一种基于光纤阵列的太阳跟踪装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于光纤阵列的太阳跟踪装置，由聚光透镜模块、光纤束、光敏三极管感光模块、可编程微控制单元以及导线组成。本发明与现有技术相比的优点：1.模块结构简单，由微型光纤紧密排列够成的光点捕捉装置取代由光敏三极管紧密排列构成的光点捕捉装置，减小了光点在相邻捕捉点之间变化的感应误差，使得微型光纤制作而成的光纤阵列可以捕捉到通过凸透镜后的太阳光点在光纤阵列上的微小移动，即可感知太阳在天空中的微小移动，提高装置的跟踪精度。2.光纤阵列模块由普通微小直径光纤排列组成，制作简单，成本低，用以替代高成本的四象限探测器，实现太阳光点在四象限中的精准坐标可输出，实现了太阳跟踪坐标化。3.可编程微控制单元可根据实际需要改变程序，满足不同的跟踪要求。4.运行维护费用较低。
【专利说明】
一种基于光纤阵列的太阳跟踪装置
技术领域
[0001]本发明属于太阳高精度跟踪技术领域，具体是一种基于光纤阵列的太阳跟踪装置。
【背景技术】
[0002]太阳能是取之不尽用之不竭的能源，对于太阳能的获取，目前比较成熟的技术有太阳能热发电技术和太阳能光伏发电技术。而对于太阳能光伏发电技术，目前迫切需要改善的是发电效率问题。提高太阳能光伏发电效率，需要从提高电池感光效应和提高光照强度两个方面着手。提高光伏发电中光照强度的主要方法是聚光，采用聚光发电的方式可以大大提高发电效率。聚光发电需要满足所聚太阳光点能时刻照射在光伏电池上，这样才能满足电池持续高效产生电能的需求。而现实当中有一些高精度的太阳跟踪装置，比如基于四象限探测器、四象限感光元件以及CMOS传感器的高精度太阳跟踪装置，价格都比较昂贵，维修费用高。本发明的基于光纤阵列的太阳跟踪装置，可以达到四象限探测器这类跟踪装置的同等跟踪精度，也可以实现光点在四个象限坐标的输出，整个装置结构简单，而且制作成本非常低廉。
【发明内容】
[0003]为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于光纤阵列的太阳跟踪装置，可以使用简单的结构满足高精度太阳跟踪的要求。
[0004]本发明解决上述技术问题的技术方案如下:
[0005]—种基于光纤阵列的太阳跟踪装置由聚光透镜模块、光纤束模块、光敏三极管感光模块、导线和可编程微控制模块组成。
[0006]1.各部件的结构:
[0007]1.1)所述聚光透镜模块由凸透镜、聚光筒、光纤束阵列、模块底座构成。
[0008]1.2)所述光纤束模块是由光纤束构成，它们排列成光纤束阵列模样。
[0009]1.3)所述光敏三极管感光模块包含有光敏三极管引线、光敏三极管、卡环、光敏三极管夹层、光纤夹层以及光纤束。
[0010]2.各部件的连接关系
[0011]所述聚光透镜模块与所述光纤束模块连接，并且保证光纤束排列成的光纤束阵列的中心位于所述聚光透镜模块中底座的正中心。所述聚光筒固定于模块底座上方，保证太阳光直射进聚光筒时，所述凸透镜聚集的光点落在光纤束阵列2-1的正中心。
[0012]所述光纤束模块中的光纤束与所述光敏三极管感光模块通过卡环连接，光敏三极管的电信号通过与之相连接的光敏三极管引线传送，同时光纤束与光敏三极管正对，保证光敏三极管充分感光。卡环在光敏三极管夹层中卡住不能移动。
[0013]光敏三极管引线与可编程微控制模块连接，连接方式采用通用的键盘扫描方式。
[0014]本发明与现有技术相比具有以下优点:
[0015]1.模块结构简单，由微型光纤紧密排列够的光点捕捉装置取代由光敏三极管紧密排列构成的光点捕捉装置，减小了光点在相邻捕捉点之间变化的感应误差，使得微型光纤制作而成的光纤阵列可以捕捉到通过凸透镜后的太阳光点在光纤阵列上的微小移动，即可感知太阳在天空中的微小移动，提高装置的跟踪精度。
[0016]2.光纤阵列模块由普通微小直径光纤排列组成，制作简单，成本低，用以替代高成本的四象限探测器，实现太阳光点在四象限中的精准坐标可输出，实现了太阳跟踪坐标化。
[0017]3.可编程微控制单元可根据实际需要改变程序，满足不同的跟踪要求。
[0018]4.运行维护费用较低。
【附图说明】
[0019]图1是本发明基于光纤阵列的太阳跟踪装置的结构示意图。
[0020]图中，聚光透镜模块I，光纤束模块2，光敏三极管感光模块3，导线4，可编程微控制模块5。
[0021]图2是本发明聚光透镜模块剖视结构示意图。
[0022]图中，凸透镜1-1、聚光筒1-2、光纤束阵列2-1、模块底座1-3。
[0023]图3是本发明光敏三极管感光模块内部结构示意图。
[0024]图中，光敏三极管引线3-1、光敏三极管3-2、卡环3-3、光敏三极管夹层3_4、光纤夹层3-5、光纤束2-2。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和具体实施对本发明作进一步说明。
[0026]本发明基于光纤阵列的太阳跟踪装置的结构如图1、图2和图3所示:
[0027]一种基于光纤阵列的太阳跟踪装置由聚光透镜模块1、光纤束模块2、光敏三极管感光模块3、导线4和可编程微控制模块5组成。
[0028]1.各部件的结构:
[0029]1.1)所述聚光透镜模块I由凸透镜1-1、聚光筒1-2、光纤束阵列2-1、模块底座1-3构成。
[0030]1.2)所述光纤束模块2是由光纤束2-2构成，它们排列成光纤束阵列2-1模样。
[0031]1.3)所述光敏三极管感光模块3包含有光敏三极管引线3-1、光敏三极管3-2、卡环3-3、光敏三极管夹层3-4、光纤夹层3-5以及光纤2-2。
[0032]2.各部件的连接关系
[0033]所述聚光透镜模块I与所述光纤束模块2连接，并且保证光纤束排列成的光纤束阵列2-1的中心位于所述聚光透镜模块I中底座1-3的正中心。所述聚光筒1-2固定于模块底座1-3上方，保证太阳光直射进聚光筒时，所述凸透镜1-1聚集的光点落在光纤束阵列2-1的正中心。
[0034]所述光纤束模块2中的光纤束2-2与所述光敏三极管感光模块3通过卡环3-3连接，光敏三极管(3-2)的电信号通过与之相连接的光敏三极管引线3-1传送，同时光纤束2-2与光敏三极管3-2正对，保证光敏三极管充分感光。卡环3-3在光敏三极管夹层3-4中卡住不能移动。
[0035]光敏三极管引线3-1与可编程微控制模块5连接，连接方式采用通用的键盘扫描方式。
[0036]本发明具体实施，步骤如下:
[0037]1.首先，要对图2中的光纤束阵列2-1进行象限划分，取光纤束阵列2-1正中心作为坐标点0，同时过这个点作出一个坐标系，将光纤阵列2-1划分为四个象限，并且给各个象限中光纤设定初始坐标值。然后将聚光透镜模块I安装在需要垂直跟踪太阳的装置上，使得当光点落在X轴下方时装置需要向Y轴正方向运动调整，当光点落在X轴上方时装置需要向Y轴负方向运动调整，当光点落在Y轴左方时装置需要向X轴正方向运动调整，当光点落在Y轴右方时装置需要向X轴负方向运动调整。
[0038]2.当太阳光透过凸透镜1-1聚光后，光点会落在光纤束阵列2-1上。若此时模块底座1-3垂直面向太阳，则光点会直接落在光纤束阵列2-1中心O上。当光点不在光纤束阵列2-1中心O点而处于任意其他光纤束阵列2-1头位置时，该光纤就将光引导到图3中光敏三极管3-2上，这样这个光敏三极管3-2将会导通，而其他光纤没有光使得其对应在图3中的光敏三极管不导通。
[0039]3.可编程微控制模块5通过键盘扫描的方式，不断扫描光敏三极管，判断光敏三极管对应光纤束阵列2-1导通的光敏三极管的行列位置，这样就能获取对应光纤束阵列2-1上接收到太阳光点的光纤行列位置，从而准确判断出太阳光相对于聚光透镜模块I的垂直度和偏移方位，通过控制相应的二维跟踪装置，根据相应的控制办法，可以使得聚光透镜模块所在的装置调整方位，重新垂直对准太阳。
【主权项】
1.一种基于光纤阵列的太阳跟踪装置，其特征在于，由聚光透镜模块(I)、光纤束模块(2)、光敏三极管感光模块(3)、导线(4)和可编程微控制模块(5)组成: 1)各部件的结构: 1.1)所述聚光透镜模块(I)由凸透镜(1-1)、聚光筒(1-2)、光纤束阵列(2-1)、模块底座(1-3)构成； 1.2)所述光纤束模块(2)是由数量充足的光纤束(2-2)构成，它们排列成光纤束阵列(2-1)模样； 1.3)所述光敏三极管感光模块(3)包含有光敏三极管引线(3-1)、光敏三极管(3-2)、卡环(3-3)、光敏三极管夹层(3-4)、光纤夹层(3-5)以及光纤束(2-2); 2)各部件的连接关系 所述聚光透镜模块(I)与所述光纤束模块(2)连接，并且保证光纤束排列成的光纤束阵列(2-1)的中心位于聚光透镜模块(I)中底座(1-3)的正中心;所述聚光筒(1-2)固定于模块底座(1-3)上方，保证太阳光直射进聚光筒时，凸透镜(1-1)聚集的光点落在光纤束阵列Ο-?) 的正中心； 所述光纤束模块(2)中的光纤束(2-2)与所述光敏三极管感光模块(3)通过卡环(3-3)连接，光敏三极管(3-2)的电信号通过与之相连接的光敏三极管引线(3-1)传送，同时光纤束(2-2)与光敏三极管(3-2)正对，保证光敏三极管充分感光。卡环(3-3)在光敏三极管夹层(3-4)中卡住不能移动； 光敏三极管引线(3-1)与所述可编程微控制模块(5)连接，连接方式采用通用的键盘扫描方式。
【文档编号】G05D3/12GK105929853SQ201610268291
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月27日
【发明人】李刚, 黄惠兰, 段欢, 杨航
【申请人】广西大学