专利名称：太阳能光方向检测传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种传感器，具体涉及一种太阳能光伏发电领域专用的精度高、 检测范围宽的太阳能光方向检测传感器。
背景技术：
太阳能光伏产业是目前新兴的朝阳产业，其发电效率往往成为横梁太阳能光伏技术的重要指标，发电效率直接跟阳光跟踪精度成正比，目前采用太阳能电池板原理的传感器来检测太阳光的最大光照能量，使用较为广泛，先给定一个方向检测，如果太阳能电池板上的输出增高，说明太阳在这这个方向上，然后再通过转动极板进行调节。这样的检测系统简单，但是稳定性差，跟踪精度低，检测响应慢。其它采用单独的光电传感器来检测太阳光方向，这些传感器采用不同的光感元件，有光电二极管、光电三极管、光电池、光敏电阻等。 其中光电管和光敏电阻都是点元件，仅能判断太阳的大体方位，无法进行量上的判断，更无法进行精确的检测。即使把他们做成面元件也是成本高或者性能差，所以光电池的应用相对较多。有些传感器采用将光电池与放大器集成封装处理，这种传感器线性度高，一致性好，但是由于放大倍数高，容易饱和，而且采光面积小，检测太阳光方向能力有限。
发明内容针对现有技术存在的不足，本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种检测精度高、定位准确、自动调节跟踪角度、使用方便、成本低廉的太阳能光方向检测传感器。为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是一种太阳能光方向检测传感器，包括底座、光感外壳及设于光感外壳内部的四象限传感器，所述底座顶部设置具有光斑孔的遮光筒，光斑孔中心与四象限传感器的中心相对应；还包括设于光感外壳内的角度跟踪调节控制电路，所述角度跟踪调节控制电路与四象限传感器电连接。上述的太阳能光方向检测传感器，所述角度跟踪调节控制电路由采样电路、CPU、 RS485通信电路、RS232通信电路和上位执行机组成；所述采样电路、RS485通信电路和 RS232通信电路分别与CPU电连接；RS485通信电路和RS232通信电路分别与上位执行机电联接。上述的太阳能光方向检测传感器，所述角度跟踪调节控制电路设于底座底部，四象限传感器设于角度跟踪调节控制电路顶部。上述的太阳能光方向检测传感器，所述四象限传感器为四象限硅光电池。上述的太阳能光方向检测传感器，所述四象限传感器为四块普通光电池。上述的太阳能光方向检测传感器，所述底座与遮光筒之间设置有高度调节垫块， 所述高度调节垫块通过连接螺钉与底座及遮光筒固定连接。上述的太阳能光方向检测传感器，所述遮光筒顶部设置具有光斑孔孔径可变的端
至
ΓΤΠ ο本实用新型太阳能光方向检测传感器的优点是传感器在对太阳能光方向检测上能到达更高的精度，而且在机械结构上也有独特的设计，设置的角度跟踪调节控制电路与四象限传感器电连接，通过采样电路收集的信号传递给CPU，因其不同的电池输出电量，角度跟踪调节控制电路5根据实际的光线控制执行机构运转，实现了自动化跟踪，大大提高了精度及工作效率，提高了太阳能光伏的发电效率，通过安装不同孔径(Rl、R2、R3、R4)的端盖来调节入射光斑的大小，方便、准确、灵活快捷，适应不同时间段的太阳光角度的变化， 与之前复杂的机械结构设计相比，该结构不仅简单实用而且也能大幅度节省机械加工的成本。
图1为本实用新型的结构示意图；图2为四象限传感器的工作原理图；图3为四象限硅光电池或四块普通光电池与光斑的位置示意图；图4为四象限光电池光斑位移图；图5为遮光筒入射角工作示意图；图6为电路部分的结构框图。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步详细说明；如图1、2、3、4、5、6所示，一种太阳能光方向检测传感器，包括底座1、光感外壳2及设于光感外壳2内部的四象限传感器3，光感外壳2设于底座1的内部，所述底座1顶部设置具有光斑孔41的遮光筒4，光斑孔41的中心与四象限传感器3的中心相对应；在底座1 的内部，还包括设于光感外壳2内的角度跟踪调节控制电路5，所述角度跟踪调节控制电路 5与四象限传感器3电连接。该角度跟踪调节控制电路5由采样电路、CPU、RS485通信电路、RS232通信电路和上位执行机组成；所述采样电路、RS485通信电路和RS232通信电路分别与CPU电连接；RS485通信电路和RS232通信电路分别与上位执行机电联接。角度跟踪调节控制电路5设于底座1的底部，四象限传感器3设于角度跟踪调节控制电路5的顶部。四象限传感器为四象限硅光电池或者选择四块普通光电池。底座1与遮光筒4之间设置有高度调节垫块6，高度调节垫块6通过连接螺钉7与底座1及遮光筒4固定连接。为调节入射光斑的大小，在遮光筒4的顶部安装具有光斑孔41搜孔径可变的端盖8，该端盖8 中心设置通孔81，该通孔81的孔径大小可以比光斑孔41大、小，也可以与光斑孔一致。本实用新型的工作原理是遮光筒4用来遮挡外部的太阳光，只留下上方一个光斑孔41 (或者是一块透镜)来接受太阳光线。太阳光照射到光筒内部的四象限硅光电池或者四块普通光电池上时为一个光斑，光斑在四象限电池上的位置不同则会引起四个象限上电池输出的不同，根据其不同情况，通过采样电路收集的电池输出电量，角度跟踪调节控制电路5控制执行机构运转。光电池的短路电流与其表面的光照能量成正比，而光照能量为其光功率和光照面积的乘积，则在光照面积和光功率密度有一个固定情况下，光电池的短路输出与其另一量成正比。一般光功率密度在短时间内可以看为固定值，则只需要控制光电池面上的光照面积即可得到不同的信号值，这就是光筒式传感器的工作原理。如图4所示，四象限光电池分为X轴、Y轴两个方向，当光线偏向后可以根据各电池上电流值之间关系得到实际偏差的距离和入射角。假设Y方向光斑为正中间，X方向光斑偏向了 X轴负向Δ X，光斑在Y轴左右的面积差为Δ S，光斑半径为R，总面积为S，各象限上电池电流值为1，2，3，4)，电流值之和为I。假设ΔΧ很小，则进行近似计算可以得到AS^ 2XRX ΔΧ (3-1)由于光功率密度是固定的，所以光电池的电流与其光照面积成正比，所以
权利要求1.一种太阳能光方向检测传感器，包括底座、光感外壳及设于光感外壳内部的四象限传感器，所述底座顶部设置具有光斑孔的遮光筒，光斑孔中心与四象限传感器的中心相对应；其特征在于还包括设于光感外壳内的角度跟踪调节控制电路，所述角度跟踪调节控制电路与四象限传感器电连接。
2.根据权利要求1所述的太阳能光方向检测传感器，其特征是所述角度跟踪调节控制电路由采样电路、CPU、RS485通信电路、RS232通信电路和上位执行机组 成；所述采样电路、RS485通信电路和RS232通信电路分别与CPU电连接；RS485通信电路和RS232通信电路分别与上位执行机电联接。
3.根据权利要求2所述的太阳能光方向检测传感器，其特征是所述角度跟踪调节控制电路设于底座底部，四象限传感器设于角度跟踪调节控制电路顶部。
4.根据权利要求3所述的太阳能光方向检测传感器，其特征是所述四象限传感器为四象限硅光电池。
5.根据权利要求3所述的太阳能光方向检测传感器，其特征是所述四象限传感器为四块普通光电池。
6.根据权利要求3、4或5所述的太阳能光方向检测传感器，其特征是所述底座与遮光筒之间设置有高度调节垫块，所述高度调节垫块通过连接螺钉与底座及遮光筒固定连接。
7.根据权利要求6所述的太阳能光方向检测传感器，其特征是所述遮光筒顶部设置具有光斑孔孔径可变的端盖。
专利摘要本实用新型公开了一种太阳能光方向检测传感器，包括底座、光感外壳及设于光感外壳内部的四象限传感器，所述底座顶部设置具有光斑孔的遮光筒，光斑孔中心与四象限传感器的中心相对应；其特征在于还包括设于光感外壳内的角度跟踪调节控制电路，所述角度跟踪调节控制电路与四象限传感器电连接。设置的角度跟踪调节控制电路与四象限传感器电连接，通过采样电路收集的信号传递给CPU，因其不同的电池输出电量，角度跟踪调节控制电路5根据实际的光线控制执行机构运转，实现了自动化跟踪，大大提高了精度及工作效率，提高了太阳能光伏的发电效率。
文档编号G01C1/00GK202195810SQ20112029853
公开日2012年4月18日 申请日期2011年8月17日 优先权日2011年8月17日
发明者孙国栋, 曲延滨, 李军远, 苗建 申请人:青岛哈工太阳能股份有限公司