一种利用光强度传感器的太阳方向检测装置的制造方法

文档序号:10247209阅读:338来源:国知局
一种利用光强度传感器的太阳方向检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种利用光强度传感器的太阳方向检测装置,属于光电检测技术领域和太阳能利用技术领域。
【背景技术】
[0002]太阳能是取之不尽用之不竭的一种能源,成为解决未来能源危机的一种重要途径。通过测量得到实时太阳方向检测装置,实现太阳自动追踪,成为重要的任务。然而目前已有的太阳方向检测装置体积大,成本高,技术复杂度高,不能投入到家庭等中小型光伏设备应用场合。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的就是针对现有技术的不足,提供一种简单方便,成本低廉,利用光强度传感器的太阳方向检测装置自动跟踪方法,并提供相应的太阳方向检测装置。
[0004]本实用新型是利用多片光强度传感器,按照正六棱柱的空间几何位置放置,通过嵌入式控制芯片读取各面光强度传感器的感测数值,再按照利用了空间向量数学关系的方位角检测算法,计算出实时的太阳水平角和高度角。具体包括以下步骤:
[0005]( I)当太阳光照强度足够时,使得光伏供电模块产生足够的电功率驱动系统工作,之后系统开始检测太阳方向检测装置角。
[0006](2)系统工作后,通过地磁传感器的读数,计算出检测装置与地磁北极的放置偏角。
[0007](3)系统工作后,通过计算各面光强度传感器测得光强度的均值、方差等参数判断天气情况是否晴朗。如果不是晴天就无需计算太阳方向检测装置角,判定是晴天再计算太阳方向检测装置角。
[0008](4)在晴朗的光照环境下,嵌入式控制芯片根据各面的光强度强弱分布,判断侧壁上出被直射的光强度传感器是哪几个,落在阴影面的光强度传感器是哪几个,判断太阳光线水平角的大致区间。用落在阴影面的传感器读取的数值计算出环境光线的强度,再对各面上不同传感器的数值进行差分处理,减少环境光线的干扰。
[0009](5)然后利用正交分解和余弦定理等数学处理方法,通过光强度先计算出太阳光线的水平角,再利用数学模型计算假想的垂直于水平角的侧壁面上的光强度,再利用计算出的假想的构造面的光强度数值和顶面传感器读取的数值计算出太阳光线的高度角。
[0010](6)通过无线蓝牙通信方式,检测系统可以和其他设备相连工作,如与光伏板机械转动设备相连,组成光伏追踪系统,提高太阳能发电效率。
[0011]为了解决太阳方向检测装置检测的问题,通过上述方法,实用新型了一种利用光强度传感器的太阳方向检测装置:包括中空的凸型的基座,所述基座的上部分为中空正六棱柱,下部分为圆柱形,所述基座的外侧壁设有LCD显示屏,所述基座的内部分别设有嵌入式控制芯、蓝牙通信芯片、地磁传感器模块,所述基座的外部设有光伏供电模块,所述基座上部分正六棱柱的六个侧面和顶面上分别设有光强度传感器。
[0012]所述蓝牙通信芯片通过导线与嵌入式控制芯片串口相连。
[0013]所述地磁传感器模块通过导线与嵌入式控制芯片IIC通道相连。
[0014]所述光伏供电模块通过导线与嵌入式控制芯片电源接口相连。
[0015]所述IXD显示屏通过导线与嵌入式控制芯片通用IO端口相连。
[0016]所述光强度传感器通过导线与嵌入式控制芯片IIC通道相连。
[0017]相邻的两个所述光强度传感器在水平面上呈120°角,顶面的传感器与设置在侧面的光强度传感器垂直,所述嵌入式控制芯片读取光强度传感器的读数,并根据强度关系计算出太阳方向角。
[0018]本实用新型与现有技术相比有以下优点:
[0019]1、用光伏板自行供电,一举两得,既避免了检测系统对外在电力的依赖,又避免在日照不足的阴天等无需检测的情况下进行无效工作,浪费能源。
[0020]2、无需机械装置转动测量装置本身,实现静态测量,简化了设计和生产的复杂度,而且方便使用。
[0021]3、同时测量太阳的水平角和高度角,用静态测量方法实现了传统双轴运动跟踪系统才能实现的测量。
[0022]4、通过独特的几何构型,使系统的测量误差波动范围与太阳角度变化范围始终成收敛关系,降低了系统误差。
[0023]5、检测装置完全不需要人工设置和干预,内设的地磁传感器可以自动检测传感器放置的偏角,将检测装置检测到的相对太阳方向检测装置角加上放置偏角得到准确的绝对地理坐标下的太阳方向检测装置角,无需人工修正对齐检测装置的放置朝向。
[0024]下面通过附图和实施例,对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0025]图I为本实用新型的透视图;
[0026]图2为太阳方向检测装置的系统原理框图;
[0027]附图标记说明:
[0028]I—基座;2—光强度传感器;
[0〇29]3一嵌入式控制芯片; 4一蓝牙通彳目芯片;
[0030]5一光伏供电模块;6—IXD显不屏;
[0031 ]7—地磁传感器。
【具体实施方式】
[0032]如图I所示,一种用于太阳方向检测装置自动检测装置,包括正多边形基座1、光强度传感器2(型号:GY-30)、嵌入式控制芯片3(型号:cortex-M3 STM32)、蓝牙通信芯片4(型号:蓝牙模块HC-06)、光伏供电模块5、LCD显示屏(型号:LCD12864)6、地磁传感器7(型号:MAG3110)o
[0033](I)当光伏模块5接收到太阳光线照射强度足够时,将给整个检测系统提供工作所需的电能。系统开始工作。这样的实用新型不仅节能,而且保证了系统的工作效率,不会在无需检测的环境中浪费电力。
[0034](2)系统开始工作后,嵌入式控制芯片3通过IIC总线通信,读取基座I上每个面的光强度传感器2,通过各个侧壁上光强度传感器2的读数大小关系,判断出太阳水平角的大概方位。
[0035](3)将侧壁上光强度传感器2读取的数值用正交分解的方法,把每个面光强度等效在东西轴向和南北轴向上,再把相对面的光强度做差分,消除环境光影响。然后用余弦定理通过计算出的东西和南北轴向的等效光强度算出太阳水平方位角。
[0036](4)通过求出的水平角和东西和南北轴向的等效光强度,计算出假想水平正对面的等效光强度,读取顶面光强度传感器2的读数,通过余弦定理计算出太阳高度角。
[0037](5)嵌入式控制芯片3将算出的太阳水平角和高度角通过蓝牙模块4发送给其他设备。
[0038]综上所述,本实用新型实施例的所提供的太阳方向检测装置检测方案有以下有益效果:
[0039]1、所提供的太阳方向检测装置检测方案和系统成本低廉,结构简单,易于推广普及。
[0040]2、智能化程度高,使用操作便捷。只要将太阳方向检测装置放置在水平地面,直接暴露在阳光直射下即可,无需人工干预设置。
[0041]3、所提供的太阳方向检测装置体积小巧玲珑,无需外接电源,尤其适合家庭户外的工作环境,可以很好的为小型太阳追踪光伏系统实现太阳方向检测装置实时检测。
[0042]以上所述,仅是本实用新型的较佳实施例,并非对本实用新型作任何限制,凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化,均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
【主权项】
1.一种利用光强度传感器的太阳方向检测装置,其特征在于:包括中空的凸型的基座,所述基座的上部分为中空正六棱柱,下部分为圆柱形,所述基座的外侧壁设有LCD显示屏,所述基座的内部分别设有嵌入式控制芯、蓝牙通信芯片、地磁传感器模块,所述基座的外部设有光伏供电模块,所述基座上部分正六棱柱的六个侧面和顶面上分别设有光强度传感器。2.根据权利要求I所述的太阳方向检测装置,其特征在于:所述蓝牙通信芯片通过导线与嵌入式控制芯片串口相连。3.根据权利要求I所述的太阳方向检测装置,其特征在于:所述地磁传感器模块通过导线与嵌入式控制芯片IIC通道相连。4.根据权利要求I所述的太阳方向检测装置,其特征在于:所述光伏供电模块通过导线与嵌入式控制芯片电源接口相连。5.根据权利要求I所述的太阳方向检测装置,其特征在于:所述LCD显示屏通过导线与嵌入式控制芯片通用IO端口相连。6.根据权利要求I所述的太阳方向检测装置,其特征在于:所述光强度传感器通过导线与嵌入式控制芯片IIC通道相连。7.根据权利要求I?6任一项要求所述的太阳方向检测装置,其特征在于:相邻的两个所述光强度传感器在水平面上呈120°角,顶面的传感器与设置在侧面的光强度传感器垂直,所述嵌入式控制芯片读取光强度传感器的读数,并根据强度关系计算出太阳方向角。
【专利摘要】本实用新型是利用多片光强度传感器,按照正六棱柱的空间几何位置放置,通过嵌入式控制芯片读取各面光强度传感器的感测数值,再按照利用了空间向量数学关系的方位角检测算法,计算出实时的太阳水平角和高度角,实现静态测量,简化了设计和生产的复杂度,而且方便使用,降低了系统误差。
【IPC分类】G05D3/12
【公开号】CN205158147
【申请号】CN201520992199
【发明人】姜琴, 扈健玮, 岑荣滢
【申请人】青岛工学院
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月4日
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