高精度阳光跟踪传感器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及太阳能应用领域，特别涉及一种高精度阳光跟踪传感器，该传感器壳体顶部的透光面板的中央设有遮光膜，壳体底部的电路板的中央设有方形阴影区，遮光膜投影于方形阴影区，方形阴影区的四边线中部各贴装中心与四边线重合的光敏管Ⅰ、光敏管Ⅱ、光敏管Ⅲ、光敏管Ⅳ，各光敏管与电压比较器组成工作电路，工作电路包括方位跟踪控制电路与高度跟踪控制电路。本发明结构简单、成本低廉、跟踪精度可小于±0.05度，截面小，与反光镜集热器三点一线遮光少，特别适用于定日镜的阳光跟踪。
【专利说明】
高精度阳光跟踪传感器
技术领域
[0001]本发明涉及太阳能应用领域，特别涉及一种高精度阳光跟踪传感器。
【背景技术】
[0002]因地球目前可利用能源越来越少，而太阳能是一个取之不尽用之不竭的能源，太阳能作为清洁、无污染的新能源，近年来以受到广泛的关注和使用，阳光跟踪可提高太阳能利用率40%，为了进一步提高太阳能利用率，第三代聚光光伏电池问世，这一技术的应用，对阳光的跟踪精度要求达到±0.1°，而光热发电的定日镜对太阳反射光的跟踪精度要求更高，目前现有的技术方案有“GPS定位”和一般的“四象限光电式”，GPS定位不仅系统成本高而且因大气对光线的折射而影响跟踪不精确。一般的“四象限光电式”跟踪精度也不可能满足该要求。
【发明内容】
[0003]为克服现有技术的不足，本发明提供一种高精度阳光跟踪传感器。本发明为实现上述目的所采用的技术方案是:高精度阳光跟踪传感器，其特征是:壳体顶部的透光面板的中央设有遮光膜，壳体底部的电路板的中央设有方形阴影区，遮光膜投影于方形阴影区，方形阴影区的四边线中部各贴装中心与四边线重合的光敏管1、光敏管π、光敏管m、光敏管IV，各光敏管与电压比较器组成工作电路，工作电路包括方位跟踪控制电路与高度跟踪控制电路。
[0004]所述方位跟踪控制电路包括光敏管I的负极与光敏管Π的正极连接，光敏管I同时与电压比较器I的“+”输入端和电压比较器Π的“输入端连接，光敏管I的集电极接Vcc，光敏管Π的发射极接GND，由电阻1、电阻Π、电阻m串联组成的分压电路跨接于Vcc和GND之间，分压电路上的分压点I接电压比较器I的输入端，分压电路上的下分压点Π接电压比较器π的“+”输入端，电压比较器I的输出端1、电压比较器Π的输出端Π作为方位跟踪控制信号输出端。
[0005]所述高度跟踪控制电路中的光敏管m、光敏管IV、电压比较器m、电压比较器ιν的连接位置关系分别对应方位跟踪控制电路中的光敏管1、光敏管Π、电压比较器1、电压比较器π，高度跟踪控制信号由输出端m、输出端IV输出。
[0006]所述各光敏管的晶片半径和该光敏管表面到透光面板表面的距离共同决定跟踪精度，跟踪精度用三角函数公式表示为:tana = χ/γ，其中:a-跟踪精度，X-光敏管的晶片半径，Y-光敏管表面到透光面板表面的距离。
[0007]所述壳体为长条形管状，壳体靠近端部的上、下两端分别加工有径向凹槽、径向凹槽，遮光膜为在透光面板的中央涂覆的一层方形遮光膜，透光面板的上端部用金属圈和硅橡胶与壳体固定密封;圆形的电路板安装在壳体的下端，底座插入壳体，并用硅橡胶固定密封，电路板的引出线通过底座上的防水插座引出，底座设有3个固定脚，分别用螺栓经弹簧固定于光伏板或定日镜的固定架上。
[0008]所述壳体材质为不锈钢或深色透光玻璃。
[0009]所述各光敏管的尺寸小于或等于0805封装尺寸。
[0010]本发明结构简单、成本低廉、跟踪精度可小于±0.05度，截面小，与反光镜集热器三点一线遮光少，特别适用于定日镜的阳光跟踪。
【附图说明】
[0011]图1是本发明的剖视图；
[0012]图2是图1的俯视图；
[0013]图3是本发明电路板上光敏管的位置排列图；
[0014]图4是光敏管晶片半径及光敏管晶片到透光面板的距离视图；
[0015]图5是本发明的工作电路图。
【具体实施方式】
[0016]以下结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不限于具体实施例。
[0017]实施例1
[0018]如图1-图5所示的高精度阳光跟踪传感器，壳体4顶部的透光面板2的中央设有遮光膜2-1，壳体4底部的电路板I的中央设有方形阴影区1-1，遮光膜2-1投影于方形阴影区1-1，方形阴影区1-1的四边线中部各贴装中心与四边线重合的光敏管IU1、光敏管IIU2、光敏管mU3、光敏管IVU4，各光敏管与电压比较器组成工作电路，工作电路包括方位跟踪控制电路与高度跟踪控制电路。
[0019]所述方位跟踪控制电路包括光敏管IUl的负极与光敏管IIU2的正极连接，光敏管IUl同时与电压比较器IVJl的“+”输入端和电压比较器Π VJ2的输入端连接，光敏管IUl的集电极接Vcc，光敏管Π U2的发射极接GND，由电阻IRl、电阻Π R2、电阻IIIR3串联组成的分压电路跨接于Vcc和GND之间，分压电路上的分压点Ia接电压比较器IVJl的输入端，分压电路上的下分压点IIb接电压比较器IIVJ2的“+”输入端，电压比较器IVJl的输出端IJ1、电压比较器Π VJ2的输出端Π J2作为方位跟踪控制信号输出端。
[0020]所述高度跟踪控制电路中的光敏管mU3、光敏管IVU4、电压比较器mvj3、电压比较器IVVJ4的连接位置关系分别对应方位跟踪控制电路中的光敏管IUl、光敏管Π U2、电压比较器IVJ1、电压比较器Π VJ2，高度跟踪控制信号由输出端m Wl、输出端IVW2输出。
[0021]所述各光敏管的晶片半径X和该光敏管表面到透光面板2表面的距离Y共同决定跟踪精度α，跟踪精度α用三角函数公式表示为:tana = X/Y，设晶片半径X = 0.2mm,Y= 120mm，则tana = 0.0017，即知a = 0.01°。
[0022]所述壳体4为长条形管状的不锈钢，壳体4靠近端部的上、下两端分别加工有径向凹槽4-1、径向凹槽4-2，遮光膜2-1为在透光面板2的中央涂覆的一层方形遮光膜，透光面板2的上端部用金属圈3和硅橡胶与壳体4固定密封;圆形的电路板I安装在壳体4的下端，底座6插入壳体4，并用硅橡胶固定密封，电路板I的引出线通过底座6上的防水插座7引出，底座6设有3个固定脚8，分别用螺栓经弹簧固定于光伏板。
[0023]实施例2
[0024]本实施例中所述的高精度阳光跟踪传感器各部分结构与连接关系均与实施例1中相同，不同的技术参数为:壳体4材质为深色透光玻璃;固定脚8固定于定日镜的固定架上。
[0025]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征，本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述的实施例和说明书描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书和等效物界定。
【主权项】
1.高精度阳光跟踪传感器，其特征是:壳体(4)顶部的透光面板(2)的中央设有遮光膜(2-1)，壳体(4)底部的电路板(I)的中央设有方形阴影区(1-1)，遮光膜(2-1)投影于方形阴影区(1-1)，方形阴影区(1-1)的四边线中部各贴装中心与四边线重合的光敏管I(U1)、光敏管n(U2)、光敏管m(U3)、光敏管IV(U4)，各光敏管与电压比较器组成工作电路，工作电路包括方位跟踪控制电路与高度跟踪控制电路。2.根据权利要求1所述的高精度阳光跟踪传感器，其特征是:所述方位跟踪控制电路包括光敏管I (Ul)的负极与光敏管Π (U2)的正极连接，光敏管I (Ul)同时与电压比较器I (VJl)的“+”输入端和电压比较器n(VJ2)的输入端连接，光敏管I(Ul)的集电极接Vcc，光敏管Π (U2)的发射极接GND，由电阻I (Rl)、电阻Π (R2)、电阻ΙΠ (R3)串联组成的分压电路跨接于Vcc和GND之间，分压电路上的分压点1(a)接电压比较器I(VJl)的输入端，分压电路上的下分压点n(b)接电压比较器n(VJ2)的“+”输入端，电压比较器I(VJl)的输出端I(J1)、电压比较器Π (VJ2)的输出端Π (J2)作为方位跟踪控制信号输出端。3.根据权利要求1所述的高精度阳光跟踪传感器，其特征是:所述高度跟踪控制电路中的光敏管m (U3)、光敏管IV(U4)、电压比较器m (VJ3)、电压比较器IV(VJ4)的连接位置关系分别对应方位跟踪控制电路中的光敏管I (Ul)、光敏管Π (U2)、电压比较器I (VJl)、电压比较器Π (VJ2)，高度跟踪控制信号由输出端m (Wl)、输出端IV (W2)输出。4.根据权利要求1至3任一所述的高精度阳光跟踪传感器，其特征是:所述各光敏管的晶片半径(X)和该光敏管表面到透光面板(2)表面的距离(Y)共同决定跟踪精度(α)，跟踪精度(α)用三角函数公式表示为:tana = X/Y。5.根据权利要求1至3任一所述的高精度阳光跟踪传感器，其特征是:所述壳体(4)为长条形管状，壳体(4)靠近端部的上、下两端分别加工有径向凹槽(4-1)、径向凹槽(4-2)，遮光膜(2-1)为在透光面板(2)的中央涂覆的一层方形遮光膜，透光面板(2)的上端部用金属圈(3)和硅橡胶与壳体(4)固定密封;圆形的电路板(I)安装在壳体(4)的下端，底座(6)插入壳体(4)，并用硅橡胶固定密封，电路板(I)的引出线通过底座(6)上的防水插座(7)引出，底座(6)设有3个固定脚(8)，分别用螺栓经弹簧固定于光伏板或定日镜的固定架上。6.根据权利要求5所述的高精度阳光跟踪传感器，其特征是:所述壳体(4)材质为不锈钢或深色透光玻璃。7.根据权利要求1至3任一所述的高精度阳光跟踪传感器，其特征是:所述各光敏管的尺寸小于或等于0805封装尺寸。
【文档编号】G05D3/12GK105843261SQ201610431628
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年6月15日
【发明人】李强, 蔡福海
【申请人】大连理工高邮研究院有限公司