全自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)直接輻射表的制作方法
【專利摘要】一種全自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)直接輻射表，其特殊之處是：包括太陽(yáng)直接輻射傳感器，用于接受太陽(yáng)光垂直照射并實(shí)時(shí)測(cè)量太陽(yáng)直接輻射值；光平衡傳感器Ⅰ，用于感應(yīng)太陽(yáng)相對(duì)于太陽(yáng)直接輻射傳感器的高度角偏移量；光平衡傳感器Ⅱ，用于感應(yīng)太陽(yáng)相對(duì)于太陽(yáng)直接輻射傳感器的水平方向偏移量；臺(tái)架，用于將太陽(yáng)直接輻射傳感器、光平衡傳感器固定于同一平面；驅(qū)動(dòng)裝置，用于驅(qū)動(dòng)臺(tái)架在垂直方向和水平方向上運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)雙軸跟蹤；微控制器，用于向驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)出命令，臺(tái)架運(yùn)動(dòng)使太陽(yáng)光垂直照射到太陽(yáng)直接輻射傳感器內(nèi)，計(jì)算出全天的太陽(yáng)直接輻射量。其具有自動(dòng)調(diào)正太陽(yáng)赤緯角、對(duì)太陽(yáng)實(shí)現(xiàn)全天候?qū)崟r(shí)追蹤，測(cè)量精度高，跟蹤速度快等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】全自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)直接輻射表
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)輻射的測(cè)量設(shè)備，特別是一種雙軸跟蹤的全自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)直接輻射表。廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能利用、氣象、農(nóng)業(yè)、建筑材料及生態(tài)考查部門。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的太陽(yáng)直接輻射表采用一維跟蹤，即從東向西，每天需調(diào)整太陽(yáng)赤緯角，而且跟蹤精度差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是為了提供一種使太陽(yáng)光垂直照射到輻射傳感器上、太陽(yáng)赤緯角自動(dòng)調(diào)正、對(duì)太陽(yáng)實(shí)現(xiàn)全天候自動(dòng)實(shí)時(shí)追蹤的全自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)直接輻射表，測(cè)量精度高， 跟蹤速度快，無(wú)需每天繁瑣調(diào)試和經(jīng)常性維護(hù)。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0005]該全自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)直接輻射表，其特殊之處是:包括
[0006]太陽(yáng)直接輻射傳感器，用于接受太陽(yáng)光垂直照射并實(shí)時(shí)測(cè)量太陽(yáng)直接輻射值；
[0007]光平衡傳感器I，用于感應(yīng)太陽(yáng)相對(duì)于所述太陽(yáng)直接輻射傳感器的高度角偏移量;
[0008]光平衡傳感器II，用于感應(yīng)太陽(yáng)相對(duì)于所述太陽(yáng)直接輻射傳感器的水平方向偏移量;
[0009]臺(tái)架，用于將所述太陽(yáng)直接輻射傳感器、光平衡傳感器I和光平衡傳感器II固定于同一平面；
[0010]驅(qū)動(dòng)裝置，用于與所述臺(tái)架相連接并驅(qū)動(dòng)臺(tái)架在垂直方向和水平方向上運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)雙軸跟I[!示；
[0011]微控制器，用于接收來自所述光平衡傳感器I和光平衡傳感器II的偏移量信號(hào)并向所述驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)出驅(qū)動(dòng)臺(tái)架在垂直方向或水平方向上運(yùn)動(dòng)的命令，使太陽(yáng)光垂直照射到所述太陽(yáng)直接輻射傳感器內(nèi)；并實(shí)時(shí)接收太陽(yáng)直接輻射值信號(hào)，計(jì)算出全天的太陽(yáng)直接輻射量。
[0012]所述太陽(yáng)直接輻射傳感器的光筒內(nèi)設(shè)有錐面內(nèi)筒、光欄、熱電堆和干燥劑，所述熱電堆表面涂有黑色涂層，其熱結(jié)點(diǎn)設(shè)于所述黑色涂層上，冷結(jié)點(diǎn)設(shè)于機(jī)體內(nèi)，使其在線性范圍內(nèi)產(chǎn)生的溫差電勢(shì)與太陽(yáng)直接輻照度成正比。
[0013]所述驅(qū)動(dòng)裝置由固定于底座內(nèi)的水平電機(jī)、安裝于齒輪箱內(nèi)的俯仰電機(jī)、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，所述臺(tái)架下方固定有支架，所述支架與所述齒輪箱利用傳動(dòng)軸連接，所述齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由固定在所述俯仰電機(jī)輸出軸上的齒輪1、設(shè)于所述傳動(dòng)軸上并與所述齒輪I相嚙合的齒輪II組成，所述水平電機(jī)的輸出軸端部伸出底座與所述齒輪箱底部緊固連接。以達(dá)到俯仰電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)軸帶動(dòng)支架及設(shè)有太陽(yáng)直接輻射傳感器與光平衡傳感器1、II 的臺(tái)架沿垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)，水平電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其輸出軸帶動(dòng)齒輪箱、支架和臺(tái)架一起沿水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0014]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:由于采用兩個(gè)四象限光平衡傳感器，并采用二維自動(dòng)跟蹤方式，在跟蹤水平方向偏移量的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)赤緯角(太陽(yáng)高度角)的跟蹤自動(dòng)調(diào)整，自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)運(yùn)行。光平衡傳感器反應(yīng)靈敏，即使是微弱的信號(hào)，也能產(chǎn)生相應(yīng)，因此無(wú)論安裝在哪個(gè)經(jīng)緯度，也無(wú)論何種天氣條件，均能精確的測(cè)量出每天不同時(shí)刻太陽(yáng)直接輻射值和全天的太陽(yáng)直接輻射量。無(wú)需調(diào)試、無(wú)需維護(hù)，測(cè)量精度高，跟蹤速度快，是戶外測(cè)量太陽(yáng)直接福射的最好選擇。
[0015]本實(shí)用新型與傳統(tǒng)的半自動(dòng)太陽(yáng)直接輻射表相比優(yōu)點(diǎn)如下表:
[0016]
— I傳統(tǒng)太陽(yáng)直接輻射表1本實(shí)用新型 _
調(diào)試需每天調(diào)試一次無(wú)需調(diào)試
維護(hù)需每周維護(hù)兩次無(wú)需維護(hù)
跟蹤方式一維跟蹤_二維全方位跟蹤
跟蹤精度了±1.0°<±0.5°
^艮蹤速度出現(xiàn)偏差 —快，全天無(wú)偏差王r乍方式I半自動(dòng)測(cè)量I全自動(dòng)測(cè)量 ^
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖(省略微控制器);
[0018]圖2是本實(shí)用新型的太陽(yáng)直接輻射傳感器的光筒的剖視圖；
[0019]圖3是本實(shí)用新型的原理`圖。
[0020]圖中:光平衡傳感器I 1、光平衡傳感器II 2、太陽(yáng)直接輻射傳感器3、光筒301、內(nèi)筒302、光欄303、熱電堆304、臺(tái)架4、支架5、傳動(dòng)軸6、俯仰電機(jī)7、齒輪箱8、底座9、水平電機(jī)10、齒輪I 11、齒輪II 12。
【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖所示，該全自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)直接輻射表，包括太陽(yáng)直接輻射傳感器3、光平衡傳感器I 1、光平衡傳感器II 2、臺(tái)架4、驅(qū)動(dòng)裝置、微控制器。
[0022]其中，太陽(yáng)直接輻射傳感器3，用于接受太陽(yáng)光垂直照射并實(shí)時(shí)測(cè)量太陽(yáng)直接輻射值。光平衡傳感器I I采用粗調(diào)方式，用于感應(yīng)太陽(yáng)相對(duì)于所述太陽(yáng)直接輻射傳感器3的高度角偏移量。光平衡傳感器II 2采用細(xì)調(diào)方式，用于感應(yīng)太陽(yáng)相對(duì)于所述太陽(yáng)直接輻射傳感器3的水平方向偏移量。臺(tái)架4，用于將所述太陽(yáng)直接輻射傳感器3、光平衡傳感器I I和光平衡傳感器II 2固定于同一平面。驅(qū)動(dòng)裝置，用于與所述臺(tái)架4相連接并驅(qū)動(dòng)臺(tái)架4在垂直方向和水平方向上運(yùn)動(dòng)。微控制器，用于接收來自所述光平衡傳感器I I和光平衡傳感器II 2的偏移量信號(hào)并向所述驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)出驅(qū)動(dòng)臺(tái)架4在垂直方向或水平方向上運(yùn)動(dòng)的命令，使太陽(yáng)光垂直照射到所述太陽(yáng)直接輻射傳感器3內(nèi)，并實(shí)時(shí)接收太陽(yáng)直接輻射值信號(hào)， 計(jì)算出全天的太陽(yáng)直接輻射量，其采用高性能微處理器、具有大容量存儲(chǔ)器，跟蹤軟件按照太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)軌跡與光追蹤相結(jié)合方式運(yùn)行。
[0023]所述太陽(yáng)直接輻射傳感器3的光筒301內(nèi)設(shè)有錐面內(nèi)筒302、光欄303、感應(yīng)部件和干燥劑，錐面內(nèi)筒302、光欄303防止雜散光進(jìn)入，感應(yīng)部件采用線繞電鍍或多接點(diǎn)熱電堆304，本實(shí)施例采用多接點(diǎn)熱電堆304，所述熱電堆304表面涂有黑色涂層，其熱結(jié)點(diǎn)設(shè)于所述黑色涂層上，冷結(jié)點(diǎn)設(shè)于機(jī)體內(nèi)，使其在線性范圍內(nèi)產(chǎn)生的溫差電勢(shì)與太陽(yáng)直接輻照 度成正比。
[0024]所述驅(qū)動(dòng)裝置由固定于底座9內(nèi)的水平電機(jī)10、安裝于齒輪箱8內(nèi)的俯仰電機(jī)7、 齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)11組成，所述臺(tái)架4下方固定有支架5，所述支架5與所述齒輪箱8利用傳動(dòng) 軸6連接，所述齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)11由固定在所述俯仰電機(jī)7輸出軸上的齒輪I 11、設(shè)于所述 傳動(dòng)軸6上并與所述齒輪I 11相嚙合的齒輪II 12組成，所述水平電機(jī)10的輸出軸端部伸 出底座9與所述齒輪箱8底部緊固連接。
[0025]工作過程:當(dāng)太陽(yáng)高度角發(fā)生變化時(shí)，光平衡傳感器I I發(fā)出信號(hào)給微控制器，微 控制器驅(qū)動(dòng)俯仰電機(jī)7運(yùn)轉(zhuǎn)，傳動(dòng)軸6帶動(dòng)支架及設(shè)有太陽(yáng)直接輻射傳感器3與光平衡傳 感器1、11 1、2的臺(tái)架4沿垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)(俯仰運(yùn)動(dòng))，使太陽(yáng)光垂直照射到太陽(yáng)直接傳感器 3的光筒內(nèi)的感應(yīng)部件上。當(dāng)水平方向發(fā)生偏移時(shí)，光平衡傳感器II 2發(fā)出信號(hào)給微控制 器，微控制器驅(qū)動(dòng)水平電機(jī)10運(yùn)轉(zhuǎn)，其輸出軸帶動(dòng)齒輪箱8、支架5和臺(tái)架4 一起沿水平方 向轉(zhuǎn)動(dòng)。使太陽(yáng)光垂直照射到太陽(yáng)直接輻射傳感器3的光筒內(nèi)的感應(yīng)部件上。實(shí)現(xiàn)二維自 動(dòng)跟蹤，從而實(shí)現(xiàn)全天候?qū)μ?yáng)的自動(dòng)跟蹤。水平運(yùn)行角度(太陽(yáng)方位角)范圍為0-270°， 垂直調(diào)整角度(太陽(yáng)赤緯角)范圍為-45°?+45°。
[0026]本實(shí)用新型所述的輻射表可與日照時(shí)數(shù)記錄儀連接，當(dāng)太陽(yáng)直接輻射值超過 120W/ Hl2時(shí)日照時(shí)數(shù)記錄儀可直接測(cè)量日照時(shí)數(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種全自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)直接輻射表，其特征在于:包括太陽(yáng)直接輻射傳感器，用于接受太陽(yáng)光垂直照射并實(shí)時(shí)測(cè)量太陽(yáng)直接輻射值；光平衡傳感器I，用于感應(yīng)太陽(yáng)相對(duì)于所述太陽(yáng)直接輻射傳感器的高度角偏移量；光平衡傳感器II，用于感應(yīng)太陽(yáng)相對(duì)于所述太陽(yáng)直接輻射傳感器的水平方向偏移量；臺(tái)架，用于將所述太陽(yáng)直接輻射傳感器、光平衡傳感器I和光平衡傳感器II固定于同 一平面；驅(qū)動(dòng)裝置，用于與所述臺(tái)架相連接并驅(qū)動(dòng)臺(tái)架在垂直方向和水平方向上運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)雙 軸跟蹤；微控制器，用于接收來自所述光平衡傳感器I和光平衡傳感器II的偏移量信號(hào)并向所 述驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)出驅(qū)動(dòng)臺(tái)架在垂直方向或水平方向上運(yùn)動(dòng)的命令，使太陽(yáng)光垂直照射到所述 太陽(yáng)直接輻射傳感器內(nèi)；并實(shí)時(shí)接收太陽(yáng)直接輻射值信號(hào)，計(jì)算出全天的太陽(yáng)直接輻射量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)直接輻射表，其特征在于:所述太陽(yáng)直接輻 射傳感器的光筒內(nèi)設(shè)有錐面內(nèi)筒、光欄、熱電堆和干燥劑，所述熱電堆表面涂有黑色涂層， 其熱結(jié)點(diǎn)設(shè)于所述黑色涂層上，冷結(jié)點(diǎn)設(shè)于機(jī)體內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)直接輻射表，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)裝置由 固定于底座內(nèi)的水平電機(jī)、安裝于齒輪箱內(nèi)的俯仰電機(jī)、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，所述臺(tái)架下方 固定有支架，所述支架與所述齒輪箱利用傳動(dòng)軸連接，所述齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由固定在所述俯 仰電機(jī)輸出軸上的齒輪1、設(shè)于所述傳動(dòng)軸上并與所述齒輪I相嚙合的齒輪II組成，所述 水平電機(jī)的輸出軸端部伸出底座與所述齒輪箱底部緊固連接。
【文檔編號(hào)】G01J1/02GK203433371SQ201320600098
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】聞寶民, 朱桂萍, 何麗 申請(qǐng)人:錦州陽(yáng)光氣象科技有限公司