一種太陽方位測量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種太陽方位測量裝置，屬于測量領(lǐng)域。所述裝置包括筒蓋、筒體及基座；所述筒蓋嵌入一平凸透鏡；基座上固定二維四邊形PSD，且底部開孔，用于輸出信號(hào)，根據(jù)所述輸出信號(hào)確定太陽方位。本發(fā)明通過將視日運(yùn)動(dòng)軌跡和光斑跟蹤相結(jié)合，設(shè)計(jì)了一種太陽方位測量裝置，通過獲取太陽方位角和天頂角，保證太陽方位測量的準(zhǔn)確性，用以應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜的天氣變化，而且該裝置測量范圍廣、體積小、精確度高。
【專利說明】一種太陽方位測量裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及測量領(lǐng)域，特別涉及一種太陽方位測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能是新能源中最為豐富、直接的清潔能源，然而太陽光線強(qiáng)度隨季節(jié)和時(shí)間變化，使得太陽能利用率大大降低。因而，如何準(zhǔn)確獲得太陽方位，提高太陽光接收效率成為迫切需要解決的問題之一。目前研究太陽定位的方法主要有視日運(yùn)動(dòng)軌跡計(jì)算法、光電跟蹤和光斑跟蹤方法。通過采用GPS模塊接收經(jīng)度、緯度和時(shí)間等信息，運(yùn)用視日運(yùn)動(dòng)軌跡計(jì)算太陽方位，能夠?qū)崿F(xiàn)全天候跟蹤太陽方位，但容易產(chǎn)生誤差；采用多點(diǎn)光電跟蹤太陽方式，該定位方式結(jié)構(gòu)簡單，但測量精度較低、且容易受到天氣的影響；為了準(zhǔn)確獲取太陽方位信息?，F(xiàn)有技術(shù)中還設(shè)計(jì)一種四象限差動(dòng)式模擬太陽傳感器，能夠輸出橫、縱向模擬電壓差，進(jìn)而獲取太陽方位，具有測量精度高，但早、晚太陽光較弱，信號(hào)分辨率低，且測量范圍小，從而降低了傳感器的性能和應(yīng)用范圍。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中太陽方位測量的精確度低、測量范圍小、信號(hào)分辨率低等因素嚴(yán)重影響太陽能的利用率及測量裝置的性能和應(yīng)用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中太陽方位測量的精確度低、測量范圍小、信號(hào)分辨率低的問題。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中遇到的如上問題，本發(fā)明提出如下技術(shù)方案: [0005]一種太陽方位測量裝置，所述裝置包括筒蓋、筒體及基座；所述筒蓋嵌入一平凸透鏡；基座上固定二維四邊形PSD，且底部開孔，用于輸出信號(hào)，根據(jù)所述輸出信號(hào)確定太陽方位。
[0006]本發(fā)明通過將視日運(yùn)動(dòng)軌跡和光斑跟蹤相結(jié)合，設(shè)計(jì)了一種太陽方位測量裝置，通過獲取太陽方位角和天頂角，保證太陽方位測量的準(zhǔn)確性，用以應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜的天氣變化，而且該裝置測量范圍廣、體積小、精確度高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0008]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種太陽方位測量裝置的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0010]由于GPS輸出經(jīng)度、緯度、海拔高度和UTC時(shí)間，根據(jù)GPS輸出信息，可以運(yùn)用視日運(yùn)動(dòng)軌跡算法計(jì)算出太陽方位，但容易受到干擾。若已知某地PSD平臺(tái)的與太陽光線對(duì)準(zhǔn)，再利用陀螺儀測量PSD載體平臺(tái)姿態(tài)大小，可由PSD平臺(tái)姿態(tài)反向計(jì)算太陽位置信息。
[0011]圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種太陽方位測量裝置的結(jié)構(gòu)，詳述如下:
[0012]一種太陽方位測量裝置的結(jié)構(gòu)包括筒蓋11、筒體12及基座13 ;筒蓋11嵌入一平凸透鏡IlA ;基座上固定二維四邊形PSD13A，且底部開孔，用于輸出信號(hào)，根據(jù)輸出信號(hào)確定太陽方位。
[0013]作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，該太陽方位測量裝置的形狀優(yōu)選為圓柱形，其它圖形也可用以作為該裝置的結(jié)構(gòu)圖形。
[0014]太陽光線入射方位測量裝置筒蓋11上的平凸透鏡IlA時(shí)，在二維四邊形PSD13A器件上形成光斑。通過測量PSD13A中四個(gè)電極輸出電流大小，可以計(jì)算太陽光斑中心偏離PSD器件幾何中心的偏移量，從而間接地計(jì)算出太陽方位。
[0015]二維四邊形PSD本身不能測量太陽方位，只能通過測量橫向、縱向輸出電流，確定光斑偏離PSD幾何中心距離，光斑中心與PSD幾何中心重合時(shí)，從而實(shí)現(xiàn)PSD與太陽光線對(duì)準(zhǔn)。
[0016]在本發(fā)明的實(shí)施例中，平凸透鏡IlA在筒蓋11的中央位置。
[0017]作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，為了使筒蓋11及基座13連接更加緊密，筒體12上下端口均為螺紋結(jié)構(gòu)。
[0018]在本發(fā)明的實(shí)施例中，桶蓋上平凸透鏡IlA選用的外圍直徑為18mm、有效焦距為30mm、后焦距為26.90mm、曲率半徑為15.45mm ;二維四邊形PSD13A選用有效面積為12* 12mm ;為了使二維四邊形PSD 13A輸出的信號(hào)適中，需在二維PSD器件上形成一個(gè)直徑大約為9mm的光斑。
[0019]在本發(fā)明的實(shí)施例中，為使二維四邊形PSD器件與平凸透鏡底面相距45mm，超過其后焦距15mm,因而選擇圓柱形筒體高為50mm、直徑為40mm。
[0020]在本發(fā)明的實(shí)施例中，二維四邊形PSD13A由受光面和電極組成，所述電極輸出的電流由太陽光入射PSD上的光斑決定。二維四邊形PSD由一個(gè)受光面和四個(gè)電極組成，其四個(gè)電極輸出電流的大小與光斑落在PSD器件上四個(gè)區(qū)域大小相關(guān)。
[0021]在本發(fā)明的實(shí)施例中，電極輸出的電流經(jīng)I / V轉(zhuǎn)換和電壓放大后輸出信號(hào)。由于PSD四個(gè)電極輸出電流微弱，相當(dāng)于內(nèi)部電阻較小的電流源。輸出電流信號(hào)的調(diào)理電路包括I / V轉(zhuǎn)換電路和電壓放大電路兩部分。I / V轉(zhuǎn)換電路中運(yùn)算放大器不僅要具有較低的偏置電流特性，而且也要具有較小的零漂和輸入噪聲。
[0022]首先利用GPS獲取UTC時(shí)間和經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，依據(jù)視日運(yùn)動(dòng)軌跡算法計(jì)算太陽方位，本發(fā)明實(shí)施例在此基礎(chǔ)上利用二維四邊形PSD實(shí)現(xiàn)太陽光線與PSD對(duì)準(zhǔn)(直射PSD)，利用陀螺儀測量載體平臺(tái)姿態(tài)，從而計(jì)算太陽方位。
[0023]本發(fā)明實(shí)施例通過將視日運(yùn)動(dòng)軌跡和光斑跟蹤相結(jié)合，設(shè)計(jì)了一種太陽方位測量裝置，通過獲取太陽方位角和天頂角，保證太陽方位測量的準(zhǔn)確性，用以應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜的天氣變化，而且該裝置測量范圍廣、體積小、精確度高。
[0024]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽方位測量裝置，其特征在于，所述裝置包括筒蓋、筒體及基座；所述筒蓋嵌入一平凸透鏡；基座上固定二維四邊形PSD，且底部開孔，用于輸出信號(hào)，根據(jù)所述輸出信號(hào)確定太陽方位。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述筒體上下端口均為螺紋結(jié)構(gòu)，用于連接所述筒蓋及基座。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述凸透鏡的外圍直徑范圍為15mm至20mm,曲率半徑范圍為14mm至17mm。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述筒體的高度范圍為45mm至55mm，直徑范圍為30_至50_。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述二維四邊形PSD由受光面和電極組成，所述電極輸出的電流由太陽光入射PSD上的光斑決定。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述電極輸出的電流經(jīng)I/ V轉(zhuǎn)換和電壓放大后輸出信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G01C1/00GK103697853SQ201310634446
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】馬帥旗 申請人:陜西理工學(xué)院