专利名称：金字塔型宽视场太阳方位传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及太阳能应用领域，特别涉及一种金字塔型宽视场太阳方位传感
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背景技术：
众所周知，支撑人类文明发展的能源问题日益突出。随着石油、煤炭、天然气等化石能源的逐渐紧缺和生态环境的日益恶化，太阳能作为一种可再生的清洁能源，已被公认为是未来最有竞争力的能源之一，其有效开发利用对于减缓全球能源危机、应对气候变化具有十分重要的意义。太阳跟踪是提高太阳能接收效率的有效方法，研究表明，太阳的跟踪与非跟踪，能量的接收效率相差大约37. %。所谓跟踪，就是时刻保持太阳能板的感光面与太阳的入射光线垂直。现有的太阳跟踪系统所采用的太阳方位传感器普遍存在视场范围偏小、有时丢失目标的问题，并且跟踪控制系统电路复杂、成本偏高。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种金字塔型宽视场太阳方位传感器，解决了现有太阳方位传感器存在的视场范围小、目标易丢失等问题。本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是金字塔型宽视场太阳方位传感器，其结构包括金字塔型壳体1、光电传感器2、接线插座3、感光斜面4及底面5，其中，金字塔型壳体1的内部密闭，实现防水、防尘及防杂散光的目的，且具有四个感光斜面4及一个底面5 ；金字塔型壳体1的感光斜面4与底面5之间的夹角大于0°而小于90°，以45°角最佳，既扩大了方位传感器的视场范围，又合理兼顾了光电传感器的测光灵敏度；四个光电传感器2分别设置在金字塔型壳体1的感光斜面 4的中心点上；接线插座3固定于金字塔型壳体1的底面5上。所述的金字塔型壳体1的对称感光斜面4上设置的光电传感器2参数相同，构成一组同时工作的光电测量单元；其中左侧面与右侧面的一组光电传感器测量太阳水平方向入射光线的角度，上侧面与下侧面的一组光电传感器测量太阳俯仰方向入射光线的角度。所述的金字塔型壳体为中空的具有塔尖部分的四面锥体型、中空的无塔尖部分的四面锥台型或中空的圆锥体型。所述的太阳方位传感器的视场范围为0° 270°所述的感光斜面4及底面5由不透光的材料构成。所述的光电传感器2为光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池或热电偶等能够实现光电转换的器件。本实用新型的工作流程是太阳入射的平行光照射到金字塔型太阳方位传感器的四个感光面4上，位于感光面4中心点的光电传感器2接收光照度信号，同时将光照度信号转换为输出信号值Ρ1、Ρ2。[0014]在水平方向，当金字塔型壳体1左侧光电传感器输出的信号Pl大于右侧光电传感器输出的信号P2，即Pl >P2时，所测水平偏移的角度α >0，这时，跟踪控制系统使得云台水平方向的执行机构逆时针方向转动，直到Pl Ρ2 ；当太阳入射的平行光垂直于金字塔型壳体的中心轴线时，光电传感器输出信号Pl Ρ2，所测水平偏移的角度α 0，这时，跟踪控制系统使得云台水平方向的执行机构停止转动；当金字塔右侧光电传感器输出的信号 Ρ2大于左侧光电传感器输出的信号Ρ1，即Pl <Ρ2时，所测水平偏移的角度α <0，这时， 跟踪控制系统使得云台水平方向的执行机构顺时针方向转动，直到Pl ^ Ρ2。在俯仰方向，当金字塔型壳体1下侧光电传感器输出的信号Ρ3大于上侧光电传感器输出的信号Ρ4，即Ρ3 > Ρ4时，所测俯仰偏移的角度β > 0，这时，跟踪控制系统使得云台俯仰方向的执行机构逆时针方向转动，直到Ρ3 Ρ4 ；当太阳入射的平行光垂直于金字塔的中心轴线时，光电传感器输出信号Ρ3 Ρ4，所测俯仰偏移的角度β 0，这时，跟踪控制系统使得云台俯仰方向的执行机构停止转动；当金字塔上侧光电传感器输出的信号Ρ4大于下侧光电传感器输出的信号Ρ3，即Ρ3<Ρ4时，所测俯仰偏移的角度β <0，这时，跟踪控制系统使得云台俯仰方向的执行机构顺时针方向转动，直到Ρ3 ^ Ρ4。本实用新型的优点在于本实用新型的太阳方位传感器与现有的太阳方位传感器相比，视场范围大，容易捕获太阳目标，解决现有太阳方位传感器器丢失目标的问题。结构简单，无需微处理器即可实现太阳宽视场实时自动跟踪，大幅提高太阳能转换效率。

图1为本实用新型太阳方位传感器的俯视图；图2为本实用新型太阳方位传感器的主视图。
具体实施方式
实施例参见图1及图2，本实用新型的金字塔型宽视场太阳方位传感器的结构包括金字塔型壳体1、光电传感器2、接线插座3、感光斜面4及底面5，其中，金字塔型壳体1的内部密闭，实现防水、防尘及防杂散光的目的，且具有四个感光斜面4及一个底面5 ；金字塔型壳体1的感光斜面4与底面5之间的夹角大于0°而小于90°，以45°角最佳，既扩大了方位传感器的视场范围，又合理兼顾了光电传感器的测光灵敏度；四个光电传感器2分别设置在金字塔型壳体1的感光斜面4的中心点上；接线插座3固定于金字塔型壳体1的底面 5上。所述的金字塔型壳体1的对称感光斜面4上设置的光电传感器2参数相同，构成一组同时工作的光电测量单元；其中左侧面与右侧面的一组光电传感器测量太阳水平方向入射光线的角度，上侧面与下侧面的一组光电传感器测量太阳俯仰方向入射光线的角度。所述的金字塔型壳体为中空的具有塔尖部分的四面锥体型、中空的无塔尖部分的四面锥台型或中空的圆锥体型。所述的太阳方位传感器的视场范围为0° 270°。所述的感光斜面4及底面5由不透光的材料构成。[0026]所述的光电传感器2为光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池或热电偶等能够实现光电转换的器件。本实用新型的工作流程是太阳入射的平行光照射到金字塔型太阳方位传感器的四个感光面4上，位于感光面4中心点的光电传感器2接收光照度信号，同时将光照度信号转换为输出信号值P1、P2。在水平方向，当金字塔型壳体1左侧光电传感器输出的信号Pl大于右侧光电传感器输出的信号P2，即Pl >P2时，所测水平偏移的角度α >0，这时，跟踪控制系统使得云台水平方向的执行机构逆时针方向转动，直到Pl Ρ2 ；当太阳入射的平行光垂直于金字塔型壳体的中心轴线时，光电传感器输出信号Pl Ρ2，所测水平偏移的角度α 0，这时，跟踪控制系统使得云台水平方向的执行机构停止转动；当金字塔右侧光电传感器输出的信号 Ρ2大于左侧光电传感器输出的信号Ρ1，即Pl <Ρ2时，所测水平偏移的角度α <0，这时， 跟踪控制系统使得云台水平方向的执行机构顺时针方向转动，直到Pl ^ Ρ2。在俯仰方向，当金字塔型壳体1下侧光电传感器输出的信号Ρ3大于上侧光电传感器输出的信号Ρ4，即Ρ3 > Ρ4时，所测俯仰偏移的角度β > 0，这时，跟踪控制系统使得云台俯仰方向的执行机构逆时针方向转动，直到Ρ3 Ρ4;当太阳入射的平行光垂直于金字塔的中心轴线时，光电传感器输出信号Ρ3 Ρ4，所测俯仰偏移的角度β 0，这时，跟踪控制系统使得云台俯仰方向的执行机构停止转动；当金字塔上侧光电传感器输出的信号Ρ4大于下侧光电传感器输出的信号Ρ3，即Ρ3<Ρ4时，所测俯仰偏移的角度β <0，这时，跟踪控制系统使得云台俯仰方向的执行机构顺时针方向转动，直到Ρ3 ^ Ρ4。
权利要求1.一种金字塔型宽视场太阳方位传感器，其特征在于金字塔型壳体(1)的内部密闭， 且具有四个感光斜面(4)及一个底面(5)，金字塔型壳体(1)的感光斜面(4)与底面(5)之间的夹角大于0°而小于90°，四个光电传感器( 分别设置在金字塔型壳体(1)的感光斜面的中心点上；接线插座(3)固定于金字塔型壳体(1)的底面(5)上。
2.根据权利要求1所述的金字塔型宽视场太阳方位传感器，其特征在于所述的感光斜面⑷与底面(5)之间的夹角为45°。
3.根据权利要求1所述的金字塔型宽视场太阳方位传感器，其特征在于所述的金字塔型壳体(1)的对称感光斜面(4)上设置的光电传感器( 参数相同，构成一组同时工作的光电测量单元，其中左侧面与右侧面的一组光电传感器测量太阳水平方向入射光线的角度，上侧面与下侧面的一组光电传感器测量太阳俯仰方向入射光线的角度。
4.根据权利要求1所述的金字塔型宽视场太阳方位传感器，其特征在于所述的金字塔型壳体(1)为中空的四面锥体型、中空的四面锥台型或中空的圆锥体型。
5.根据权利要求1所述的金字塔型宽视场太阳方位传感器，其特征在于所述的太阳方位传感器的视场范围为0° 270°。
6.根据权利要求1所述的金字塔型宽视场太阳方位传感器，其特征在于所述的感光斜面(4)及底面(5)由不透光的材料构成。
7.根据权利要求1所述的金字塔型宽视场太阳方位传感器，其特征在于所述的光电传感器( 为光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池或热电偶。
专利摘要本实用新型涉及金字塔型宽视场太阳方位传感器，属于太阳能应用领域。其结构是金字塔型，壳体的内部密闭，实现防水、防尘及防杂散光的目的，且具有四个感光斜面及一个底面；金字塔型壳体的感光斜面与底面之间的夹角大于0°而小于90°，以45°角最佳，既扩大了方位传感器的视场范围，又合理兼顾了光电传感器的测光灵敏度；四个光电传感器分别设置在金字塔型壳体的感光斜面的中心点上；接线插座固定于金字塔型壳体的底面上。优点在于方位传感器视场范围宽，容易捕获太阳目标，结构简单，与跟踪控制系统配合，可实现太阳宽视场实时自动跟踪，大幅提高太阳能转换效率。
文档编号G01C1/00GK202048910SQ201120094950
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月2日 优先权日2011年4月2日
发明者曹博成, 曹彦波 申请人:曹博成, 曹彦波