专利名称：太阳光角双轴跟踪发射器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光电技术领域，属于太阳方位角跟踪装置，特别是太阳光角双轴跟踪发射器。
背景技术：
太阳能跟踪发射器能保持太阳能电池板随时正对太阳，让太阳光的光线随时垂直照射太阳能电池板，采用太阳能跟踪发射器能显著提高太阳能光伏组件的发电效率。目前，现有各种太阳方位角跟踪装置层出不穷，已完全具备智能跟踪的功能，尤其是智能化太阳方位角跟踪发射器能探测到的太阳方位角的精度也越来越高，但其成本价格也随之提高，制约了智能化太阳方位角跟踪器的普及和推广
实用新型内容
·本实用新型的目的在于提供一种太阳光角双轴跟踪发射器，结构合理、简单，成本低廉，有利于大范围推广和普及。本实用新型的目的是这样实现的一种太阳光角双轴跟踪发射器，由箱壳、S个聚光透镜、S个光电二极管、电路板和太阳光角信号处理发送器构成，太阳光角信号处理发送器由转换电路、A/D转换器、逻辑电路和信号发射器构成，在箱壳顶面设置着不透光平面状的顶面箱壁，在箱壳底面设置着平面状的底面箱壁，箱壳所具有的不透光的桶身周向箱壁位于顶面箱壁与底面箱壁之间，顶面箱壁与底面箱壁均呈圆形、排列在同条直线上且与其所在的该同条直线相垂直，在底面箱壁与顶面箱壁之间对应虚拟生成的对应连接底面箱壁、顶面箱壁各自圆形周边的圆柱面均位于桶身周向箱壁的内围或者与桶身周向箱壁形成的圆柱面相重合；桶身周向箱壁仅有的进光孔位于顶面箱壁的几何中心并穿透顶面箱壁，在位于桶身周向箱壁内的底面箱壁内壁面上固定设置着太阳光角信号处理发送器和电路板，S个光电二极管组成光电二极管阵列在底面箱壁所形成的圆形区域内排布固装在电路板上，光电二极管阵列具有M行朝横向沿直线排列的横向光电二极管组和L列朝纵向沿直线排列的纵向光电二极管组，横向光电二极管组中任意一行光电二极管朝横向沿直线排列的方向与纵向光电二极管组中任意一列光电二极管朝纵向沿直线排列的方向均相互垂直，构成每行横向光电二极管组的所有光电二极管其P极相互连接而形成横向光电二极管组的总P极且其N极相互连接而形成横向光电二极管组的总N极，构成每列纵向光电二极管组的所有光电二极管其P极相互连接而形成纵向光电二极管组的总P极且其N极相互连接而形成纵向光电二极管组的总N极，在箱壳内底部固装着能将经进光孔射入箱壳内的太阳光束聚集在某一光电二极管PN结上的S个聚光透镜，每个聚光透镜的内凹面对应朝向一个光电二极管，每个横向光电二极管组的总P极与总N极及每个纵向光电二极管组的总P极与总N极分别通过转换电路对应连接A/D转换器的模拟信号输入端，A/D转换器的数字信号输出端通过逻辑电路连接信号发射器的信号输入端口。本实用新型箱壳底部主要设置有光电二极管、(电压)转换电路、模/数转换器(A/D转换器)、逻辑电路、信号发射器等。当某个光电二极管有电压信号输出时，(电压)转换电路将该光电二极管输出的电压信号转换成0-5V标准电压信号，经模数转换器转换为数字信号，逻辑电路再将数字信号分别按该光电二极管对应的横、纵坐标值以计算得到太阳的东西向俯仰角、南北向俯仰角，然后通过信号发射器分别发射出去，光伏组件则配套信号接收与向日跟踪执行机构，即可实现太阳光角的跟踪功能。本实用新型结构合理、简单，成本低廉，有利于大范围推广和普及。
下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。图I为本实用新型总体剖视结构示意图；图2为本实用新型光电二极管在底面箱壁椭圆形区域内的排布位置示意图； 图3为本实用新型太阳光角信号处理发送器的连接结构示意图；图4为本实用新型的太阳光角检测原理示意图。
具体实施方式
一种太阳光角双轴跟踪发射器，如图I所示，由箱壳3、S个聚光透镜4、S个光电二极管5、电路板6和太阳光角信号处理发送器构成，太阳光角信号处理发送器由转换电路9、A/D转换器10、逻辑电路11和信号发射器12构成，在箱壳3顶面设置着不透光平面状的顶面箱壁1，在箱壳3底面设置着平面状的底面箱壁7，箱壳3所具有的不透光的桶身周向箱壁8位于顶面箱壁I与底面箱壁7之间，顶面箱壁I与底面箱壁7均呈圆形、排列在同条直线上且与其所在的该同条直线相垂直，在底面箱壁7与顶面箱壁I之间对应虚拟生成的对应连接底面箱壁7、顶面箱壁I各自圆形周边的圆柱面均位于桶身周向箱壁8的内围或者与桶身周向箱壁8形成的圆柱面相重合；桶身周向箱壁8仅有的进光孔2位于顶面箱壁I的几何中心并穿透顶面箱壁1，在位于桶身周向箱壁8内的底面箱壁7内壁面上固定设置着太阳光角信号处理发送器和电路板6，如图2(结合图I)所示，S个光电二极管5组成光电二极管阵列在底面箱壁7所形成的圆形区域内排布固装在电路板6上，光电二极管阵列具有M行朝横向沿直线排列的横向光电二极管组和L列朝纵向沿直线排列的纵向光电二极管组，横向光电二极管组中任意一行光电二极管5朝横向沿直线排列的方向与纵向光电二极管组中任意一列光电二极管5朝纵向沿直线排列的方向均相互垂直，如图3 (结合图I)所示，构成每行横向光电二极管组的所有光电二极管5其P极相互连接而形成横向光电二极管组的总P极且其N极相互连接而形成横向光电二极管组的总N极，构成每列纵向光电二极管组的所有光电二极管5其P极相互连接而形成纵向光电二极管组的总P极且其N极相互连接而形成纵向光电二极管组的总N极，如图I所示，在箱壳3内底部固装着能将经进光孔2射入箱壳3内的太阳光束聚集在某一光电二极管5PN结上的S个聚光透镜4，每个聚光透镜4的内凹面对应朝向一个光电二极管5,如图3所不,每个横向光电二极管组的总P极与总N极及每个纵向光电二极管组的总P极与总N极分别通过转换电路9对应连接A/D转换器10的模拟信号输入端，A/D转换器10的数字信号输出端通过逻辑电路11连接信号发射器12的信号输入端口。本实用新型的应用要求1、箱壳3桶身周向箱壁8、顶面箱壁I必须采用严格不透光材料；2、箱壳3顶部的进光孔2应尽可能地小，保证尽可能细的太阳光线入射到某一聚光透镜4上；3、为保证本实用新型只有在太阳升起至一定高度后才能启动，故需要设定一个初始启动入射角Φ ;4、本实用新型的高度H(顶面箱壁I距底面箱壁7的距离)和底面箱壁7的半径R、初始启动入射角Φ必须满足关系式H彡tancji*R;5、由于各季节太阳从东到西运行轨迹不尽相同，为了保证早晨初始太阳光线经进光孔2射入箱壳3底部后，能尽可能导通箱壳3底部圆形边缘的感光元件(某一光电二极管5)，应根据不同的季节对本实用新型箱壳3朝南北向倾斜放置，倾斜角度按实际情况由人工操作确定；6、光伏组件侧必须配置相应的信号接收和(双轴)日光跟踪执行机构。本实用新型的配装要求如图4所示(I)光伏组件的安装方式为南北向、东西向俯仰角双向可调；(2)箱壳3底部箱壁内壁面的二维轴线方向(东西向 、南北向)与光伏组件调节方向必须一致；(3)光伏组件跟踪执行机构必须配套无线信号接收装置，无线信号接收装置接收信号发射器12发出的组件转动角信号；(4)光伏组件的初始位置为与东西向X轴线垂直并与南北向I轴线平行；(5)设定当光伏组件(旋转机构)接收到东西方向、南北方向倾角调整信号后，由东向西、从北到南旋转为正旋转方向。本实用新型具有箱壳3 (桶状黑箱)、桶底(底面箱壁7)和桶顶(顶面箱壁I)，桶底(底面箱壁7)和桶顶(顶面箱壁I)均呈圆形，桶顶设置的足够小的小孔(进光孔2)可使得只有足够细的太阳光线才可射入箱壳3内，在箱壳3内最底部从上到下依次设置有信号处理电路层(电路板6、(电压)转换电路9、模/数转换器、逻辑电路11、(数字)信号发射器12等)、感光元件层(光电二极管5)和聚光玻璃层(聚光透镜4)。如图I、图2所示，光电二极管5呈点阵式分布，朝横向沿直线布置的每行所有光电二极管5相并联且朝纵向沿直线布置的每列所有光电二极管5相并联，相应形成横向、纵向条形区域，以箱壳3底部的圆心为平面坐标零点，每个横向、纵向条形区域分别对应代表唯一的横坐标值和纵坐标值，当某时刻太阳光透过光孔射入箱壳3底部,则将只有一个光电二极管5导通。如图4所示，当太阳光线在某时刻透过进光孔2射入箱壳3底部点C处，则所在点C处的光电二极管5导通，设点C横坐标为A，点C的纵坐标为B，可得进光孔2中心点D与点C横坐标及箱壳3底部圆心点O形成的角度a为a=土arctan (A0/D0)，注若点A在X轴正方向，则a取负值，若点A在X轴负方向，则a取正值，若将光伏组件调整至垂直于光线横轴分解线DA，则光伏组件与本实用新型垂直轴线的夹角为土(90-a)，同理，进光孔2所在的中心点D与点C纵坐标及箱壳3底部圆心点O形成的角度b为b=arctan(B0/D0)，若将光伏组件调整至垂直于光线横轴分解线DB，则光伏组件与本实用新型垂直轴线的夹角为(90-b)，若将光伏组件分别从南北方向、东西方向调整至与光线的分解线DB或分解线DA垂直，此时，光伏组件接收的光照最强。
权利要求1. 一种太阳光角双轴跟踪发射器，其特征在于由箱壳(3)、S个聚光透镜(4)、S个光电二极管(5)、电路板(6)和太阳光角信号处理发送器构成，太阳光角信号处理发送器由转换电路(9)、A/D转换器(10)、逻辑电路(11)和信号发射器(12)构成，在箱壳(3)顶面设置着不透光平面状的顶面箱壁(I)，在箱壳(3)底面设置着平面状的底面箱壁(7)，箱壳(3)所具有的不透光的桶身周向箱壁(8)位于顶面箱壁(I)与底面箱壁(7)之间，顶面箱壁(I)与底面箱壁(7)均呈圆形、排列在同条直线上且与其所在的该同条直线相垂直，在底面箱壁(7)与顶面箱壁(I)之间对应虚拟生成的对应连接底面箱壁(7)、顶面箱壁(I)各自圆形周边的圆柱面均位于桶身周向箱壁(8)的内围或者与桶身周向箱壁(8)形成的圆柱面相重合；桶身周向箱壁(8)仅有的进光孔(2)位于顶面箱壁(I)的几何中心并穿透顶面箱壁(I)，在位于桶身周向箱壁(8)内的底面箱壁(7)内壁面上固定设置着太阳光角信号处理发送器和电路板^)，S个光电二极管(5)组成光电二极管阵列在底面箱壁(7)所形成的圆形区域内排布固装在电路板(6)上，光电二极管阵列具有M行朝横向沿直线排列的横向光电二极管组和L列朝纵向沿直线排列的纵向光电二极管组，横向光电二极管组中任意一行光电二极管(5)朝横向沿直线排列的方向与纵向光电二极管组中任意一列光电二极管(5)朝纵向沿直线排列的方向均相互垂直，构成每行横向光电二极管组的所有光电二极管(5)其P极相互连接而形成横向光电二极管组的总P极且其N极相互连接而形成横向光电二极管组的总N极，构成每列纵向光电二极管组的所有光电二极管(5)其P极相互连接而形成纵向光电二极管组的总P极且其N极相互连接而形成纵向光电二极管组的总N极，在箱壳(3)内底部固装着能将经进光孔⑵射入箱壳(3)内的太阳光束聚集在某一光电二极管(5) PN结上的S个聚光透镜(4)，每个聚光透镜(4)的内凹面对应朝向一个光电二极管(5)，每个横向光电二极管组的总P极与总N极及每个纵向光电二极管组的总P极与总N极分别通过转换电路(9)对应连接A/D转换器(10)的模拟信号输入端，A/D转换器(10)的数字信号输出端通过逻辑电路(11)连接信号发射器(12)的信号输入端口。
专利摘要本实用新型公开了一种太阳光角双轴跟踪发射器，在箱壳顶面设置着不透光平面状的顶面箱壁，在箱壳底面设置着平面状的底面箱壁，顶面箱壁与底面箱壁均呈圆形；桶身周向箱壁仅有的进光孔位于顶面箱壁中心，在位于桶身周向箱壁内的底面箱壁内壁面上固定设置着太阳光角信号处理发送器和电路板，光电二极管在底面箱壁所形成的圆形区域内朝纵向、横向分别沿直线排布固装在电路板上，在箱壳内底部固装的每个聚光透镜其内凹面朝向一个光电二极管，每行朝横向排布的光电二极管相并联，每列朝纵向排布的光电二极管相并联，每行和每列的光电二极管P、N两级分别通过转换电路连接A/D转换器模拟信号输入端，A/D转换器数字信号输出端通过逻辑电路连接信号发射器信号输入端口。本实用新型结构合理、简单，成本低廉。
文档编号G05D3/00GK202694155SQ20122030534
公开日2013年1月23日 申请日期2012年6月27日 优先权日2012年6月27日
发明者李笑梅, 王涌, 李义岩 申请人:新疆电力公司电力科学研究院, 新疆电力建设调试所