一種太陽高精度跟蹤傳感器裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種太陽高精度跟蹤傳感器裝置，包括盒體、盒蓋、內(nèi)光筒、外光筒，內(nèi)光筒、外光筒同軸設(shè)置，外光筒頂部的外光筒光敏電阻電路板上的兩個東、西方向的光敏電阻可以判斷陰晴變化；光透過外光筒上方圓形平板玻璃進(jìn)入外光筒內(nèi)部，通過粗跟蹤光敏電阻電路板上的東、西、南、北方向布置的四個光敏電阻實現(xiàn)太陽光線角度的大范圍粗跟蹤檢測，光通過內(nèi)光筒中心的通光孔在四象限探測器上形成光斑實現(xiàn)高精度的角度檢測。本實用新型裝置將太陽光線角度與陰晴變化實時轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號通過防水接頭輸出，可用于跟蹤精度檢測和跟蹤閉環(huán)反饋，具有可探測范圍大、可判斷陰晴變化、安裝方便快捷、精度高的優(yōu)點，實用性大大提高，具有良好推廣前景。
【專利說明】
一種太陽高精度跟蹤傳感器裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于太陽能聚光光伏跟蹤發(fā)電領(lǐng)域，尤其涉及一種太陽高精度跟蹤傳感器裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在太陽光伏產(chǎn)業(yè)，特別是聚光光伏產(chǎn)業(yè)，跟蹤精度直接影響著光伏組件發(fā)電效率的高低，而機(jī)器對太陽跟蹤時的跟蹤精度的影響因素較多，包括機(jī)器計算精度、機(jī)器安裝精度、電機(jī)運(yùn)行精度、風(fēng)載等。在很多情況下，不僅需要知道機(jī)器的實際跟蹤精度，對跟蹤精度進(jìn)行科學(xué)的評價，并且需要將其與理論跟蹤位置進(jìn)行比較，得到跟蹤反饋信息，從而對跟蹤系統(tǒng)進(jìn)行跟蹤誤差的糾正，實現(xiàn)實時高精度跟蹤。
[0003]實際的跟蹤系統(tǒng)是一個復(fù)雜的整體，目前很多跟蹤精度檢測裝置只解決了跟蹤精度的檢測，部分附帶了陰晴檢測傳感器，但這些傳感器裝置對機(jī)器實際的跟蹤運(yùn)行過程考慮較少，如機(jī)器的初始方位，太陽的初始方位信息，以及運(yùn)行過程中短時的風(fēng)載因素的影響等。當(dāng)機(jī)器發(fā)生形變或電機(jī)過沖時，機(jī)器的偏差角度超出高精度探測器的測量角度范圍，導(dǎo)致測量值不具有參考意義，以上這些都造成了大部分檢測裝置應(yīng)用于實際跟蹤過程中的局限性。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種太陽高精度跟蹤傳感器裝置，具有高精度與高度實用性，同時具有安裝快捷方便，使用簡單等優(yōu)點。
[0005]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供一種太陽高精度跟蹤傳感器裝置，包括盒體、盒蓋、內(nèi)光筒、外光筒、四象限探測器電路板、四象限探測器、粗跟蹤光敏電阻電路板、外光筒光敏電阻電路板、主電路板、防水接頭，外光筒固定在盒蓋的上方，內(nèi)光筒固定在外光筒的內(nèi)部，內(nèi)光筒為圓柱筒狀，內(nèi)光筒的上端面中央處開設(shè)通光圓孔，外光筒的筒體為圓柱筒狀，頂部為圓臺狀，外光筒頂部的東、西兩側(cè)各對稱開設(shè)一個方形槽，方形槽用于安裝外光筒光敏電阻電路板;外光筒的下端面和盒蓋上均開設(shè)與內(nèi)光筒的外徑尺寸相同的圓孔，使內(nèi)光筒的上部位于外光筒中，內(nèi)光筒的下部位于盒體中；粗跟蹤光敏電阻電路板上焊接有光敏電阻，外光筒光敏電阻電路板上焊接有光敏電阻，外光筒、盒體、盒蓋構(gòu)成封閉結(jié)構(gòu)，外光筒的頂部開設(shè)圓形通光孔，使用圓形平板玻璃將該圓形通光孔封閉，粗跟蹤光敏電阻電路板為環(huán)形，環(huán)繞內(nèi)光筒上端面的通光圓孔固定；四象限探測器電路板固定在內(nèi)光筒的下端面上，四象限探測器固定在四象限探測器電路板上；四象限探測器電路板的信號輸出線、粗跟蹤光敏電阻電路板的信號輸出線、外光筒光敏電阻電路板的信號輸出線分別連接到主電路板。
[0006]按上述技術(shù)方案，主電路板固定在盒體的下端面上，由信號采樣電路、單片機(jī)、RS232通信電路組成，信號采樣電路的輸入端分別與四象限探測器電路板的信號輸出線、粗跟蹤光敏電阻電路板的信號輸出線、外光筒光敏電阻電路板的信號輸出線連接，信號采樣電路的輸出端與單片機(jī)連接;RS232通信電路的一端與單片機(jī)連接，另一端與防水接頭連接。
[0007]按上述技術(shù)方案，粗跟蹤光敏電阻電路板上均勻分布有四個相同的東、西、南、北方向布置的光敏電阻。
[0008]按上述技術(shù)方案，內(nèi)光筒的上端面中心與外光筒的上端面中心上、下對應(yīng)。
[0009]按上述技術(shù)方案，外光筒的圓臺狀頂部的側(cè)面與水平面的夾角為67.5°。
[0010]按上述技術(shù)方案，外光筒頂部的每個方形槽與每個外光筒光敏電阻電路板之間使用灌封膠密封。
[0011]按上述技術(shù)方案，外光筒的內(nèi)壁和內(nèi)光筒的內(nèi)壁、外壁均經(jīng)過發(fā)黑處理。
[0012]本實用新型太陽高精度跟蹤傳感器裝置的工作原理是:太陽光線透過外光筒頂部的圓形平板玻璃，同時投射到內(nèi)光筒上部的粗跟蹤光敏電阻電路板和內(nèi)光筒底部的四象限探測器的表面，分別形成大光斑和小光斑，如圖4所示，當(dāng)機(jī)器角度與太陽光法線夾角不超過四象限探測器的最大檢測角度α?xí)r，四象限探測器將小光斑轉(zhuǎn)換為電信號交給主電路板處理，實現(xiàn)對太陽的精確檢測并將信號通過防水接頭輸出實現(xiàn)精確跟蹤；當(dāng)機(jī)器角度與太陽光法線夾角超過四象限探測器的最大檢測角度α?xí)r，太陽光投射到內(nèi)光筒上部的粗跟蹤光敏電阻電路板上形成大光斑，并恰好使得某一軸線上的兩個光敏電阻的其中一個完全處于大光斑照射下，而另一個則完全不被照射，這種狀態(tài)一直保持到機(jī)器跟蹤偏差角度為α+β為止，以實現(xiàn)大范圍跟蹤檢測狀態(tài)下最明顯的信號輸出，且因為外光筒內(nèi)壁和內(nèi)光筒內(nèi)外壁都經(jīng)過發(fā)黑處理，環(huán)境光和漫反射光對傳感器檢測值影響比較小，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性有很大的作用；當(dāng)機(jī)器啟動跟蹤的初始時刻，機(jī)器的太陽光接收平面保持水平，并且方位與太陽升起方位一致，此時太陽光照射到安裝于外光筒頂部東面的外光筒光敏電阻電路板，而安裝于外光筒頂部西面的外光筒光敏電阻電路板不被照到，則在晴天時，東面的外光筒光敏電阻電路板比西面的外光筒光敏電阻電路板經(jīng)處理后的輸出值大，反之在陰天時，兩面的外光筒光敏電阻電路板輸出值無明顯差異，以此實現(xiàn)天氣的陰晴檢測判斷。
[0013]本實用新型產(chǎn)生的有益效果是:本實用新型太陽高精度跟蹤傳感器裝置在對太陽光方向檢測上能到達(dá)更高的精度，檢測范圍更寬，能同時實現(xiàn)陰晴的檢測判斷，而且在結(jié)構(gòu)上也有獨(dú)特的設(shè)計，使得精跟蹤檢測與粗跟蹤檢測的角度數(shù)據(jù)銜接匹配。用于精跟蹤的四象限探測器和用于粗跟蹤與陰晴判斷的光敏電阻均和主電路板電連接，所檢測到的信號經(jīng)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號后，由防水接頭接出。整體結(jié)構(gòu)簡單耐用，安裝操作方便，實用性強(qiáng)。
【附圖說明】
[0014]下面將結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明，附圖中:
[0015]圖1是本實用新型實施例太陽高精度跟蹤傳感器裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2本實用新型實施例太陽高精度跟蹤傳感器裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖視圖；
[0017]圖3為本實用新型實施例太陽高精度跟蹤傳感器裝置的裝配分解圖；
[0018]圖4為光斑和探測角度關(guān)系示意圖；
[0019]圖5為電路原理示意圖。
【具體實施方式】
[0020]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進(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施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0021]本實用新型實施例中，提供一種太陽高精度跟蹤傳感器裝置，包括盒體、盒蓋、內(nèi)光筒、外光筒、四象限探測器電路板、四象限探測器、粗跟蹤光敏電阻電路板、外光筒光敏電阻電路板、主電路板、防水接頭，外光筒固定在盒蓋的上方，內(nèi)光筒固定在外光筒的內(nèi)部，內(nèi)光筒為圓柱筒狀，內(nèi)光筒的上端面中央處開設(shè)通光圓孔，外光筒的筒體為圓柱筒狀，頂部為圓臺狀，外光筒頂部的東、西兩側(cè)各對稱開設(shè)一個方形槽，方形槽用于安裝外光筒光敏電阻電路板;外光筒的下端面和盒蓋上均開設(shè)與內(nèi)光筒的外徑尺寸相同的圓孔，使內(nèi)光筒的上部位于外光筒中，內(nèi)光筒的下部位于盒體中；粗跟蹤光敏電阻電路板上焊接有光敏電阻，夕卜光筒光敏電阻電路板上焊接有光敏電阻，外光筒、盒體、盒蓋構(gòu)成封閉結(jié)構(gòu)，外光筒的頂部開設(shè)圓形通光孔，使用圓形平板玻璃將該圓形通光孔封閉，粗跟蹤光敏電阻電路板為環(huán)形，環(huán)繞內(nèi)光筒上端面的通光圓孔固定；四象限探測器電路板固定在內(nèi)光筒的下端面上，四象限探測器固定在四象限探測器電路板上；四象限探測器電路板的信號輸出線、粗跟蹤光敏電阻電路板的信號輸出線、外光筒光敏電阻電路板的信號輸出線分別連接到主電路板。當(dāng)太陽高精度跟蹤傳感器裝置跟蹤平面法線相對于太陽光法線的偏角超過四象限探測器的最大檢測角度α?xí)r，投射在粗跟蹤光敏電阻電路板上的大光斑恰好完全偏離其中一個光敏電阻，直至跟蹤偏差角為α+β，期間粗跟蹤光敏電阻電路板上不同方向的光敏電阻一直保持一個完全被照射，另一個完全無法被照射，以達(dá)到最明顯的偏差信號輸出值;所述β為粗跟蹤光敏電阻電路板所能檢測的跟蹤偏差角度;所述α+β為太陽高精度跟蹤傳感器裝置的最大檢測角度。進(jìn)一步地，內(nèi)光筒上端面的通光圓孔，其中心與外光筒中心以及四象限探測器電路板的中心相對應(yīng)。其中，四象限探測器電路板可以為圓形，安裝在內(nèi)光筒底部時，與內(nèi)光筒同軸。四象限探測器焊接在四象限探測器電路板上方，并嵌入內(nèi)光筒內(nèi)部，且光接收平面與內(nèi)光筒進(jìn)光平面平行；四象限探測器通過四象限探測器電路板與主電路板電連接。盒蓋上開設(shè)與內(nèi)光筒的外徑尺寸相同的圓孔后，在圓孔旁設(shè)一槽孔，用于穿過粗跟蹤光敏電阻電路板的信號輸出線、外光筒光敏電阻電路板的信號輸出線。內(nèi)光筒的內(nèi)部中空。內(nèi)光筒的下部設(shè)置一個圓盤，內(nèi)光筒通過該圓盤與外光筒固定，它們之間使用螺栓連接。外光筒底部與盒蓋裝配，且裝配面嵌有圓形防水橡膠圈。
[0022]進(jìn)一步地，主電路板固定在盒體的下端面上，由信號采樣電路、單片機(jī)、RS232通信電路組成，信號采樣電路的輸入端分別與四象限探測器電路板的信號輸出線、粗跟蹤光敏電阻電路板的信號輸出線、外光筒光敏電阻電路板的信號輸出線連接，信號采樣電路的輸出端與單片機(jī)連接;RS232通信電路的一端與單片機(jī)連接，另一端與防水接頭連接。
[0023]本實用新型實施例中，進(jìn)一步地，粗跟蹤光敏電阻電路板上均勻分布有四個相同的東、西、南、北方向布置的光敏電阻。
[0024]進(jìn)一步地，內(nèi)光筒的上端面中心與外光筒的上端面中心上、下對應(yīng)。
[0025]本實用新型實施例中，進(jìn)一步地，外光筒的圓臺狀頂部的側(cè)面與水平面的夾角為67.5。。
[0026]本實用新型實施例中，進(jìn)一步地，外光筒頂部的每個方形槽與每個外光筒光敏電阻電路板之間使用灌封膠密封。
[0027]進(jìn)一步地，外光筒的內(nèi)壁和內(nèi)光筒的內(nèi)壁、外壁均經(jīng)過發(fā)黑處理。
[0028]本發(fā)明的較佳實施例中，如圖1-圖5所示，提供一種太陽高精度跟蹤傳感器裝置，包括盒體4、盒蓋8、內(nèi)光筒12、外光筒13、四象限探測器電路板6、四象限探測器7、粗跟蹤光敏電阻電路板、外光筒光敏電阻電路板17、主電路板、防水接頭3，外光筒固定在盒蓋的上方，內(nèi)光筒固定在外光筒的內(nèi)部，內(nèi)光筒為圓柱筒狀，內(nèi)光筒的上端面中央處開設(shè)通光圓孔，外光筒的筒體為圓柱筒狀，頂部為圓臺狀，外光筒的圓臺狀頂部的側(cè)面與水平面的夾角為67.5°，外光筒頂部的東、西兩側(cè)各對稱開設(shè)一個方形槽，方形槽用于安裝外光筒光敏電阻電路板，外光筒頂部的每個方形槽與每個外光筒光敏電阻電路板之間使用灌封膠密封。外光筒的內(nèi)壁和內(nèi)光筒的內(nèi)壁、外壁均經(jīng)過發(fā)黑處理。外光筒的下端面和盒蓋上均開設(shè)與內(nèi)光筒的外徑尺寸相同的圓孔，使內(nèi)光筒的上部位于外光筒中，內(nèi)光筒的下部位于盒體中；粗跟蹤光敏電阻電路板14上焊接有光敏電阻16，外光筒光敏電阻電路板上焊接有光敏電阻，外光筒、盒體、盒蓋構(gòu)成封閉結(jié)構(gòu)，外光筒的頂部開設(shè)圓形通光孔，使用圓形平板玻璃18將該圓形通光孔封閉，粗跟蹤光敏電阻電路板為環(huán)形，環(huán)繞內(nèi)光筒上端面的通光圓孔固定；四象限探測器電路板固定在內(nèi)光筒的下端面上，四象限探測器固定在四象限探測器電路板上；四象限探測器電路板的信號輸出線、粗跟蹤光敏電阻電路板的信號輸出線、外光筒光敏電阻電路板的信號輸出線分別連接到主電路板。其中，內(nèi)光筒(12)設(shè)于外光筒(13)內(nèi)部與外光筒(13)同軸裝配，內(nèi)光筒上端面的通光圓孔，其中心與外光筒中心以及四象限探測器電路板的中心相對應(yīng)。四象限探測器電路板可以為圓形，安裝在內(nèi)光筒底部時，與內(nèi)光筒同軸。四象限探測器焊接在四象限探測器電路板上方，并嵌入內(nèi)光筒內(nèi)部，且光接收平面與內(nèi)光筒進(jìn)光平面平行；四象限探測器通過四象限探測器電路板與主電路板電連接。盒蓋上開設(shè)與內(nèi)光筒的外徑尺寸相同的圓孔后，在圓孔旁設(shè)一槽孔，用于穿過粗跟蹤光敏電阻電路板的信號輸出線、外光筒光敏電阻電路板的信號輸出線。內(nèi)光筒的內(nèi)部中空。內(nèi)光筒的下部設(shè)置一個圓盤，內(nèi)光筒通過該圓盤與外光筒固定，它們之間使用螺栓11連接。外光筒底部與盒蓋裝配，通過螺栓10固定，且裝配面嵌有圓形防水橡膠圈9。主電路板固定在盒體的下端面上，由信號采樣電路、單片機(jī)、RS232通信電路組成，信號采樣電路的輸入端分別與四象限探測器電路板的信號輸出線、粗跟蹤光敏電阻電路板的信號輸出線、外光筒光敏電阻電路板的信號輸出線連接，信號采樣電路的輸出端與單片機(jī)連接;RS232通信電路的一端與單片機(jī)連接，另一端與防水接頭連接。粗跟蹤光敏電阻電路板上均勻分布有四個相同的東、西、南、北方向布置的光敏電阻。其中主電路板2與盒體之間通過螺栓固定。
[0029]外光筒頂部的兩個東、西方向的外光筒光敏電阻電路板可以判斷陰晴變化;光透過外光筒上方圓形平板玻璃進(jìn)入外光筒內(nèi)部，通過粗跟蹤光敏電阻電路板上東、西、南、北方向布置的四個光敏電阻實現(xiàn)太陽光線角度的大范圍粗跟蹤檢測，光通過內(nèi)光筒上端面中心的通光圓孔在四象限探測器上形成光斑實現(xiàn)高精度的角度檢測;所述粗跟蹤光敏電阻電路板上的光敏電阻與四象限探測器電路與主電路板電連接;本實用新型裝置采用高精度四象限探測器與光敏電阻相結(jié)合的方式，將太陽光線角度與陰晴變化實時轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號通過防水接頭輸出，可用于跟蹤精度檢測和跟蹤閉環(huán)反饋，具有可探測范圍大、可判斷陰晴變化、設(shè)計構(gòu)思巧妙、安裝方便快捷、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)、精度高、防水、實用性大大提高，具有良好推廣前景。
[0030]應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本實用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種太陽高精度跟蹤傳感器裝置，其特征在于，包括盒體、盒蓋、內(nèi)光筒、外光筒、四象限探測器電路板、四象限探測器、粗跟蹤光敏電阻電路板、外光筒光敏電阻電路板、主電路板、防水接頭，外光筒固定在盒蓋的上方，內(nèi)光筒固定在外光筒的內(nèi)部，內(nèi)光筒為圓柱筒狀，內(nèi)光筒的上端面中央處開設(shè)通光圓孔，外光筒的筒體為圓柱筒狀，頂部為圓臺狀，外光筒頂部的東、西兩側(cè)各對稱開設(shè)一個方形槽，方形槽用于安裝外光筒光敏電阻電路板;外光筒的下端面和盒蓋上均開設(shè)與內(nèi)光筒的外徑尺寸相同的圓孔，使內(nèi)光筒的上部位于外光筒中，內(nèi)光筒的下部位于盒體中；粗跟蹤光敏電阻電路板上焊接有光敏電阻，外光筒光敏電阻電路板上焊接有光敏電阻，外光筒、盒體、盒蓋構(gòu)成封閉結(jié)構(gòu)，外光筒的頂部開設(shè)圓形通光孔，使用圓形平板玻璃將該圓形通光孔封閉，粗跟蹤光敏電阻電路板為環(huán)形，環(huán)繞內(nèi)光筒上端面的通光圓孔固定；四象限探測器電路板固定在內(nèi)光筒的下端面上，四象限探測器固定在四象限探測器電路板上；四象限探測器電路板的信號輸出線、粗跟蹤光敏電阻電路板的信號輸出線、外光筒光敏電阻電路板的信號輸出線分別連接到主電路板。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽高精度跟蹤傳感器裝置，其特征在于，主電路板固定在盒體的下端面上，由信號采樣電路、單片機(jī)、RS232通信電路組成，信號采樣電路的輸入端分別與四象限探測器電路板的信號輸出線、粗跟蹤光敏電阻電路板的信號輸出線、外光筒光敏電阻電路板的信號輸出線連接，信號采樣電路的輸出端與單片機(jī)連接;RS232通信電路的一端與單片機(jī)連接，另一端與防水接頭連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽高精度跟蹤傳感器裝置，其特征在于，粗跟蹤光敏電阻電路板上均勻分布有四個相同的東、西、南、北方向布置的光敏電阻。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽高精度跟蹤傳感器裝置，其特征在于，內(nèi)光筒的上端面中心與外光筒的上端面中心上、下對應(yīng)。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽高精度跟蹤傳感器裝置，其特征在于，外光筒的圓臺狀頂部的側(cè)面與水平面的夾角為67.5°。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽高精度跟蹤傳感器裝置，其特征在于，外光筒頂部的每個方形槽與每個外光筒光敏電阻電路板之間使用灌封膠密封。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽高精度跟蹤傳感器裝置，其特征在于，外光筒的內(nèi)壁和內(nèi)光筒的內(nèi)壁、外壁均經(jīng)過發(fā)黑處理。
【文檔編號】G05D3/12GK205540295SQ201620064347
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月22日
【發(fā)明人】李鵬, 唐自豪, 錢耀, 劉媛媛, 吳剛, 楊福威, 張輝
【申請人】武漢理工大學(xué)