专利名称：一种自供电跟踪太阳探测器的制作方法
技术领域：
本发明属于太阳能应用领域，具体涉及双轴、单轴自动跟踪PV发电系统、CPV发电 系统、太阳能热发电系统的跟踪控制系统中的跟踪太阳探测器。
背景技术：
目前，自动跟踪太阳能PV、CPV发电系统可提高的发电效率，太阳能热发电系统可 的降低发电成本。自动跟踪太阳能发电系统需要自动跟踪太阳，自动跟踪太阳技术有时间 控制法和光源探测控制法2种。时间控制法，受到电站地理位置和太阳运动非线性的影响， 跟踪精度不高，调试复杂，一般用于单轴自动跟踪太阳能发电系统。光源探测控制法不受电 站地理位置和太阳运动非线性的影响，调试简单，一般用于跟踪精度要求高的自动跟踪CPV 发电系统。光源探测控制法的关键部件是跟踪太阳探测器。跟踪太阳探测器的性能直接影 响跟踪精度和可靠性。目前流行的跟踪太阳探测器一般是由4个光敏元件分布在与太阳入射光垂直平 面的4个象限中，4个象限的原点设有与平面垂直的遮光柱，4个光敏元件受到遮光柱阴影 的遮挡来感知太阳的偏移，并产生偏移信号。这种跟踪太阳探测器的缺点是4个象限的光 敏元件需要精密电源驱动，电源始终加在4个光敏元件上，电源电压与天空的亮度无关，易 受散射光的影响，在散射光较强时跟踪精度降低。另外，在阴雨天、夜间电源的加载影响光 敏元件的寿命，并浪费了光敏元件驱动功。
发明内容
为了减小散射光的影响，阴雨天减小驱动光敏元件电源电压、夜间驱动电源自动 消失提高光敏元件的寿命和减小光敏元件驱动功。本发明提供了一种自供电跟踪太阳探测 器，该自供电跟踪太阳探测器采用安装在4个光敏元件受到遮光柱顶部的太阳电池驱动光 敏元件，驱动光敏元件的电压随天空亮度改变，天空亮度低时驱动电压低，这可以减小散射 光的影响，提高跟踪精度。阴雨天驱动光敏元件的电压很小，夜间电压为零，光敏元件不工 作，这就延长了光敏元件的寿命。该自供电跟踪太阳探测器具有跟踪精度高，探测角度大、 结构简单、体积小，造价低、工作可靠的特点。本发明的自供电跟踪太阳探测器采用4个光敏电阻分布在与太阳入射光垂直平 面的4个象限中，4个象限中的原点设置一个一定高度的方形遮光柱，方形遮光柱垂直于平 面。遮光柱高跟踪精度高，但受散射光影响大。遮光柱底部的4个边分布在4象限中，沿着 遮光柱底部的4个边的外侧的平面设有4个长方形透过平面的槽，在平面另一侧对应4个 长方形的槽设有4个光敏电阻。遮光柱以太阳入射光垂直平面的4个象限圆点为中心分成 4个测光区域，4个光敏电阻分布在4个测光区域中。4个测光区域与南北、东西方向对应， 4个光敏电阻分别探测太阳南北、东西移动的分量，南北移动分量与太阳的仰角对应，东西 移动分量与太阳的方位角对应。当遮光柱的轴线指向太阳时，遮光柱底部的4个边没有阴 影，4个光敏电阻不被遮光柱遮挡，太阳光直接照射在4个光敏电阻上，4个光敏电阻上构成
3的仰角和方位角检测电路输出为零，可使跟踪系统不动。当遮光柱的轴线没有指向太阳时， 4个光敏电阻有1-2个被遮光柱的阴影遮挡，4个光敏电阻上构成的仰角和方位角检测电路 输出不为零，输出正或负的仰角和方位角偏差信号，偏差信号可使跟踪系统相应的运动，使 遮光柱的轴线指向太阳后停止。在遮光柱的顶部装有两片太阳电池，两片太阳电池的面积 小于遮光柱顶部的面积，两片太阳电池分别给南北和东西的光敏电阻供电，电压随天空亮 度改变，天空亮度低时驱动电压低，这可以减小散射光的影响，提高跟踪精度。阴雨天驱动 光敏元件的电压很小，夜间电压为零，光敏元件不工作，这就延长了光敏元件的寿命。构成本发明的自供电跟踪太阳探测器的遮光柱垂直安装在一个底座上，遮光柱位 于底座的中心，底座被遮光柱隔成4个区域，在4个区域靠近遮光柱与底座的交线中心处开 有4个小长方槽形成4个导光孔，在底座的背面4个小长方槽处对应4个光敏电阻，太阳光 可透过4个小长方槽照射到4个光敏电阻上，4个光敏电阻和构成仰角和方位角检测电路的 电阻安装在底座的背面的电路板上，4个光敏电阻和4个电阻构成仰角和方位角检测电路， 遮光柱的顶部装有两片太阳电池，太阳电池分别给仰角和方位角检测电路供电。遮光柱、电 路板、安装在底座上形成一体，构成本发明的自供电跟踪太阳探测器。
下面结合附图对本发明进一步说明。图1是本发明自供电跟踪太阳探测器的结构图。图2是图1的俯视图。图3是安装4个光敏电阻和构成仰角和方位角检测电路的电阻的电路板图。图4是构成仰角和方位角检测电路原理图。在图中1.是遮光柱，2.是安装遮光柱、电路板的底座，3.是安装光敏电阻和检测 电路的电路板，4.是将电路板固定在底座上的固定柱，5.是电路板固定孔，F1.是检测西方 向光敏电阻的导光孔，F2.是检测东方向光敏电阻的导光孔，F3.是检测北方向光敏电阻的 导光孔，F4.是检测南方向光敏电阻的导光孔，GM1.是检测西方向光敏电阻，GM2.是检测东 方向光敏电阻，GM3.是检测北方向光敏电阻，GM4.是检测南方向光敏电阻，R1.是连接GM1 的电阻，R2.是连接GM2的电阻，R3.是连接GM3的电阻，R4.是连接GM4的电阻，PV1.是检 测电路GM1、GM2、Rl、R2的工作电源太阳电池片，PV2.是检测电路GM3、GM4、R3、R4的工作 电源太阳电池片，A VI是检测跟踪太阳方位角误差的输出信号，A V2是检测跟踪太阳仰角 误差的输出信号。
具体实施例方式在图1实现本发明自供电跟踪太阳探测器的结构图中，遮光柱1垂直安装在底座 2上，遮光柱1的轴线位于底座2的中心，底座2被遮光柱1隔成4个区域，在4个区域靠 近遮光柱1底部边缘中心处开有4个检测西、东、北、南4方向光敏电阻GM1、GM2、GM3、GM4 的导光孔小孔F1、F2、F3、F4，在底座2的背面4个小孔F1、F2、F3、F4处对应4个光敏电阻 GM1、GM2、GM3、GM4，4个光敏电阻和构成仰角和方位角检测电路的电阻Rl、R2、R3、R4安装 在底座2的背面的电路板3上，电路板3经固定孔5固定在底座2的固定柱4上。4个光 敏电阻和4个电阻构成方位角和仰角检测电路。两片太阳电池PV1和PV2固定在遮光柱1的顶上。遮光柱1、电路板3安装在底座2上形成一体，构成本发明的自供电跟踪太阳探测器。在图2本发明自供电跟踪太阳探测器的结构图的俯视图中，进一步清楚的描述了 遮光柱1，底座2，导光孔小孔F1、F2、F3、F4，两片太阳电池PV1和PV2在本发明自供电跟踪 太阳探测器的排列结构(对着太阳的面)。在图3安装4个光敏电阻和构成仰角和方位角检测电路的电阻的电路板图中，进 一步的描述了光敏电阻GM1、GM2、GM3、GM4和构成仰角和方位角检测电路的电阻R1、R2、R3、 R4在电路板3上的排列位置。在图4构成仰角和方位角检测电路原理图中，光敏电阻GM1、GM2和电阻Rl、R2构 成方位角检测电路，太阳电池PV1给6111、6112、1 1、1 2构成方位角检测电路供电，A VI是检 测跟踪太阳方位角误差的输出信号，当A VI为零时方位角无偏差信号，当A VI为正时方位 角为正偏差信号，当AV1为负时方位角为负偏差信号。光敏电阻GM3、GM4和电阻R3、R4构 成仰角检测电路，太阳电池PV2给GM3、GM4、R3、R4构成仰角角检测电路供电，A V2是检测 跟踪太阳仰角误差的输出信号，当A V2为零时仰角无偏差信号，当A V2为正时仰角为正偏 差信号，当AV2为负时仰角为负偏差信号。本发明跟踪太阳探测器的探测的误差输出信号A VI和A V2经相关控制电路(控 制电路不属于本发明的描述)控制仰角跟踪机械减速器的驱动电机和方位角跟踪机械减 速器的驱动电机跟踪太阳。仰角跟踪机械减速器和驱动电机、方位角跟踪机械减速器和驱 动电机带动太阳能平板或聚光发电组件跟踪太阳，可实现双轴自动跟踪太阳能发电或聚光 发电系统。
权利要求
1.一种自供电跟踪太阳探测器，可用于双轴自动跟踪太阳能PV发电系统、CPV发电系 统和太阳能热发电系统中的自动跟踪控制系统的跟踪太阳探测器，其特征是一个遮光柱 垂直安装在一个底座上，遮光柱位于底座的中心，底座被遮光柱隔成4个区域，在4个区域 靠近遮光柱与底座的交线中心处开有4个小长方槽形成4个导光孔，在底座的背面4个小 长方槽处对应4个光敏电阻，太阳光可透过4个小长方槽照射到4个光敏电阻上，4个光敏 电阻和构成仰角和方位角检测电路的电阻安装在底座的背面的电路板上，4个光敏电阻和 4个电阻构成仰角和方位角检测电路，遮光柱的顶部装有两片太阳电池，太阳电池分别给仰 角和方位角检测电路供电。遮光柱、电路板、安装在底座上形成一体，构成本发明的自供电 跟踪太阳探测器。该自供电跟踪太阳探测器的仰角和方位角检测电路由2片太阳电池供 电，电压随天空亮度改变，天空亮度低时驱动电压低，这可以减小散射光的影响，提高跟踪 精度。阴雨天驱动光敏元件的电压很小，夜间电压为零，光敏元件不工作，这就延长了光敏 元件的寿命。
2.根据权利要求1所述的一种自供电跟踪太阳探测器，其特征是遮光柱1垂直安装 在底座2上，遮光柱1的轴线位于底座2的中心，底座2被遮光柱1隔成4个区域，在4个区 域靠近遮光柱1底部边缘中心处开有4个检测西、东、北、南4方向光敏电阻GM1、GM2、GM3、 GM4的导光孔小孔Fl、F2、F3、F4，在底座2的背面4个小孔Fl、F2、F3、F4处对应4个光敏 电阻GM1、GM2、GM3、GM4，4个光敏电阻和构成方位角和仰角检测电路的电阻Rl、R2、R3、R4 安装在底座2的背面的电路板3上，电路板3经固定孔5固定在底座2的固定柱4上。4个 光敏电阻和4个电阻构成仰角和方位角检测电路。两片太阳电池PVl和PV2固定在遮光柱 1的顶上。遮光柱1、电路板3安装在底座2上形成一体，构成本发明的自供电跟踪太阳探 测器。
全文摘要
本发明提供了一种自供电跟踪太阳探测器，构成本发明的自供电跟踪太阳探测器的遮光柱垂直安装在一个底座上，遮光柱位于底座的中心，底座被遮光柱隔成4个区域，在4个区域靠近遮光柱与底座的交线中心处开有4个小长方槽形成4个导光孔，在底座的背面4个小长方槽处对应4个光敏电阻，太阳光可透过4个小长方槽照射到4个光敏电阻上，4个光敏电阻和构成仰角和方位角检测电路的电阻安装在底座的背面的电路板上，4个光敏电阻和4个电阻构成仰角和方位角检测电路，遮光柱的顶部装有两片太阳电池，太阳电池分别给仰角和方位角检测电路供电。遮光柱、电路板、安装在底座上形成一体，构成本发明的自供电跟踪太阳探测器。该自供电跟踪太阳探测器的仰角和方位角检测电路由2片太阳电池供电，电压随天空亮度改变，天空亮度低时驱动电压低，这可以减小散射光的影响，提高跟踪精度。阴雨天驱动光敏元件的电压很小，夜间电压为零，光敏元件不工作，这就延长了光敏元件的寿命。
文档编号G01C1/00GK101997450SQ20091016337
公开日2011年3月30日 申请日期2009年8月13日 优先权日2009年8月13日
发明者孙迎光 申请人:无锡昊阳新能源科技有限公司