專利名稱：金字塔型寬視場太陽方位傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及太陽能應用領域，特別涉及一種金字塔型寬視場太陽方位傳感
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背景技術：
眾所周知，支撐人類文明發(fā)展的能源問題日益突出。隨著石油、煤炭、天然氣等化石能源的逐漸緊缺和生態(tài)環(huán)境的日益惡化，太陽能作為一種可再生的清潔能源，已被公認為是未來最有競爭力的能源之一，其有效開發(fā)利用對于減緩全球能源危機、應對氣候變化具有十分重要的意義。太陽跟蹤是提高太陽能接收效率的有效方法，研究表明，太陽的跟蹤與非跟蹤，能量的接收效率相差大約37. %。所謂跟蹤，就是時刻保持太陽能板的感光面與太陽的入射光線垂直?，F有的太陽跟蹤系統(tǒng)所采用的太陽方位傳感器普遍存在視場范圍偏小、有時丟失目標的問題，并且跟蹤控制系統(tǒng)電路復雜、成本偏高。
發(fā)明內容本實用新型的目的在于提供一種金字塔型寬視場太陽方位傳感器，解決了現有太陽方位傳感器存在的視場范圍小、目標易丟失等問題。本實用新型解決技術問題所采用的技術方案是金字塔型寬視場太陽方位傳感器，其結構包括金字塔型殼體1、光電傳感器2、接線插座3、感光斜面4及底面5，其中，金字塔型殼體1的內部密閉，實現防水、防塵及防雜散光的目的，且具有四個感光斜面4及一個底面5 ；金字塔型殼體1的感光斜面4與底面5之間的夾角大于0°而小于90°，以45°角最佳，既擴大了方位傳感器的視場范圍，又合理兼顧了光電傳感器的測光靈敏度；四個光電傳感器2分別設置在金字塔型殼體1的感光斜面 4的中心點上；接線插座3固定于金字塔型殼體1的底面5上。所述的金字塔型殼體1的對稱感光斜面4上設置的光電傳感器2參數相同，構成一組同時工作的光電測量單元；其中左側面與右側面的一組光電傳感器測量太陽水平方向入射光線的角度，上側面與下側面的一組光電傳感器測量太陽俯仰方向入射光線的角度。所述的金字塔型殼體為中空的具有塔尖部分的四面錐體型、中空的無塔尖部分的四面錐臺型或中空的圓錐體型。所述的太陽方位傳感器的視場范圍為0° 270°所述的感光斜面4及底面5由不透光的材料構成。所述的光電傳感器2為光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光電池或熱電偶等能夠實現光電轉換的器件。本實用新型的工作流程是太陽入射的平行光照射到金字塔型太陽方位傳感器的四個感光面4上，位于感光面4中心點的光電傳感器2接收光照度信號，同時將光照度信號轉換為輸出信號值Ρ1、Ρ2。[0014]在水平方向，當金字塔型殼體1左側光電傳感器輸出的信號Pl大于右側光電傳感器輸出的信號P2，即Pl >P2時，所測水平偏移的角度α >0，這時，跟蹤控制系統(tǒng)使得云臺水平方向的執(zhí)行機構逆時針方向轉動，直到Pl Ρ2 ；當太陽入射的平行光垂直于金字塔型殼體的中心軸線時，光電傳感器輸出信號Pl Ρ2，所測水平偏移的角度α 0，這時，跟蹤控制系統(tǒng)使得云臺水平方向的執(zhí)行機構停止轉動；當金字塔右側光電傳感器輸出的信號 Ρ2大于左側光電傳感器輸出的信號Ρ1，即Pl <Ρ2時，所測水平偏移的角度α <0，這時， 跟蹤控制系統(tǒng)使得云臺水平方向的執(zhí)行機構順時針方向轉動，直到Pl ^ Ρ2。在俯仰方向，當金字塔型殼體1下側光電傳感器輸出的信號Ρ3大于上側光電傳感器輸出的信號Ρ4，即Ρ3 > Ρ4時，所測俯仰偏移的角度β > 0，這時，跟蹤控制系統(tǒng)使得云臺俯仰方向的執(zhí)行機構逆時針方向轉動，直到Ρ3 Ρ4 ；當太陽入射的平行光垂直于金字塔的中心軸線時，光電傳感器輸出信號Ρ3 Ρ4，所測俯仰偏移的角度β 0，這時，跟蹤控制系統(tǒng)使得云臺俯仰方向的執(zhí)行機構停止轉動；當金字塔上側光電傳感器輸出的信號Ρ4大于下側光電傳感器輸出的信號Ρ3，即Ρ3<Ρ4時，所測俯仰偏移的角度β <0，這時，跟蹤控制系統(tǒng)使得云臺俯仰方向的執(zhí)行機構順時針方向轉動，直到Ρ3 ^ Ρ4。本實用新型的優(yōu)點在于本實用新型的太陽方位傳感器與現有的太陽方位傳感器相比，視場范圍大，容易捕獲太陽目標，解決現有太陽方位傳感器器丟失目標的問題。結構簡單，無需微處理器即可實現太陽寬視場實時自動跟蹤，大幅提高太陽能轉換效率。

圖1為本實用新型太陽方位傳感器的俯視圖；圖2為本實用新型太陽方位傳感器的主視圖。
具體實施方式
實施例參見圖1及圖2，本實用新型的金字塔型寬視場太陽方位傳感器的結構包括金字塔型殼體1、光電傳感器2、接線插座3、感光斜面4及底面5，其中，金字塔型殼體1的內部密閉，實現防水、防塵及防雜散光的目的，且具有四個感光斜面4及一個底面5 ；金字塔型殼體1的感光斜面4與底面5之間的夾角大于0°而小于90°，以45°角最佳，既擴大了方位傳感器的視場范圍，又合理兼顧了光電傳感器的測光靈敏度；四個光電傳感器2分別設置在金字塔型殼體1的感光斜面4的中心點上；接線插座3固定于金字塔型殼體1的底面 5上。所述的金字塔型殼體1的對稱感光斜面4上設置的光電傳感器2參數相同，構成一組同時工作的光電測量單元；其中左側面與右側面的一組光電傳感器測量太陽水平方向入射光線的角度，上側面與下側面的一組光電傳感器測量太陽俯仰方向入射光線的角度。所述的金字塔型殼體為中空的具有塔尖部分的四面錐體型、中空的無塔尖部分的四面錐臺型或中空的圓錐體型。所述的太陽方位傳感器的視場范圍為0° 270°。所述的感光斜面4及底面5由不透光的材料構成。[0026]所述的光電傳感器2為光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光電池或熱電偶等能夠實現光電轉換的器件。本實用新型的工作流程是太陽入射的平行光照射到金字塔型太陽方位傳感器的四個感光面4上，位于感光面4中心點的光電傳感器2接收光照度信號，同時將光照度信號轉換為輸出信號值P1、P2。在水平方向，當金字塔型殼體1左側光電傳感器輸出的信號Pl大于右側光電傳感器輸出的信號P2，即Pl >P2時，所測水平偏移的角度α >0，這時，跟蹤控制系統(tǒng)使得云臺水平方向的執(zhí)行機構逆時針方向轉動，直到Pl Ρ2 ；當太陽入射的平行光垂直于金字塔型殼體的中心軸線時，光電傳感器輸出信號Pl Ρ2，所測水平偏移的角度α 0，這時，跟蹤控制系統(tǒng)使得云臺水平方向的執(zhí)行機構停止轉動；當金字塔右側光電傳感器輸出的信號 Ρ2大于左側光電傳感器輸出的信號Ρ1，即Pl <Ρ2時，所測水平偏移的角度α <0，這時， 跟蹤控制系統(tǒng)使得云臺水平方向的執(zhí)行機構順時針方向轉動，直到Pl ^ Ρ2。在俯仰方向，當金字塔型殼體1下側光電傳感器輸出的信號Ρ3大于上側光電傳感器輸出的信號Ρ4，即Ρ3 > Ρ4時，所測俯仰偏移的角度β > 0，這時，跟蹤控制系統(tǒng)使得云臺俯仰方向的執(zhí)行機構逆時針方向轉動，直到Ρ3 Ρ4;當太陽入射的平行光垂直于金字塔的中心軸線時，光電傳感器輸出信號Ρ3 Ρ4，所測俯仰偏移的角度β 0，這時，跟蹤控制系統(tǒng)使得云臺俯仰方向的執(zhí)行機構停止轉動；當金字塔上側光電傳感器輸出的信號Ρ4大于下側光電傳感器輸出的信號Ρ3，即Ρ3<Ρ4時，所測俯仰偏移的角度β <0，這時，跟蹤控制系統(tǒng)使得云臺俯仰方向的執(zhí)行機構順時針方向轉動，直到Ρ3 ^ Ρ4。
權利要求1.一種金字塔型寬視場太陽方位傳感器，其特征在于金字塔型殼體(1)的內部密閉， 且具有四個感光斜面(4)及一個底面(5)，金字塔型殼體(1)的感光斜面(4)與底面(5)之間的夾角大于0°而小于90°，四個光電傳感器( 分別設置在金字塔型殼體(1)的感光斜面的中心點上；接線插座(3)固定于金字塔型殼體(1)的底面(5)上。
2.根據權利要求1所述的金字塔型寬視場太陽方位傳感器，其特征在于所述的感光斜面⑷與底面(5)之間的夾角為45°。
3.根據權利要求1所述的金字塔型寬視場太陽方位傳感器，其特征在于所述的金字塔型殼體(1)的對稱感光斜面(4)上設置的光電傳感器( 參數相同，構成一組同時工作的光電測量單元，其中左側面與右側面的一組光電傳感器測量太陽水平方向入射光線的角度，上側面與下側面的一組光電傳感器測量太陽俯仰方向入射光線的角度。
4.根據權利要求1所述的金字塔型寬視場太陽方位傳感器，其特征在于所述的金字塔型殼體(1)為中空的四面錐體型、中空的四面錐臺型或中空的圓錐體型。
5.根據權利要求1所述的金字塔型寬視場太陽方位傳感器，其特征在于所述的太陽方位傳感器的視場范圍為0° 270°。
6.根據權利要求1所述的金字塔型寬視場太陽方位傳感器，其特征在于所述的感光斜面(4)及底面(5)由不透光的材料構成。
7.根據權利要求1所述的金字塔型寬視場太陽方位傳感器，其特征在于所述的光電傳感器( 為光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光電池或熱電偶。
專利摘要本實用新型涉及金字塔型寬視場太陽方位傳感器，屬于太陽能應用領域。其結構是金字塔型，殼體的內部密閉，實現防水、防塵及防雜散光的目的，且具有四個感光斜面及一個底面；金字塔型殼體的感光斜面與底面之間的夾角大于0°而小于90°，以45°角最佳，既擴大了方位傳感器的視場范圍，又合理兼顧了光電傳感器的測光靈敏度；四個光電傳感器分別設置在金字塔型殼體的感光斜面的中心點上；接線插座固定于金字塔型殼體的底面上。優(yōu)點在于方位傳感器視場范圍寬，容易捕獲太陽目標，結構簡單，與跟蹤控制系統(tǒng)配合，可實現太陽寬視場實時自動跟蹤，大幅提高太陽能轉換效率。
文檔編號G01C1/00GK202048910SQ201120094950
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月2日 優(yōu)先權日2011年4月2日
發(fā)明者曹博成, 曹彥波 申請人:曹博成, 曹彥波