專利名稱：自供電太陽光跟蹤傳感器裝置的制作方法
技術(shù)領域：
自供電太陽光跟蹤傳感器裝置技術(shù)領域[0001]本實用新型屬于太陽能應用領域，特別涉及一種自供電太陽光跟蹤傳感器裝置， 尤其是一種跟蹤系統(tǒng)在穩(wěn)定狀態(tài)時，整個跟蹤系統(tǒng)為O功耗，最大限度地提高太陽能光伏系統(tǒng)效率，適用于太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)、太陽灶、太陽能熱水器等二維跟蹤控制。
背景技術(shù)：
[0002]在眾多的相關設計中，目的都是為了控制太陽能電池板能夠跟隨太陽光運動的軌跡，控制太陽能電池板的平面能夠跟隨太陽運動并垂直于太陽光線，即太陽能電池板的法線與太陽光線平行，最大限度地提高光伏效率。但常見的跟蹤控制系統(tǒng)都存在缺陷或不足[0003]I、目前國內(nèi)外大部分使用的太陽光檢測器件，不外乎使用光敏電阻或光敏二極管等，這類器件的靈敏度與線性度等指標都已相當不錯，可用于仿真人的眼睛。當太陽光強大于500LUX就進入飽和區(qū)，光強在100，000LUX以上時，亮電阻急劇下降，導致光敏器件進入深度飽和區(qū)，直接影響到測光器件的可靠性，這情景類似于人眼無法直視太陽光。因此，不得不采用種種的遮光減光措施，以避免光電曲線進入飽和區(qū)，使得整個系統(tǒng)大為復雜，靈敏度與可靠性也隨之下降。[0004]2、為此，也有采用硅光電池作為光線檢測器件，如CN201392479Y，以及 CN201837893U，四片硅光電池處于同一平面上，并借助一十字擋光板或遮光板分隔成四個光線采樣區(qū)，對角線的兩個硅光電池形成一組，對應東西向和俯仰角的變化。以上專利技術(shù)，在測光器件的裝配技巧上不合理，也不科學，測光器件只能正面受光，無法檢測到來自側(cè)面或背面的太陽光，導致測光器件不能隨時檢測到太陽光，其原因在完成一天的跟蹤 (即跟隨太陽從東到西跟蹤一個周期)后，接著天暗了下來，第二天早晨太陽從東邊的地平線升起時的光線只能照射到測光器件的背面，是造成不能實現(xiàn)自動回東邊的原因之一。其二，如果采取了某種強制回東措施，使得在早晨的太陽能電池板已經(jīng)轉(zhuǎn)向東邊，接著開始下雨，跟蹤器停止跟蹤，到了下午以后晴天出太陽了，這時候的太陽光只能照射到測光器件的側(cè)面甚至是背面，這也是造成可靠性大大下降依的原因。采用復雜的減光或遮光等結(jié)構(gòu)，只能正面受光，控制系統(tǒng)難以實現(xiàn)自動回東功能或自動搜索太陽光。目前常見的跟蹤系統(tǒng)，都是附加了時鐘控制、定時器控制、背面測光單元等輔助措施，才能實現(xiàn)回到東邊的功能，導致控制系統(tǒng)相當復雜，增加了整個檢測與控制電路的電源消耗。[0005]3、有的設計是將一年四季太陽運動軌跡的變化算法，編程后固化到單片機，不論晴天下雨，控制器一年四季都忠士地執(zhí)行固化程序的指令。這種設計存在兩個缺陷一是固化程序不適應不同的經(jīng)緯度；二是跟蹤驅(qū)動系統(tǒng)在陰雨天，也要進行不必要的跟蹤而消耗有限的蓄電池電能，利用跟蹤太陽機構(gòu)好不容易提升的電能，卻大量消耗在執(zhí)行機構(gòu)上，執(zhí)行機構(gòu)運行過于頻繁導致整體上的得不償失。[0006]4、有的機構(gòu)設計成每幾分鐘將太陽能板朝東西南北四個方向主動調(diào)偏一個角度， 每偏離一個方向，系統(tǒng)就采樣一次光伏值變化的趨勢，如果光伏值是下降的趨勢，則往相反方向調(diào)整如果光伏值是上升的趨勢，則繼續(xù)調(diào)整角度，并保持住。這類設計同樣存在執(zhí)行機構(gòu)運行過于頻繁而導致整體光伏效率上得不償失。發(fā)明內(nèi)容[0007]本實用新型的目的是發(fā)明一種采用不飽和測光器件，且四個測光器件成一定夾角分布的自供電太陽光跟蹤傳感器裝置。[0008]本實用新型技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種自供電太陽光跟蹤傳感器裝置，包括光線檢測部分和判斷電路部分，其特征是光線檢測部分包括有四片分別對應東西南北方位的娃光電池，四片娃光電池與光線米集面成同一夾角固定在傳感器座的東西南北四個方位上，組成類梯形臺結(jié)構(gòu)，其中一對邊的兩片硅光電池檢測東西方向的光線，另一對邊的兩片硅光電池檢測南北方向的光線。采用硅光電池，既作為永不飽和的測光器件，又可為跟蹤控制信號傳感器內(nèi)部電路提供工作電源，形成自供電結(jié)構(gòu)。[0009]所述傳感器座為等腰梯形臺結(jié)構(gòu)，腰面與下底面夾角在40-70度之間，每個腰面相同位置上固定一片硅光電池。夾角的度數(shù)選擇，以能夠滿足第二天自動回東功能為宜，也即第二天太陽光從地平線升起時，能照射到其中一片上，并在足夠光線強度下能自動回東。[0010]所述娃光電池為矩形結(jié)構(gòu),其一邊長不大于傳感器座的上底邊長。[0011 ] 所述傳感器座的上底面向上延伸有一遮光方形柱，遮光方形柱的高度不小于娃光電池的長邊。利用遮光方形柱在太陽光向西偏移時，在東面硅光電池上產(chǎn)生陰影，加大向陽面與向陰面兩硅光電池電壓差，提高系統(tǒng)的判斷精度。[0012]本實用新型太陽光傳感器件采用不飽和的測光器件，既解決了傳統(tǒng)光敏電阻等傳感器件，因光強導致深度飽和，影響太陽光跟蹤的精確性，又能為后級功能電路提供工作電源，形成自供電體系，無需額外能耗；而且，本實用新型特別將四片硅光電池等角度分布在傳感器座上的四個面上，對太陽光線的偏移更加敏感，且可拾取到初升太陽光線，實現(xiàn)自動回東功能。


[0013]下面結(jié)合具體圖例對本實用新型做進一步說明[0014]圖I傳感器裝置示意圖[0015]圖2傳感器裝置使用實例正面視圖[0016]圖3傳感器裝置使用實例側(cè)面視圖[0017]其中[0018]I-娃光電池2-傳感器座 21-遮光方形柱 22-螺栓[0019]3-太陽能電池板 4-支架5-水平軸6-垂直軸具體實施方式
[0020]參照圖I和圖2，自供電太陽光跟蹤傳感器裝置，包括光線檢測部分和判斷電路部分，其中光線檢測部分，如圖1，包括有四片分別對應東西南北方位的硅光電池1，四片硅光電池I與光線采集面成同一夾角固定在傳感器座2的東西南北四個方位上，組成類梯形臺結(jié)構(gòu)，其中一對邊的兩片娃光電池I檢測東西方向的光線，另一對邊的兩片娃光電池I檢測南北方向的光線；制作時，將傳感器座2加工成等腰梯形臺結(jié)構(gòu)，腰面與下底面夾角在 40-70度之間，優(yōu)選角度為60度，可滿足第二天太陽光線從東邊照射時，其太陽光線能照到東面的硅光電池I上，使得設備能順利自動回東，在每個腰面相同位置上固定一片硅光電池I。娃光電池I可選擇矩形規(guī)格的成品，其一邊長不大于傳感器座2的上底邊長。另外， 傳感器座2的上底面向上延伸有一遮光方形柱21,遮光方形柱21的高度不小于娃光電池I 的長邊，可利用該遮光方形柱21產(chǎn)生的陰影，遮擋東面，以及南面或者北面的硅光電池，提高東西面和南北電壓差值，即使太陽向西偏移一小角度，也能從一對娃光電池的電壓差值中反映出來。故而，遮光方形柱21的高度越高，其判斷的精確度也越高。遮光方形柱21的設計，較傳統(tǒng)采用遮光板方案來得合理，制作也簡單；再則，能利用遮光方形柱和傳感器座 2的內(nèi)部空間，有機地將電路安裝在其中，形成一套完整的傳感器裝置，以利于各類太陽能設備的配套使用。[0021]為此，在傳感器座2的底部，可至少設有兩個螺栓22，以便利用該螺栓22固定在具有光線采集面的太陽能設備上。[0022]本實用新型采用四片硅光電池作為測光器件，無須減光，可以工作在極端強烈的光強照度下，測光器件也不會飽和，在任意光強度下都可以輸出相對應的電流。當四塊硅光電池電流相等時，說明傳感器裝置已經(jīng)對準了太陽光，本傳感器裝置輸出均為O電平隨著太陽從東到西運動，以及不同季節(jié)太陽南北方向的偏移，當照射到四個硅光電池上的光強不相等時，立即輸出往光強高的方向跟蹤的TTL、5V控制信號。即本傳感器裝置可以自動尋找光強的最大值，哪個方向太陽光照強，即發(fā)出往哪個方向追蹤的控制信號。[0023]參照圖圖2和圖3，為傳感器裝置使用實例，其可直接固定在太陽能電池板3上方， 保持四片硅電池I與太陽能電池板3采集面，也即采集平面具有同一夾角該太陽能電池板 3通過雙軸安裝在支架4上，其中水平軸5司服南北方向的調(diào)節(jié)，而垂直軸6即司服東西方向的調(diào)節(jié)。圖3太陽能電池板3的朝向，也可視為對準西落的太陽光線，當?shù)诙焯柲苌?，光線總能照射到四片娃光電池I的任一塊或者兩塊上，該片娃光電池I的輸出信號，驅(qū)動該路電機，帶動水平軸5或垂直軸6動作，調(diào)節(jié)太陽能電池板3的角度，迎接初升的太陽， 達到最大限度采集能量。
權(quán)利要求1.一種自供電太陽光跟蹤傳感器裝置，包括光線檢測部分和判斷電路部分，其特征是光線檢測部分包括有四片分別對應東西南北方位的硅光電池，四片硅光電池與光線采集面成同一夾角固定在傳感器座的東西南北四個方位上，組成類梯形臺結(jié)構(gòu)，其中一對邊的兩片硅光電池檢測東西方向的光線,另一對邊的兩片硅光電池檢測南北方向的光線。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自供電太陽光跟蹤傳感器裝置，其特征是傳感器座為等腰梯形臺結(jié)構(gòu)，腰面與下底面夾角在40-70度之間，每個腰面相同位置上固定一片硅光電池。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的自供電太陽光跟蹤傳感器裝置，其特征是硅光電池為矩形結(jié)構(gòu)，其一邊長不大于傳感器座的上底邊長。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自供電太陽光跟蹤傳感器裝置，其特征是傳感器座的上底面向上延伸有一遮光方形柱，遮光方形柱的高度不小于娃光電池的長邊。
專利摘要本實用新型涉及一種自供電太陽光跟蹤傳感器裝置，包括光線檢測部分和判斷電路部分，其中光線檢測部分包括有四片分別對應東西南北方位的硅光電池，四片硅光電池與光線采集面成同一夾角固定在傳感器座的東西南北四個方位上，組成類梯形臺結(jié)構(gòu)。太陽光傳感器件采用不飽和的測光器件，既可精確跟蹤太陽光線，又能提供整個電路工作電源；由于四片硅光電池等角度分布在傳感器座上的四個面上，對太陽光線的偏移更加敏感，且可拾取到初升太陽光線，實現(xiàn)自動回東功能。
文檔編號G01J1/00GK202814545SQ20122046130
公開日2013年3月20日 申請日期2012年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月11日
發(fā)明者林立生, 楊平, 嚴希清, 吳巧斌, 葉曉路, 林祥勇 申請人:福建船政交通職業(yè)學院