专利名称：自供电太阳光跟踪传感器装置的制作方法
技术领域：
自供电太阳光跟踪传感器装置技术领域[0001]本实用新型属于太阳能应用领域，特别涉及一种自供电太阳光跟踪传感器装置， 尤其是一种跟踪系统在稳定状态时，整个跟踪系统为O功耗，最大限度地提高太阳能光伏系统效率，适用于太阳能光伏发电系统、太阳灶、太阳能热水器等二维跟踪控制。
背景技术：
[0002]在众多的相关设计中，目的都是为了控制太阳能电池板能够跟随太阳光运动的轨迹，控制太阳能电池板的平面能够跟随太阳运动并垂直于太阳光线，即太阳能电池板的法线与太阳光线平行，最大限度地提高光伏效率。但常见的跟踪控制系统都存在缺陷或不足[0003]I、目前国内外大部分使用的太阳光检测器件，不外乎使用光敏电阻或光敏二极管等，这类器件的灵敏度与线性度等指标都已相当不错，可用于仿真人的眼睛。当太阳光强大于500LUX就进入饱和区，光强在100，000LUX以上时，亮电阻急剧下降，导致光敏器件进入深度饱和区，直接影响到测光器件的可靠性，这情景类似于人眼无法直视太阳光。因此，不得不采用种种的遮光减光措施，以避免光电曲线进入饱和区，使得整个系统大为复杂，灵敏度与可靠性也随之下降。[0004]2、为此，也有采用硅光电池作为光线检测器件，如CN201392479Y，以及 CN201837893U，四片硅光电池处于同一平面上，并借助一十字挡光板或遮光板分隔成四个光线采样区，对角线的两个硅光电池形成一组，对应东西向和俯仰角的变化。以上专利技术，在测光器件的装配技巧上不合理，也不科学，测光器件只能正面受光，无法检测到来自侧面或背面的太阳光，导致测光器件不能随时检测到太阳光，其原因在完成一天的跟踪 (即跟随太阳从东到西跟踪一个周期)后，接着天暗了下来，第二天早晨太阳从东边的地平线升起时的光线只能照射到测光器件的背面，是造成不能实现自动回东边的原因之一。其二，如果采取了某种强制回东措施，使得在早晨的太阳能电池板已经转向东边，接着开始下雨，跟踪器停止跟踪，到了下午以后晴天出太阳了，这时候的太阳光只能照射到测光器件的侧面甚至是背面，这也是造成可靠性大大下降依的原因。采用复杂的减光或遮光等结构，只能正面受光，控制系统难以实现自动回东功能或自动搜索太阳光。目前常见的跟踪系统，都是附加了时钟控制、定时器控制、背面测光单元等辅助措施，才能实现回到东边的功能，导致控制系统相当复杂，增加了整个检测与控制电路的电源消耗。[0005]3、有的设计是将一年四季太阳运动轨迹的变化算法，编程后固化到单片机，不论晴天下雨，控制器一年四季都忠士地执行固化程序的指令。这种设计存在两个缺陷一是固化程序不适应不同的经纬度；二是跟踪驱动系统在阴雨天，也要进行不必要的跟踪而消耗有限的蓄电池电能，利用跟踪太阳机构好不容易提升的电能，却大量消耗在执行机构上，执行机构运行过于频繁导致整体上的得不偿失。[0006]4、有的机构设计成每几分钟将太阳能板朝东西南北四个方向主动调偏一个角度， 每偏离一个方向，系统就采样一次光伏值变化的趋势，如果光伏值是下降的趋势，则往相反方向调整如果光伏值是上升的趋势，则继续调整角度，并保持住。这类设计同样存在执行机构运行过于频繁而导致整体光伏效率上得不偿失。发明内容[0007]本实用新型的目的是发明一种采用不饱和测光器件，且四个测光器件成一定夹角分布的自供电太阳光跟踪传感器装置。[0008]本实用新型技术方案是这样实现的一种自供电太阳光跟踪传感器装置，包括光线检测部分和判断电路部分，其特征是光线检测部分包括有四片分别对应东西南北方位的娃光电池，四片娃光电池与光线米集面成同一夹角固定在传感器座的东西南北四个方位上，组成类梯形台结构，其中一对边的两片硅光电池检测东西方向的光线，另一对边的两片硅光电池检测南北方向的光线。采用硅光电池，既作为永不饱和的测光器件，又可为跟踪控制信号传感器内部电路提供工作电源，形成自供电结构。[0009]所述传感器座为等腰梯形台结构，腰面与下底面夹角在40-70度之间，每个腰面相同位置上固定一片硅光电池。夹角的度数选择，以能够满足第二天自动回东功能为宜，也即第二天太阳光从地平线升起时，能照射到其中一片上，并在足够光线强度下能自动回东。[0010]所述娃光电池为矩形结构,其一边长不大于传感器座的上底边长。[0011 ] 所述传感器座的上底面向上延伸有一遮光方形柱，遮光方形柱的高度不小于娃光电池的长边。利用遮光方形柱在太阳光向西偏移时，在东面硅光电池上产生阴影，加大向阳面与向阴面两硅光电池电压差，提高系统的判断精度。[0012]本实用新型太阳光传感器件采用不饱和的测光器件，既解决了传统光敏电阻等传感器件，因光强导致深度饱和，影响太阳光跟踪的精确性，又能为后级功能电路提供工作电源，形成自供电体系，无需额外能耗；而且，本实用新型特别将四片硅光电池等角度分布在传感器座上的四个面上，对太阳光线的偏移更加敏感，且可拾取到初升太阳光线，实现自动回东功能。
[0013]下面结合具体图例对本实用新型做进一步说明[0014]图I传感器装置示意图[0015]图2传感器装置使用实例正面视图[0016]图3传感器装置使用实例侧面视图[0017]其中[0018]I-娃光电池2-传感器座 21-遮光方形柱 22-螺栓[0019]3-太阳能电池板 4-支架5-水平轴6-垂直轴具体实施方式
[0020]参照图I和图2，自供电太阳光跟踪传感器装置，包括光线检测部分和判断电路部分，其中光线检测部分，如图1，包括有四片分别对应东西南北方位的硅光电池1，四片硅光电池I与光线采集面成同一夹角固定在传感器座2的东西南北四个方位上，组成类梯形台结构，其中一对边的两片娃光电池I检测东西方向的光线，另一对边的两片娃光电池I检测南北方向的光线；制作时，将传感器座2加工成等腰梯形台结构，腰面与下底面夹角在 40-70度之间，优选角度为60度，可满足第二天太阳光线从东边照射时，其太阳光线能照到东面的硅光电池I上，使得设备能顺利自动回东，在每个腰面相同位置上固定一片硅光电池I。娃光电池I可选择矩形规格的成品，其一边长不大于传感器座2的上底边长。另外， 传感器座2的上底面向上延伸有一遮光方形柱21,遮光方形柱21的高度不小于娃光电池I 的长边，可利用该遮光方形柱21产生的阴影，遮挡东面，以及南面或者北面的硅光电池，提高东西面和南北电压差值，即使太阳向西偏移一小角度，也能从一对娃光电池的电压差值中反映出来。故而，遮光方形柱21的高度越高，其判断的精确度也越高。遮光方形柱21的设计，较传统采用遮光板方案来得合理，制作也简单；再则，能利用遮光方形柱和传感器座 2的内部空间，有机地将电路安装在其中，形成一套完整的传感器装置，以利于各类太阳能设备的配套使用。[0021]为此，在传感器座2的底部，可至少设有两个螺栓22，以便利用该螺栓22固定在具有光线采集面的太阳能设备上。[0022]本实用新型采用四片硅光电池作为测光器件，无须减光，可以工作在极端强烈的光强照度下，测光器件也不会饱和，在任意光强度下都可以输出相对应的电流。当四块硅光电池电流相等时，说明传感器装置已经对准了太阳光，本传感器装置输出均为O电平随着太阳从东到西运动，以及不同季节太阳南北方向的偏移，当照射到四个硅光电池上的光强不相等时，立即输出往光强高的方向跟踪的TTL、5V控制信号。即本传感器装置可以自动寻找光强的最大值，哪个方向太阳光照强，即发出往哪个方向追踪的控制信号。[0023]参照图图2和图3，为传感器装置使用实例，其可直接固定在太阳能电池板3上方， 保持四片硅电池I与太阳能电池板3采集面，也即采集平面具有同一夹角该太阳能电池板 3通过双轴安装在支架4上，其中水平轴5司服南北方向的调节，而垂直轴6即司服东西方向的调节。图3太阳能电池板3的朝向，也可视为对准西落的太阳光线，当第二天太阳能升起，光线总能照射到四片娃光电池I的任一块或者两块上，该片娃光电池I的输出信号，驱动该路电机，带动水平轴5或垂直轴6动作，调节太阳能电池板3的角度，迎接初升的太阳， 达到最大限度采集能量。
权利要求1.一种自供电太阳光跟踪传感器装置，包括光线检测部分和判断电路部分，其特征是光线检测部分包括有四片分别对应东西南北方位的硅光电池，四片硅光电池与光线采集面成同一夹角固定在传感器座的东西南北四个方位上，组成类梯形台结构，其中一对边的两片硅光电池检测东西方向的光线,另一对边的两片硅光电池检测南北方向的光线。
2.根据权利要求I所述的自供电太阳光跟踪传感器装置，其特征是传感器座为等腰梯形台结构，腰面与下底面夹角在40-70度之间，每个腰面相同位置上固定一片硅光电池。
3.根据权利要求I或2所述的自供电太阳光跟踪传感器装置，其特征是硅光电池为矩形结构，其一边长不大于传感器座的上底边长。
4.根据权利要求2所述的自供电太阳光跟踪传感器装置，其特征是传感器座的上底面向上延伸有一遮光方形柱，遮光方形柱的高度不小于娃光电池的长边。
专利摘要本实用新型涉及一种自供电太阳光跟踪传感器装置，包括光线检测部分和判断电路部分，其中光线检测部分包括有四片分别对应东西南北方位的硅光电池，四片硅光电池与光线采集面成同一夹角固定在传感器座的东西南北四个方位上，组成类梯形台结构。太阳光传感器件采用不饱和的测光器件，既可精确跟踪太阳光线，又能提供整个电路工作电源；由于四片硅光电池等角度分布在传感器座上的四个面上，对太阳光线的偏移更加敏感，且可拾取到初升太阳光线，实现自动回东功能。
文档编号G01J1/00GK202814545SQ20122046130
公开日2013年3月20日 申请日期2012年9月11日 优先权日2012年9月11日
发明者林立生, 杨平, 严希清, 吴巧斌, 叶晓路, 林祥勇 申请人:福建船政交通职业学院