太陽(yáng)入射角跟蹤測(cè)量?jī)x的制作方法
【專利摘要】一種太陽(yáng)入射角跟蹤測(cè)量?jī)x，包括太陽(yáng)直接輻射傳感器，接受太陽(yáng)光垂直照射；光平衡傳感器Ⅰ和光平衡傳感器Ⅱ，感應(yīng)太陽(yáng)相對(duì)于太陽(yáng)直接輻射傳感器的垂直與水平方向的偏移量；角度傳感器，實(shí)時(shí)跟蹤測(cè)量所在位置平面與太陽(yáng)入射直線的夾角；臺(tái)架，將太陽(yáng)直接輻射傳感器、光平衡傳感器Ⅰ、Ⅱ和角度傳感器固定于同一平面；驅(qū)動(dòng)裝置，與臺(tái)架相連接并驅(qū)動(dòng)臺(tái)架在垂直、水平方向上運(yùn)動(dòng)；微控制器，接收來(lái)自光平衡傳感器Ⅰ、Ⅱ的偏移量信號(hào)并使太陽(yáng)光垂直照射到太陽(yáng)直接輻射傳感器內(nèi)，接收角度傳感器的夾角測(cè)量信號(hào)，實(shí)時(shí)跟蹤記錄太陽(yáng)入射角數(shù)值等。解決了現(xiàn)有人工測(cè)量方式繁瑣、不能實(shí)時(shí)測(cè)量、誤差大的問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】太陽(yáng)入射角跟蹤測(cè)量?jī)x
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種太陽(yáng)入射角跟蹤測(cè)量?jī)x，適用于測(cè)試太陽(yáng)能集熱器等以提高節(jié)能效率，可廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能利用建筑領(lǐng)域和氣象部門
坐寸O
【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)入射角是指所在位置平面法線與太陽(yáng)入射直線之間的夾角，太陽(yáng)能集熱器入射角跟蹤系數(shù)是集熱器測(cè)試的重要指標(biāo)，國(guó)際上要求太陽(yáng)與集熱器平面形成六個(gè)角度測(cè)量瞬時(shí)效率，另外，建造物的方位與太陽(yáng)入射角也息息相關(guān)。但現(xiàn)有的人工用常規(guī)的測(cè)量方式比較繁瑣且不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量，誤差較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是為了提供一種解決現(xiàn)有人工測(cè)量方式繁瑣、不能實(shí)時(shí)測(cè)量、誤差大的問(wèn)題的太陽(yáng)入射角跟蹤測(cè)量?jī)x。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0005]一種太陽(yáng)入射角跟蹤測(cè)量?jī)x，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、實(shí)時(shí)測(cè)量太陽(yáng)直接輻射值；
[0007]光平衡傳感器I和光平衡傳感器II，用于感應(yīng)太陽(yáng)相對(duì)于所述太陽(yáng)直接輻射傳感器的垂直方向與水平方向的偏移量；
[0008]角度傳感器，用于實(shí)時(shí)跟蹤測(cè)量所在位置平面與太陽(yáng)入射直線的夾角；
[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1、光平衡傳感器II和角度傳感器固定于同一平面；
[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(lái)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)，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)直接輻射量并根據(jù)太陽(yáng)直接輻射值信號(hào)啟動(dòng)計(jì)時(shí)裝置記錄日照時(shí)間；用于接收所述角度傳感器的夾角測(cè)量信號(hào)，實(shí)時(shí)跟蹤記錄太陽(yáng)入射角數(shù)值。
[0012]上述的太陽(yáng)入射角跟蹤測(cè)量?jī)x，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。
[0013]上述的太陽(yáng)入射角跟蹤測(cè)量?jī)x，所述驅(qū)動(dòng)裝置由固定于底座上的水平電機(jī)和齒輪箱I，安裝于底座上方機(jī)體內(nèi)的俯仰電機(jī)和齒輪箱II組成，所述臺(tái)架下方固定有支架，所述支架一端與所述齒輪箱II的輸出軸連接并隨其轉(zhuǎn)動(dòng)，所述齒輪箱I的輸出軸端部與所述機(jī)體底部緊固連接并帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)。以達(dá)到俯仰電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，支架及設(shè)有太陽(yáng)直接輻射傳感器、光平衡傳感器1、II和角 度傳感器的臺(tái)架沿垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)，水平電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)機(jī)體、支架和臺(tái)架一起沿水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0015]1、在太陽(yáng)入射角不停的改變的情況下，與其相適應(yīng)的角度傳感器實(shí)時(shí)跟蹤測(cè)量出所在位置平面與太陽(yáng)入射直線的夾角。較人工常用測(cè)量方法簡(jiǎn)便，可實(shí)時(shí)測(cè)量、連續(xù)記錄，測(cè)量效果好、效率高，人為誤差小，測(cè)量范圍達(dá)到0-24小時(shí)，測(cè)量精度為0.1小時(shí)。
[0016]2、既能跟蹤太陽(yáng)又能測(cè)量太陽(yáng)入射角度值和太陽(yáng)輻射量的數(shù)值，并通過(guò)電腦計(jì)算出日照時(shí)間，一種儀器完成三種功能。
[0017]3、實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)運(yùn)行的二維自動(dòng)跟蹤，太陽(yáng)方位角跟蹤范圍達(dá)到0°~270°，太陽(yáng)高度角跟蹤范圍達(dá)到-45°~45°，跟蹤精度達(dá)到4小時(shí)小于0.5°。
[0018]4、利用光平衡傳感器自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)運(yùn)行使太陽(yáng)光垂直照射到太陽(yáng)直接輻射傳感器上，太陽(yáng)直接輻射傳感器的靈敏度為7-14MV/W.Hl2，穩(wěn)定性為±1%，響應(yīng)時(shí)間≤15秒。
[0019]5、對(duì)日照時(shí)間進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量范圍為0-24小時(shí)，測(cè)量精度≤±0.1小時(shí)，分辨率為
0.1小時(shí)。
[0020]6、采用高性能微處理器，并具有大容量?jī)?chǔ)存器，通訊方式滿足有線RS232或RS485以及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)(GPRS)等通訊模塊的要求，與計(jì)算機(jī)通訊可形成EXCEL數(shù)據(jù)文件。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是本實(shí)用新型的原理圖；
[0023]圖3是圖1中太陽(yáng)直接輻射傳感器的光筒的剖視圖；
[0024]圖4是圖1中光平衡傳感器I的光筒內(nèi)光電傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5是圖1中光平衡傳感器II的光筒內(nèi)光電傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]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、角度傳感器4、臺(tái)架5、支架6、機(jī)體7、水平電機(jī)8、齒輪箱I 9、底座10、俯仰電機(jī)11、齒輪箱II 12、微控制器13。
【具體實(shí)施方式】
[0027]如圖1、圖2所示,該太陽(yáng)入射角跟蹤測(cè)量?jī)x，由底座10,置于底座10上方的機(jī)體7，與機(jī)體7連接的支架6，固定在支架6上方的臺(tái)架5，設(shè)于臺(tái)架5上的太陽(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和角度傳感器4，微控制器13以及驅(qū)動(dòng)裝置組成。
[0028]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、實(shí)時(shí)測(cè)量太陽(yáng)直接輻射值；光平衡傳感器I I和光平衡傳感器II 2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的垂直方向與水平方向的偏移量，光平衡傳感器I I為粗調(diào)，光平衡傳感器II 2為細(xì)調(diào)，參見圖4、圖5 ;角度傳感器4用于實(shí)時(shí)跟蹤測(cè)量所在位置平面與太陽(yáng)入射直線的夾角；臺(tái)架5用于將所述太陽(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和角度傳感器4固定于同一平面；驅(qū)動(dòng)裝置用于與所述臺(tái)架5相連接并驅(qū)動(dòng)臺(tái)架5在垂直方向和水平方向上運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)雙軸跟蹤，其具體由固定于底座10上的水平電機(jī)8和齒輪箱I 9，安裝于底座10上方機(jī)體7內(nèi)的俯仰電機(jī)11和齒輪箱II 12組成，所述臺(tái)架5下方固定有支架6，所述支架6—端與所述齒輪箱II 12的輸出軸連接并隨其轉(zhuǎn)動(dòng)，所述齒輪箱I的輸出軸端部與所述機(jī)體7底部緊固連接并帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)；微控制器13，用于接收來(lái)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)，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)直接輻射量并根據(jù)太陽(yáng)直接輻射值信號(hào)啟動(dòng)計(jì)時(shí)裝置記錄日照時(shí)間；用于接收所述角度傳感器4的夾角測(cè)量信號(hào)，實(shí)時(shí)跟蹤記錄太陽(yáng)入射角數(shù)值。
[0029]如圖3所示，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、熱電堆304和干燥劑，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。
[0030]工作過(guò)程:當(dāng)太陽(yáng)高度角(垂直方向)改變時(shí)，光平衡傳感器I 1、II 2發(fā)出信號(hào)，微控制器13使俯仰電機(jī)11轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)齒輪箱II 12轉(zhuǎn)動(dòng)，則支架6帶動(dòng)臺(tái)架5做俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)以使太陽(yáng)光垂直照射到太陽(yáng)直接輻射傳感器3內(nèi)，微控制器13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，角度傳感器4測(cè)量太陽(yáng)入射角(高度角)，由微控制器13接收角度信號(hào)后得到角度數(shù)值并記錄。
[0031]當(dāng)太陽(yáng)的方位角(水平方向)發(fā)生變化時(shí)，平衡傳感器I 1、II 2發(fā)出信號(hào)，微控制器13使水平電機(jī)8轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)齒輪箱I 9轉(zhuǎn)動(dòng)，則機(jī)體7帶動(dòng)臺(tái)架5做水平轉(zhuǎn)動(dòng)以使太陽(yáng)光垂直照射到太陽(yáng)直接輻射傳感器3內(nèi)，微控制器13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，角度傳感器4測(cè)量太陽(yáng)入射角(方位角)，由微控制器13接收角度信號(hào)后得到角度數(shù)值并記錄。
[0032]當(dāng)太陽(yáng)直接輻射傳感器3測(cè)量到太陽(yáng)直接輻射值達(dá)到120W/ IIf時(shí)，微控制器13啟動(dòng)計(jì)時(shí)裝置記錄日照時(shí)間。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽(yáng)入射角跟蹤測(cè)量?jī)x，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、實(shí)時(shí)測(cè)量太陽(yáng)直接輻射值； 光平衡傳感器I和光平衡傳感器II，用于感應(yīng)太陽(yáng)相對(duì)于所述太陽(yáng)直接輻射傳感器的垂直方向與水平方向的偏移量； 角度傳感器，用于實(shí)時(shí)跟蹤測(cè)量所在位置平面與太陽(yáng)入射直線的夾角； 臺(tái)架，用于將所述太陽(yáng)直接輻射傳感器、光平衡傳感器1、光平衡傳感器II和角度傳感器固定于同一平面； 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(lái)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)，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)直接輻射量并根據(jù)太陽(yáng)直接輻射值信號(hào)啟動(dòng)計(jì)時(shí)裝置記錄日照時(shí)間；用于接收所述角度傳感器的夾角測(cè)量信號(hào)，實(shí)時(shí)跟蹤記錄太陽(yáng)入射角數(shù)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)入射角跟蹤測(cè)量?jī)x，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。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)入射角跟蹤測(cè)量?jī)x，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)裝置由固定于底座上的水平電機(jī)和齒輪箱I，安裝于底座上方機(jī)體內(nèi)的俯仰電機(jī)和齒輪箱II組成，所述臺(tái)架下方固定有支架，所述支架一端與所述齒輪箱II的輸出軸連接并隨其轉(zhuǎn)動(dòng)，所述齒輪箱I的輸出軸端部與所述機(jī)體底部緊固連接并帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)。
【文檔編號(hào)】G05D3/12GK203689165SQ201420091055
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月28日
【發(fā)明者】聞寶民, 畢麗佳, 何麗, 閆春英 申請(qǐng)人:錦州陽(yáng)光氣象科技有限公司