专利名称：一种太阳光线角度测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量装置，特别涉及一种太阳角度测量装置，属于计量领域。
背景技术：
现有技术中确定太阳位置一般通过确定太阳的高度角和方位角即可，对于地球上的某个地点，太阳高度角是指太阳光的入射方向和地平面之间的夹角，专业上讲太阳高度角是指某地太阳光线与该地作垂直于地心的地表切线的夹角。太阳高度角与地面的太阳光强弱密切相关。早晚与中午的光强有很大的差异，原因就在于太阳高度角的不同。在晴天条件下，太阳光的强弱与太阳高度角的正弦成正比。因此了解太阳高度角对分析地面的太阳光强、紫外线的强弱有重要的意义。太阳方位角即太阳所在的方位，指太阳光线在地平面上的投影与当地子午线的夹 角，可近似地看作是竖立在地面上的直线在阳光下的阴影与正南方的夹角。太阳方位角决定了阳光的入射方向，决定了各个方向的山坡或不同朝向建筑物的米光状况。目前国内外采用的跟踪太阳的方法主要有三种方式视日运动轨迹跟踪、光电跟踪、视日运动轨迹跟踪和光电跟踪相结合。视日运动轨迹跟踪需描述太阳的运动规律，公式复杂，计算量大；光电跟踪通常在特殊结构上布置一定数量的光敏元件，如传感器四象限布置法、图像法、光敏器件倾斜布置法和小孔布置法等。检测方式分为开关量检测和模拟量检测方式两种。采用开关量检测方式时，不同的太阳入射角会导通不同的光敏元件组合，通过这种组合来确定光线角度，但这种方式测量精度差，需要较多的光敏元件；模拟量检测方式测量通过在不同位置的光伏电池的输出短路电流来计算太阳光角度，这种方式虽然可减少光敏元件的数量，但因光伏电池特性不一致会产生较大的误差。为减少周围环境发射光线的影响，通常将光敏元件放置在特殊的暗盒中，利用透镜等光学元件聚光，基本消除了发射光的影响。但采用上述方法测量角度范围较小。采用无遮挡方式测量虽可以扩大测量范围，必须解决光敏元件的不一致和反射光的影响。

实用新型内容本实用新型的目的是提供一种太阳光线角度测量装置，使得测量装置结构简单，成本低廉，测量太阳光线角度方便，精度高。本实用新型的目的是这样实现的一种太阳光线角度测量装置，包括安装在底座上的可旋转的中空圆柱体，所述圆柱体上开有互不相交且可透光的轴向矩形槽和斜槽，所述圆柱体内底部安装有光伏电池，所述光伏电池与控制电路相连，所述控制电路包括光伏电池探测器，所述光伏电池的信号输出端与光伏电池探测器的信号输入端相连，所述光伏电池探测器的信号输出端经转换电路与数字信号处理器的信号输入端相连，所述数字信号处理器的信号输入端还经光耦隔离电路与行程开关相连，所述数字信号处理器的信号输出端分别连接有电机驱动电路和液晶显示单元，所述电机驱动电路与步进电机相连，所述步进电机驱动圆柱体绕其中心轴转动。[0007]本装置测量过程包括以下步骤I)测量太阳方位角时a)将本装置放置在户外水平面上，使其暴露在太阳下；b)将圆柱体上的矩形槽朝向调整，使其对准正南方向；c)通过数字信号处理器发送信号控制电机工作，电机驱动圆柱体转动；d)光伏电池将检测到的短路电流信号发 送给数字信
权利要求1.一种太阳光线角度测量装置，其特征在于，包括安装在底座上的可旋转的中空圆柱体，所述圆柱体上开有互不相交且可透光的轴向矩形槽和斜槽，所述圆柱体内底部安装有光伏电池，所述光伏电池与控制电路相连，所述控制电路包括光伏电池探测器，所述光伏电池的信号输出端与光伏电池探测器的信号输入端相连，所述光伏电池探测器的信号输出端经转换电路与数字信号处理器的信号输入端相连，所述数字信号处理器的信号输入端还经光耦隔离电路与行程开关相连，所述数字信号处理器的信号输出端分别连接有电机驱动电路和液晶显示单元，所述电机驱动电路与步进电机相连，所述步进电机驱动圆柱体绕其中心轴转动。
2.根据权利要求I所述的一种太阳光线角度测量装置，其特征在于，所述控制电路包括电流电压转换电路和电压放大电路，所述光伏电池探测器的信号输出 端与电流电压转换电路的信号输入端相连，所述电流电压转换电路的信号输出端与电压放大电路的信号输入端相连，所述电压放大电路的信号输出端与数字信号处理器的信号输入端相连。
3.根据权利要求I或2所述的一种太阳光线角度测量装置，其特征在于，所述用于测量光照面积的光伏电池为小型圆形光伏电池。
4.根据权利要求I或2中任一项所述的一种太阳光线角度测量装置，其特征在于，所述数字信号处理器采用MC56F8037芯片。
5.根据权利要求I或2中任一项所述的一种太阳光线角度测量装置，其特征在于，所述行程开关为开关型霍尔传感器。
6.根据权利要求I或2中任一项所述的一种太阳光线角度测量装置，其特征在于，所述电机驱动电路采用ULN2003电路。
7.根据权利要求I或2中任一项所述的一种太阳光线角度测量装置，其特征在于，所述斜槽的顶端、底端及圆柱体的中心轴线共面，所述矩形槽的顶端与斜槽顶端相位相差90°，所述矩形槽的底端与斜槽的底端相位相差90°。
专利摘要本实用新型公开了属于计量领域内的一种太阳光线角度测试装置，包括安装在底座上的可旋转的中空圆柱体，所述圆柱体上开有互不相交且可透光的轴向矩形槽和斜槽，所述圆柱体内底部安装有光伏电池，所述光伏电池与控制电路相连，本实用新型利用在光照强度一定的条件下，光伏电池的短路电流与太阳光线照到电池的面积成正比的原理，通过控制电路控制圆柱体转动，从而检测光伏电池的短路电流最大时圆柱体转过的角度，计算得到太阳光线角度，对太阳光线角度的及时掌握，对分析地面的太阳光强、紫外线的强弱有着极大的意义，可用于测量太阳光线的高度角和方位角。
文档编号G01C1/00GK202452969SQ201220084328
公开日2012年9月26日 申请日期2012年3月8日 优先权日2012年3月8日
发明者史旺旺, 徐爱斌, 杨鹏, 陈国林 申请人:扬州贝尔斯通科技有限公司