一种单轴太阳能跟踪传感装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种单轴太阳能跟踪传感装置，包括保护壳、反射结构和传感器组件以及连线端口，其中：保护壳包括夹扣辅助安装板在箱体内的箱盖，辅助安装板设有透光口和粗略传感器，该透光口设于该辅助安装板一端，该反射结构包括的第一、第二反射镜分别具有第一、第二照射部，所述第一照射部配置在所述透光口入射来的光线可折射到该第二反射镜上的位置，所述第二照射部相对于第一照射部呈相反态势设置，以及该传感器组件应对该第二照射部可折射到的位置藉由PCB板安装并通过电路与该连线端口相连，藉由前述结构或其构造的结合，实现了该传感装置，从而达成了设计加工简便，且能避免失效风险，节约了制造成本以及性能可靠的良好效果。
【专利说明】一种单轴太阳能跟踪传感装置【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及光电【技术领域】，尤指一种单轴太阳能跟踪传感装置。
【背景技术】
[0002]对于聚光光伏(CPV)来说，保持实时的太阳能跟踪精度是其能够产生高效率发电的关键之一。
[0003]传统的太阳能跟踪方式一般都是利用不同位置的光电传感器来实时检测不同方位的太阳运动角度进行反馈跟踪，对于采用透射点聚光型的聚光光伏来说，高精度的跟踪传感器是其能够高效发电的关键，而太阳跟踪传感器则是核心单元。设计此类传感器的基本要求是需要低的成本和高的精度，现有技术中诸如类似的设计有很多，其最具代表性的设计有如下三种:
第一种，请参阅图1所示，是一种长桶型太阳跟踪传感器结构，特性相同的四片光电池101均匀安置在四个象限内，利用桶壁102高度所带来的阴影与传感器103之间形成一个夹角来确定跟踪误差。当太阳偏差较大角度时，采用时控粗略定位，而当偏差较小时，则采用阴影夹角来定位，这一方式存在的主要问题是对加工精度的要求较高，并且传感器的尺寸比较大。
[0004]第二种，请参阅图2所示，是一种十字挡板太阳跟踪传感器结构，光强传感器201放置在4个挡板202边沿，可以利用十字档板的遮挡阴影来定位跟踪精度，由于是敞开式设计，因此，当太阳位置偏差较大时，光强传感器201可以执行粗略跟踪的功能，而当太阳位置偏差较小时，太阳位置精度可以通过阴影偏差角度来确定，这样的方式比图1结构要略为简单，但由于是敞开式设计，室外杂散光对传感器201的影响比较大，使其实际跟踪精度不如第一种方式精准。
[0005]第三种，请参阅图3所示，也是一种太阳跟踪传感器结构，它是利用安装在四个侧面的光电池301进行粗略跟踪，再利用放置在中心的四象限传感器302进行精确跟踪，藉此实现对太阳位置的追踪。这种方式由于采用了精度较高的四象限传感器，因此在精确跟踪方面具有比较高的精度，但是正是采用了高成本的四象限传感器，因此成本也最为昂贵。
[0006]这些方式的设计都各有特点，但一般都存在如下几个问题:
一是不容易避免加工和安装所带来的误差，这些误差主要包括机械加工误差，PCB板安装误差，元件焊接位置误差，光电传感器不一致和采样处理误差等方面，这些误差最终形成积累误差，影响了跟踪精度。
[0007] 二是跟踪精度和阴影遮挡高度成正比，如果需要高的精度，则必须要增加挡光结构的高度，这样就使得传感器的尺寸往往过大过长，导致加工精度和成本要求增加。
[0008]三是普通的设计是双轴检测，都集中在一个传感头上，无法分开使用，一旦传感器因某些问题失效则影响整个系统，因此往往具有一些风险，可靠性不高。
【发明内容】
[0009]为解决上述技术问题，本发明的主要目的在于提供一种单轴太阳能跟踪传感装置，该传感装置跟踪精度高，设计加工简便，且能避免失效风险，从而节约了制造成本，且性能可靠。
[0010]为达成上述目的，本发明应该的技术方案是:一种单轴太阳能跟踪传感装置，包括保护壳内安装的反射结构和传感器组件以及安装在该保护壳底部的连线端口，其中:该保护壳包括夹扣辅助安装板于箱体内的箱盖，该辅助安装板为长方形并设有透光口和粗略传感器，该透光口设于该辅助安装板一端靠近边缘位置，该粗略传感器通过电路与该连线端口相连；该反射结构包括第一、第二反射镜，该第一、第二反射镜分别具有第一、第二照射部且分别抵近于该辅助安装板背面的两端安装，所述第一照射部配置在所述透光口入射来的光线可折射到该第二反射镜上的位置，所述第二照射部相对于第一照射部呈相反态势设置，以及该传感器组件应对该第二照射部可折射到的位置藉由PCB板安装并通过电路与该连线端口相连。
[0011]在本发明实施例中优选，所述的粗略传感器至少为两个并以对应态势安装在所述辅助安装板两端。
[0012]在本发明实施例中优选，所述的箱体，其内腔设有定位部，以及相对该定位部向下的深度设有凸台。
[0013]在本发明实施例中优选，所述的辅助安装板固定于该定位部。
[0014]在本发明实施例中优选，所述的PCB板安装在所述内腔临近该箱体底部位置。
[0015]在本发明实施例中优选，所述的透光口呈长方形，其长度边与该辅助安装板的宽度边呈平行态设置。
[0016]在本发明实施例中优选，所述的传感器组件为光敏传感器组成。
[0017]在本发明实施例中优选，所述的光敏传感器包括对比传感器和精确传感器。
[0018]在本发明实施例中优选，所述的对比传感器和精确传感器呈“品”字形排列。
[0019]在本发明实施例中优选，所述的对比传感器和精确传感器呈“一”字形排列。
[0020]本发明与现有技术相比，其有益的效果是:一是避免了加工和安装所带来的误差，同时提升了跟踪精度。二是在提升跟踪精度的同时，不扩大传感装置尺寸，从而节省了成本。三是整合多个传感头并用，大大减少了传感失效的风险，其可靠性较高。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是现有技术的长桶型太阳跟踪传感器结构示意图。
[0022]图2是现有技术的十字挡板式太阳跟踪传感器结构示意图。
[0023]图3是现有技术的一种全视角跟踪传感器结构示意图。
[0024]图4是本发明实施例组装结构示意图。
[0025]图5是本发明实施例分解结构示意图。
[0026]图6是图5另一视角分解结构示意图。
[0027]图7是本发明实施例光线射向的结构示意图。
[0028]图8是图6中感应器组的俯视结构示意图。
[0029]图9a是光斑标准及实际位置示意图。
[0030]图9b是光斑偏斜位置示意图。[0031]图1Oa是单轴太阳能跟踪传感装置装设在聚光模组上的结构图。
[0032]图1Ob是图9a另一视角的结构图。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0034]请参阅图4并结合参阅图5及图7所示，本发明提供一种单轴太阳能跟踪传感装置100，包括保护壳10内安装的反射结构20和传感器组件30以及安装在该保护壳10底下的连线端口 40，其中:
该保护壳10包括辅助安装板11、箱体12以及将辅助安装板11夹扣在箱体12内的箱盖13，其中该箱体12内腔设有定位部121，相对该定位部的稍微深度设有凸台122，所述辅助安装板11藉由该定位部121固定。在本实施例中，该辅助安装板11为长方形，并设有透光口 111和粗略传感器112，该透光口 111呈长方形，设于该辅助安装板11 一端靠近边缘位置，该透光口 111贯穿于箱体12内腔，其长度边与该辅助安装板11的宽度边呈平行态设置；该粗略传感器112以凸起的态势安装于该辅助安装板11，在本实施例中，该粗略传感器112至少为2个，对应地安装于该辅助安装板11端部，在本实施例中，所述粗略传感器112可用来确定太阳大致方位，驱动聚光模组进行初略跟踪，其跟踪精度可满足内部传感器组件30的跟踪范围需求。
[0035]该反射结构20在所述箱体12内腔抵近该辅助安装板11背面安装，并包括第一反射镜21和第二反射镜22，其中:该第一、第二反射镜21、22设于该辅助安装板11背面两端，分别具有第一、第二照射部211、221，所述第一照射部211刚好是配置在所述透光口 111入射来的光线可折射到该第二反射镜22上的位置；所述第二照射部221相对于第一照射部呈相反态势设置，该第二照射部221接受该第一照射部211射来的光源向下折射到传感器组件30。
[0036]该传感器组件30由若干光敏传感器构成，并藉由PCB板安装在所述箱体12内腔的临近底部位置，在本实施例中，若干光敏传感器分为对比传感器31和精确传感器32、33。在本实施例中，该传感器组件30为感应该第二反射镜22入射来的光源，对应地设在该第二反射镜22下方，为提升感应效果，所述对比传感器31和精确传感器32、33呈“品”字形或者呈“一”字形设置在PCB上。在本实施例中，当入射光线与透光口平面不垂直时，精确传感器32、33光照状态不同，此时的对比传感器31可以用来定标精确传感器32、33的受光状态。
[0037]请再参阅图6及图7所示,为了保证传感装置100有较大的视角范围,避免跟踪角度偏差过大时因无光而导致跟踪盲区，于是在该辅助安装板11两端垂直安装了两个粗略传感器112，该粗略传感器112是由相同参数的硅光电池构成，且两粗略传感器112的光敏面相对，藉此保证该传感装置100的视角范围达到180度，通过所述粗略传感器112输出信号差异可以确定跟踪方向避免出现盲区。
[0038]请结合参阅图8a及图Sb所述，在本发明实施例中，该单轴太阳能跟踪传感装置100的运作，是通过透光口 111垂直入射的太阳光入射到第一反射镜21上进行一次反射后，被反射到第二反射镜22进行二次反射，经二次反射到传感器组件30，其中:反射面(如第一、第二照射部)材料可选用金属表面反射层或者其他材料构成的反射层。为了保证角度偏斜后精确跟踪光电传感器上的光斑宽度不发生改变，从而需保证二次反射面需大于一次反射面(如本实施例中，该第二照射部221大于该第一照射部211的面积)同样，一次反射面应大于透光口 111面积(如本实施例中，该第一照射部大于透光口 111的面积)，如此的多次反射设计在降低传感器体积的同时增加了其光程长度。
[0039]请结合参阅图9a和图9b所示，该单轴太阳能跟踪传感装置100组装在聚光模组上，在本发明实施例中，该聚光模组的四边可结合具体摆放位置的需要，选择性地在不同位置安装3个单轴太阳能跟踪传感装置100，当一边发生阴影遮挡时，另外一边可以作为补充探测，这样在提高系统可靠性的同时减少模组之间的安装间距。当然，实际安装后，由于安装误差以及焊接误差等，电池片表面的光斑并不在理论位置。需要在对准太阳的情况下用中间电池片的输出电压标定两端电池片输出电压，测定出光斑的偏斜位置。因此保证在跟踪过程中精确的输出偏差角度。
[0040]综上所述，仅为本发明之较佳实施例，不以此限定本发明的保护范围，凡依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆为本发明专利涵盖的范围之内。
【权利要求】
1.一种单轴太阳能跟踪传感装置，包括保护壳内安装的反射结构和传感器组件以及安装在该保护壳底部的连线端口，其特征在于:该保护壳包括夹扣辅助安装板于箱体内的箱盖，该辅助安装板为长方形并设有透光口和粗略传感器，该透光口设于该辅助安装板一端靠近边缘位置，该粗略传感器通过电路与该连线端口相连；该反射结构包括第一、第二反射镜，该第一、第二反射镜分别具有第一、第二照射部且分别抵近于该辅助安装板背面的两端安装，所述第一照射部配置在所述透光口入射来的光线可折射到该第二反射镜上的位置，所述第二照射部相对于第一照射部呈相反态势设置，以及该传感器组件应对该第二照射部可折射到的位置藉由PCB板安装并通过电路与该连线端口相连。
2.如权利要求1所述的单轴太阳能跟踪传感装置，其特征在于:所述的粗略传感器至少为两个并以对应态势安装在所述辅助安装板两端。
3.如权利要求1所述的单轴太阳能跟踪传感装置，其特征在于:所述的箱体，其内腔设有定位部，以及相对该定位部向下的深度设有凸台。
4.如权利要求3所述的单轴太阳能跟踪传感装置，其特征在于:所述的辅助安装板固定于该定位部。
5.如权利要求3所述的单轴太阳能跟踪传感装置，其特征在于:所述的PCB板安装在所述内腔临近该箱体底部位置。
6.如权利要求1所述的单轴太阳能跟踪传感装置，其特征在于:所述的透光口呈长方形，其长度边与该辅助安装板的宽度边呈平行态设置。
7.如权利要求1所述的单轴太阳能跟踪传感装置，其特征在于:所述的传感器组件为光敏传感器组成。
8.如权利要求7所述的单轴太阳能跟踪传感装置，其特征在于:所述的光敏传感器包括对比传感器和精确传感器。
9.如权利要求8所述的单轴太阳能跟踪传感装置，其特征在于:所述的对比传感器和精确传感器呈“品”字形排列。
10.如权利要求8所述的单轴太阳能跟踪传感装置，其特征在于:所述的对比传感器和精确传感器呈“一”字形排列。
【文档编号】G05D3/12GK103885462SQ201410107376
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月21日 优先权日:2014年1月7日
【发明者】官成钢, 温晨龙, 高倩, 吕辉, 陈敬杰, 刘守华 申请人:武汉凹伟能源科技有限公司