征在于還包括設(shè)于光感外殼內(nèi)的角度跟蹤調(diào)節(jié)控制電路，所述角度跟蹤調(diào)節(jié)控制電路與四象限傳感器電連接。設(shè)置的角度跟蹤調(diào)節(jié)控制電路與四象限傳感器電連接，通過采樣電路收集的信號傳遞給CPU，因其不同的電池輸出電量，角度跟蹤調(diào)節(jié)控制電路5根據(jù)實(shí)際的光線控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了自動化跟蹤，大大提高了精度及工作效率，提高了太陽能光伏的發(fā)電效率。
文檔編號G01C1/00GK202195810SQ20112029853
公開日2012年4月18日 申請日期2011年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月17日
發(fā)明者孫國棟, 曲延濱, 李軍遠(yuǎn), 苗建 申請人:青島哈工太陽能股份有限公司