双轴太阳能自动跟踪发电装置及其传感探头的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种双轴太阳能自动跟踪发电装置及其传感探头，该包括探头底座、四个光敏元件和交叉状隔板，其特征在于交叉状隔板设置在探头底座上并将探头底座分隔为四块相互光隔离的独立区域，四个光敏元件分别安装该探头底座的四块独立区域中，传感探头还包括有遮光片和用于滤除漫射光的减光外壳；遮光片设置在交叉状隔板的顶部，四个光敏元件均位于遮光片在探头底座上的正投影区域内，即当太阳光垂直照射向探头底座时，四个光敏元件位于遮光片在探头底座上形成的阴影内，减光外壳罩覆在交叉状隔板和遮光片外，并且减光外壳与遮光片之间留有间隙，交叉状隔板的侧端面紧贴在减光外壳的内壁上。本发明能够实现对太阳位置的自动跟踪。
【专利说明】双轴太阳能自动跟踪发电装置及其传感探头
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种太阳能跟踪发电装置及其太阳位置传感器，具体地说是一种双轴太阳能自动跟踪发电装置及其传感探头。
【背景技术】
[0002]所谓的太阳能自动跟踪发电装置是让太阳能电池板随时正对太阳，使得太阳光能尽可能地实时垂直照射在太阳能电池板上，以获得最高的太阳能收集效率。太阳在天空中的位置常用太阳高度角和太阳方位角来描述，如图1所示，为某地O的太阳视日运动轨迹示意图，从图中可以看出该地O的日照时间大概是5点至18点，太阳相对于地点O出现在T5至T18的位置上，图中Z为该地点O的正上方向，h为该地O在14点时刻的太阳高度角，Y为该地O在14点时刻的太阳方位角。
[0003]双轴太阳能自动跟踪发电装置设有双轴转动机构、太阳能电池板、用于追踪太阳位置的传感探头和用于控制双轴转动机构转动的控制器，其中双轴转动机构具有垂直于地平线设置的方位角转动轴和与之垂直的平行于地平线的高度角转动轴，其中，高度角转动轴位于方位角转动轴的上端；太阳能电池板通过框架安装在高度角转动轴上，方位角转动轴的转动能驱动太阳能电池板在水平方向上转过相应的角度，实现对太阳方位位置的跟踪，高度角转动轴的转动驱动太阳能电池板改变倾斜角度，实现对太阳高度位置的跟踪，在传感探头获得太阳位置信息后，控制器通过控制算法将该位置信息转换成双轴转动机构的驱动信号，控制方位角转动轴和高度角转动轴转过相应的角度，从而使得太阳能电池板能对准太阳，使太阳光垂直照射在其上。
[0004]现有技术中已公开了多种双轴转动机构的结构形式，如中国发明专利公开说明书CN201110406393.2公开了一种机械式双轴太阳能跟踪支架，中国实用新型专利公开说明书CN200820005504.2公开了一种双轴式太阳能发电跟踪系统等，在此不再赘述。
[0005]中国实用新型专利公开说明书CN200920234751.4公开了一种太阳能跟踪传感器，图2示出了该传感器的结构示意图，该太阳能跟踪传感器包括筒体1、通道隔板2、交叉隔板3、横隔板5和传感器电路板4，筒体I内横隔板5上方腔体被通道隔板2和交叉隔板3完全隔断，左、右、上、下四个光敏电阻RTl?RT4分别固定在横隔板5上的各隔离通道，如水平通道6和垂直通道7内，其工作原理是利用筒体I周壁对光敏电阻RTl?RT4遮挡程度的不同，从而使各个光敏电阻获得不同的太阳光照程度，再通过传感器电路板4对因太阳光照程度不同而产生的电位差进行计算，得出太阳位置信号，再转换为对太阳能电池板水平转动角度和倾斜角度的控制信号，控制太阳能电池板正对太阳。
[0006]上述太阳能跟踪传感器存在以下缺点:
[0007]第一，上述太阳能跟踪传感器检测太阳位置的方法是对各个光敏电阻的光照程度进行对比，为了营造出不同光照程度的环境，其采用了较为复杂的通道结构，从而增加了生产工艺的复杂性，并且其对光敏电阻的光敏要求较高，在光照复杂的环境下易因受干扰而降低可靠性；
[0008]第二，上述太阳能跟踪传感器应用在各地区不同的地理位置上，需要设计不同高度的筒体，以及改变左侧、右侧、上侧和下侧通道的宽度，其环境适用性较差；
[0009]第三，上述太阳能跟踪传感器的四个光敏电阻受到光照后，尚需进行一系列的运算方能获得转动机构方位角转动轴和高度角转动轴的驱动信号，发电装置控制器的控制算法较为复杂。
【发明内容】
[0010]本发明的目的是提供一种双轴太阳能自动跟踪发电装置及其传感探头，能够实现对太阳位置的自动跟踪。
[0011]本发明的目的是通过以下技术措施实现的:
[0012]一种双轴太阳能自动跟踪的传感探头，包括探头底座、四个光敏元件和交叉状隔板，其特征在于所述交叉状隔板设置在探头底座上并将探头底座分隔为四块相互光隔离的独立区域，所述四个光敏元件分别安装该探头底座的四块独立区域中，所述的传感探头还包括有遮光片和用于滤除漫射光的减光外壳；所述遮光片设置在交叉状隔板的顶部，所述四个光敏元件均位于遮光片在探头底座上的正投影区域内，即当太阳光垂直照射向所述探头底座时，四个光敏元件位于遮光片在探头底座上形成的阴影内，所述减光外壳罩覆在交叉状隔板和遮光片外，并且减光外壳与遮光片之间留有间隙，交叉状隔板的侧端面紧贴在减光外壳的内壁上。太阳光照射在传感探头上时，仅直射光能通过减光外壳，由于遮光片的遮挡，太阳光除了垂直照射或者接近于垂直照射向探头底座的情况外，至少能照射在一个光敏元件上，并且由于交叉状隔板的分隔，四个光敏元件间的光照环境相互独立，避免相互间光干涉。
[0013]为了避免太阳光在通过减光外壳时发生折射,作为本发明的一种实施方式，本发明所述探头底座为圆盘体，该圆盘体的上表面呈阶梯状，其中部的高圆台面为所述四个光敏元件的安装面，较低的外环面为传感探头的安装面，用于固定传感探头在工作位上；所述减光外壳由圆筒状壳身和位于圆筒端部的拱状顶盖一体制成，可采用半透明的塑料或者深色玻璃/塑料制成；圆筒状壳身的内壁底部开有与探头底座的阶梯面相适配的凹台，所述探头底座嵌装在该凹台内。
[0014]作为本发明的优选方案，本发明所述交叉状隔板的横截面呈“十”字形，交叉状隔板与探头底座相垂直并对中设置在探头底座的光敏元件安装面上，从而将所述光敏元件安装面分隔为四块相互光隔离的独立区域，以便实现四块独立区域的光线相互隔离；所述遮光片呈正方形，设置在所述交叉状隔板的顶部，并以其对角线与交叉状隔板的“十”字重合，使所述遮光片上由对角线划分出来的四个等腰直角三角形分别对应覆盖在交叉状隔板分隔出来的四块独立区域的上方，当光线从传感探头上方垂直照射(即正投影)时，所述遮光片在探头底座的四块独立区域上分别形成相同的等腰直角三角形正投影，所述四个光敏元件分别对中设置在相应的直角三角形正投影上。这样，由于四个光敏元件处于同等环境之中，减少了传感探头对双轴太阳能自动跟踪发电装置转动的控制算法中的变量，控制算法能得以简化，高传感探头的可靠性也能得以提高。
[0015]上述的交叉状隔板可以由独立的四块隔板单元以均有一条竖向边缘在交叉状隔板的中心轴处重合、并且每相邻的两块隔板单元相垂直的方式拼合而成，也可以由2块大隔板以十字交叉垂直拼接的方式形成。
[0016]一种双轴太阳能自动跟踪发电装置，包括双轴转动机构、太阳能电池板、用于追踪太阳位置的传感探头和用于控制所述双轴转动机构转动的控制器，所述双轴转动机构具有竖向设置的方位角转动轴和安装在方位角转动轴上端的横向设置的高度角转动轴，所述太阳能电池板通过框架安装在高度角转动轴上，其特征在于所述传感探头为上述任一方案所述的传感探头；该传感探头安装在框架与太阳能电池板迎阳面相同的面上，并且其中轴线与太阳能电池板的法线方向同向，使得传感探头3与太阳能电池板能同步转动，太阳光能同时垂直照射向太阳能电池板和传感探头的探头底座，所述传感探头上的四个光敏元件以所述的发电装置在日出时处于初始工作状态，即所述太阳能电池板平放使得四个光敏元件处于同一水平面时的状态作以下设定:自东起顺时针转一周依次为第一光敏元件、第三光敏元件、第二光敏元件和第四光敏元件，其中第一光敏元件和第二光敏元件的连线方向与高度角转动轴的轴向相同，该四个光敏元件分别与控制器的相应端口电连接，并分别在受到太阳光照射时，第一光敏元件通过控制器控制方位角转动轴正转，即方位角转动轴顺时针转动，第二光敏元件受太阳光照时则通过控制器控制方位角转动轴反转，即方位角转动轴逆时针转动；而第三光敏元件受太阳光照时通过控制器控制高度角转动轴反转，即第三光敏元件下降、第四光敏元件上升；第四光敏元件受太阳光照时通过控制器控制方位角转动轴正转，即第三光敏元件上升、第四光敏元件下降。这样，方位角转动轴和高度角转动轴仅在其中一个或二个光敏元件受到太阳光照时以相应的方向转动，直到所有的光敏元件均进入了遮光板形成的正投影区内无法再受到太阳光照射时才停止转动，此时的太阳光能垂直或者接近垂直地照射在所述传感探头和太阳能电池板上，简称此时的传感探头正对太阳。
[0017]本发明的工作过程如下:本发明所述的发电装置在日出时处于初始工作状态，所述传感探头的第一光敏元件朝向东方。每天自太阳从东方升起，太阳光照射在第一光敏元件上开始，传感探头中的光敏元件因受光而转动调整传感探头至正对太阳的状态，从而带动发电装置开始对太阳进行自动跟踪，随着太阳不断地向西行进，太阳的光线角度也会不断地变化，使得传感探头正对太阳的状态不断地被破坏，传感探头又会受光而转动直至正对太阳的状态，如此周而复始，直到太阳下山，传感探头才又回到初始状态的位置，在上述传感探头追踪太阳的过程中，使得发电装置总是能正对太阳，从而达到最大效能和最长时间地采集太阳能的目的。
[0018]本发明所述的传感探头的光敏元件位于独立区域的角平分线P上(参见图6)，并且光敏元件最外廓距传感探头中心轴的距离I在1/4遮光板边长LS I ( 1/2遮光板边长L的范围内为宜。
[0019]本发明推荐的实施例:方形的遮光板边长L:减光外壳内径D:交叉状隔板高度H=1: 1.73: 2，光敏元件最外廓距传感探头中心线的距离I?1/2遮光板边长L。
[0020]本发明所述的L: D: H = I: 1.73: 2的比值，各数值可以在±0.1?3的范围内变化。
[0021]作为本发明的一种改进，本发明所述的发电装置还包括设有最高风速的风速计，所述风速计连接到控制器的相应端口，风速计在检测到工况风速超过最高风速时，通过控制器控制发电装置转动到初始工作状态，即将太阳能电池板放平，减低太阳能电池板在大风中所受风力，以确保发电装置的使用安全。
[0022]作为本发明的另一种改进，本发明的控制器可以在阴雨天气时控制方位角转动轴11匀速转动，以边提高发电装置的太阳能收集效率。
[0023]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0024]第一，本发明的传感探头采用较为简单的结构，为光敏元件营造出简单的光线照射环境，从而实现了对太阳光垂直照射方向的跟踪，其生产工艺简单，时间、地理环境适用性强，易于实现大规模量产，并且其实用性强，能应用于现有技术中任意一种结构形式的双轴旋转机构上。
[0025]第二，本发明的发电装置配合本发明的传感探头，可减少传感探头对双轴太阳能自动跟踪发电装置转动的控制算法中的变量，控制算法能得以简化，能够以简单的控制算法控制太阳能电池板在方位角和高度角两个方案转动，从而实现对太阳位置的自动跟踪，以获得最闻的太阳能收集效率，闻传感探头的可罪性也能得以提闻。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明:
[0027]图1为某地O的太阳视日运动轨迹示意图；
[0028]图2为发明专利CN201110406393.2公开的太阳能跟踪传感器的结构示意图；
[0029]图3为本发明双轴太阳能自动跟踪发电装置的结构示意图；
[0030]图4为本发明传感探头的半剖视图；
[0031 ] 图5为图4的A-A剖视图；
[0032]图6为图4的B-B剖视图；
[0033]图7为本发明传感探头拆除减光外壳后的结构示意图；
[0034]图8-1-1和图8-1-2为本发明的发电装置在日出时处于初始工作状态的示意图；
[0035]图8-2-1、图8-2-2、图8-3-1和图8_3_2为本发明的发电装置在日出时追踪太阳位置的示意图；
[0036]图8-4-1和图8-4-2为本发明的发电装置在日出时分到正午时分追踪太阳位置的示意图；
[0037]图8-5-1和图8-5-2为本发明的发电装置在正午时分工作状态的示意图；
[0038]图8-6-1、图8-6-2、图8-7-1和图8_7_2为本发明的发电装置在正午时分到日落时分追踪太阳位置的示意图。
【具体实施方式】
[0039]如图3所示，本发明的双轴太阳能自动跟踪发电装置，包括双轴转动机构1、太阳能电池板2 (为简化描述，下文凡所述电池板均指太阳能电池板)、用于追踪太阳位置的传感探头3、框架4、用于控制双轴转动机构I转动的控制器(图中未示出)和设有最高风速的风速计5。
[0040]本发明的传感探头，包括探头底座31、交叉状隔板32、遮光片33、用于滤除漫射光的减光外壳34和四个光敏元件Dl?D4。其中，探头底座31为圆盘体，该圆盘体的上表面呈阶梯状，其中部的高圆台面为四个光敏元件Dl?D4的安装面，低的圆环面为传感探头的安装面，用于通过五金连接件将传感探头安装在框架4上。
[0041]本发明所述交叉状隔板32垂直并对中设置在探头底座31的光敏元件安装面上，其横截面为“十”字形，从而将所述光敏元件安装面分隔为四块相互光隔离的独立区域，以便实现四块独立区域的光线相互隔离；所述交叉状隔板32由二块大隔板十字交叉拼合形成四个隔板单元，该四块隔板单元均有一条竖向边沿在交叉状隔板32的中心轴处重合，每相邻的两块隔板之间的夹角为90°。
[0042]本发明所述遮光片33呈正方形，它设置在交叉状隔板32的顶部，并以其对角线与交叉状隔板的“十”字重合，使所述遮光片上由对角线划分出来的四个等腰直角三角形分别对应覆盖在交叉状隔板32分隔出的四块独立区域的上方，当光线从传感探头上方垂直照射(即正投影)时，所述遮光片33在探头底座31的四块独立区域上就会分别形成相同的直角三角形正投影。
[0043]本发明所述减光外壳34由圆筒状壳身34b和位于圆筒端部的拱状顶盖34c —体制成，采用深色塑料制成。圆筒状壳身34b的内壁底部开有与探头底座31的阶梯面相适配的凹台34d，减光外壳34将交叉状隔板32和遮光片33罩在其内，并且减光外壳的顶盖34c与遮光片33之间留有间隙34a，而隔板单元的竖向外侧边端面32a紧贴在减光外壳34的内壁上，探头底座31嵌装在所述凹台34d内。方形的遮光板边长L:减光外壳内径D:交叉状隔板高度H = 1: 1.73: 2,即本实施例中L = 26mm时,D = 45mm,H = 52mm。L: D:H = I: 1.73: 2
[0044]本发明所述四个光敏元件Dl?D4分别安装在该探头底座31的四块独立区域中，该四块独立区域对于所安装的光敏元件序号分别称为I区?4区，所述四个光敏元件分别位于独立区域的角平分线P上(参见图6)，且光敏元件最外廓距传感探头中心轴的距离I为略小于1/2遮光板边长L的位置处，即位于所述遮光板的正投影区中，以便在太阳光垂直照射传感探头3时，四个光敏元件均位于遮光片33在探头底座31上形成的阴影内。
[0045]本发明双轴太阳能自动跟踪发电装置的双轴转动机构I具有竖向设置的方位角转动轴11和安装在方位角转动轴11上端的横向设置的高度角转动轴12，太阳能电池板2通过框架4安装在高度角转动轴12上；所述传感探头3安装在框架4与电池板2迎阳面相同的面上，并且该传感探头3的中轴线与太阳能电池板2的法线方向同向，使得传感探头3与太阳能电池板2能同步转动，太阳光在垂直照射太阳能电池板2的同时也能垂直照射所述传感探头3的探头底座31，所述传感探头3上的四个光敏元件以初始安装状态作以下设定:以光敏元件Dl所在的独立区域为I区的初始位置正对东方，然后顺时针依次转过的独立区域和光敏元件分别是3区和第三光敏元件D3、2区和第二光敏元件D2以及4区和第四光敏元件D4，其中第一光敏元件Dl和第二光敏元件D2的连线方向与高度角转动轴12的轴向平行，该四个光敏元件分别与控制器的相应端口电连接，在本实施例中，设定第一光敏元件Dl受太阳光照时是通过控制器控制方位角转动轴11正转，即方位角转动轴11顺时针转动，参见图8-1-1和图8-1-2，第二光敏元件D2受太阳光照时则通过控制器控制方位角转动轴11反转，即方位角转动轴11逆时针转动；而第三光敏元件D3受太阳光照时是通过控制器控制高度角转动轴12反转，即第三光敏元件D3下降、第四光敏元件D4上升；第四光敏元件D4受太阳光照时通过控制器控制高度角转动轴12正转，即第三光敏元件D3上升、第四光敏元件D4下降,参见图8-2-2。
[0046]本发明所述的风速计5连接到控制器的相应端口，风速计5在检测到工况风速超过最高风速时，通过控制器控制发电装置转动到初始工作状态。
[0047]本实施例的工作过程如下:将本发明的双轴太阳能自动跟踪发电装置安装在某地O (该地O的太阳视日运动轨迹参见图1)，本发明在一天日照时间内的太阳位置追踪过程如下:
[0048](I)如图8-1-1和图8-1-2所示，当太阳从东方升起，第一缕阳光照射到地点O时，本发明的发电装置处于初始工作状态，即太阳能电池板2处于平放位置，使得四个光敏元件均处于同一个水平面上，I区和第一光敏元件Dl朝向东方，由于减光外壳34滤除漫射光的作用，太阳光中仅直射光能穿透(以下所称照射在光敏元件上的太阳光均指直射光)所述的减光外壳，此时太阳光仅照射在第一光敏兀件Dl上,其他2?4区内的光敏兀件因交叉状隔板和遮光板的作用均无法受到光照，因此，方位角转动轴11受第一光敏元件Dl的控制正转，使太阳能电池板2在水平方向上顺时针转动；
[0049](2)如图8-2-1和图8-2-2所示，方位角转动轴11转过一定角度后，4区也转向偏东方向，于是太阳光同时照射在传感探头的第一光敏元件Dl和第四光敏元件D4上，方位角转动轴11和高度角转动轴12同时受控正转，太阳能电池板2在水平方向上继续顺时针转动，同时3区升起，4区下降，使电池板面迎阳面向太阳方向转动，使电池板面与太阳光线之间的角度逐渐趋向90° ；
[0050](3)如图8-3-1和图8-3-2所示，在方位角转动轴11和高度角转动轴12转过一定角度后，传感探头的遮光板随所述电池板2转动逐渐转至与太阳光线垂直，使得原来能够照射到第一光敏元件Dl和第四光敏元件D4上的太阳光被遮光片33所遮挡，方位角转动轴11和高度角转动轴12即停止正转，此时太阳光垂直照射在太阳能电池板2上，本发明的发电装置完成在日出时分对太阳位置的追踪，此时的电池板2表面呈最为倾斜的状态；
[0051](4)如图8-4-1和图8-4-2所示，随着时间推移，太阳继续升高，太阳方位向南方偏移，太阳光又会斜向照射到第一光敏元件Dl上，因为步骤(3)中I区已经转向偏南的方位，与此同时，3区已上升位于上方，第三光敏元件D3也能受到太阳光的照射，于是，方位角转动轴11受控继续正转，即电池板2继续顺时针转动，而高度角转动轴12则受控反转，即3区下降，4区上升，使电池板2在高度角方向上向略微平放的方向转动，；在方位角转动轴11和高度角转动轴12转过一定角度后，照射在第一光敏元件Dl和第三光敏元件D3上的太阳光为遮光片33所遮挡，方位角转动轴11和高度角转动轴12停止转动，太阳光再次垂直照射在太阳能电池板2上；从日出时分到正午时分，本过程(4)不断重复，本发明的发电装置循环的完成该时段内对太阳位置的追踪；
[0052](5)如图8-5-1和图8-5-2所示，直到正午时分，太阳上升到当天的最高位置，太阳光垂直照射向地面，此时太阳能电池板2平放I区已朝向西方，照射到四个光敏元件的太阳光均被遮光板33遮挡，本发明的发电装置遂停止转动，太阳光垂直照射在太阳能电池板2上；
[0053](6)如图8-6-1和图8-6-2所示，正午时分过后，太阳高度开始下降、方位向西偏移，太阳光仍然照射在第一光敏元件Dl上，方位角转动轴11受控正转，太阳能电池板2在水平方向上顺时针转动；
[0054](7)如图8-7-1和图8-7-2所示，方位角转动轴11转过一定角度后，太阳光同时照射在第一光敏元件Dl和第四光敏元件D4上，方位角转动轴11和高度角转动轴12同时受控正转，太阳能电池板2在继续顺时针转动，并在高度方向上面向太阳竖起转动，即3区上升，四区下降，直到方位角转动轴11和高度角转动轴12转至照射在第一光敏元件Dl和第四光敏元件D4上的太阳光被遮光片33所遮挡，方位角转动轴11和高度角转动轴12才停止转动，太阳光垂直照射在太阳能电池板2上，于是本发明的发电装置又完成了一次太阳位置跟踪，并且随着时间推移，太阳持续西沉，太阳光再次照射在第一光敏元件Dl和第四光敏元件D4上；从正午时分到日落分时，本第(7)过程不断重复，循环往复地完成该时段内对太阳位置的追踪；
[0055](8)经过上述第⑴?⑴过程，本发明的发电装置即完成了当天对太阳位置的跟踪，在日落后，控制器控制发电装置复位到初始工作状态，以便于第二天的工作；
[0056](9)如果本发明的发电装置在当天工作中，在正午时分前出现阴雨天气太阳光被遮蔽的情况，发电装置停止转动，而当阴雨天气过后，太阳已经向西偏移了，此时的太阳光所能照射到往往是第二光敏元件D2上，于是方位角转动轴11将受控反转，太阳能电池板2在水平方向上逆时针转动，太阳光会先照射到第四光敏元件D4上，发电装置受控正转，使3区上升，4区下降，直到2区转至照不到阳光的位置的同时，I区重新进入阳光照射范围，这时开始上述第(7)过程，使太阳能电池板2重新对准太阳，以继续后续的太阳位置跟踪；
[0057]而对于正午时分过后出现阴雨天气的情况，由于在日落前，太阳光始终能照射在第一光敏元件Dl上，因此发电装置在阴雨天气过后能自动继续进行太阳位置跟踪。
[0058]另外，本发明的控制器设置在阴雨天气时控制方位角转动轴11匀速转动，以边提高发电装置的太阳能收集效率，而当阴雨天气过后，本发明的发电装置也可如前所述一样通过第二光敏元件D2调节后继续进行太阳位置跟踪。
[0059]本发明不局限于上述【具体实施方式】，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之中。
【权利要求】
1.一种传感探头，包括探头底座、四个光敏元件和交叉状隔板，其特征在于:所述交叉状隔板设置在探头底座上并将探头底座分隔为四块相互光隔离的独立区域，所述四个光敏元件分别安装该探头底座的四块独立区域中，所述的传感探头还包括有遮光片和用于滤除漫射光的减光外壳；所述遮光片设置在交叉状隔板的顶部，所述四个光敏元件均位于遮光片在探头底座上的正投影区域内，即当太阳光垂直照射向所述探头底座时，四个光敏元件位于遮光片在探头底座上形成的阴影内，所述减光外壳罩覆在交叉状隔板和遮光片外，并且减光外壳与遮光片之间留有间隙，交叉状隔板的侧端面紧贴在减光外壳的内壁上。
2.根据权利要求1所述的传感探头，其特征在于:所述探头底座为圆盘体，该圆盘体的上表面呈阶梯状，其中部的高圆台面为所述四个光敏元件的安装面，较低的外环面为传感探头的安装面，用于固定传感探头在工作位上；所述减光外壳由圆筒状壳身和位于圆筒端部的拱状顶盖一体制成，可采用半透明的塑料或者深色玻璃/塑料制成；圆筒状壳身的内壁底部开有与探头底座的阶梯面相适配的凹台，所述探头底座嵌装在该凹台内。
3.根据权利要求1或2所述的传感探头，其特征在于:所述交叉状隔板的横截面呈“十”字形，交叉状隔板与探头底座相垂直并对中设置在探头底座的光敏元件安装面上，从而将所述光敏元件安装面分隔为四块相互光隔离的独立区域，以便实现四块独立区域的光线相互隔离；所述遮光片呈正方形，设置在所述交叉状隔板的顶部，并以其对角线与交叉状隔板的“十”字重合，使所述遮光片上由对角线划分出来的四个等腰直角三角形分别对应覆盖在交叉状隔板分隔出来的四块独立区域的上方，当光线从传感探头上方垂直照射时，所述遮光片在探头底座的四块独立区域上分别形成相同的等腰直角三角形正投影，所述四个光敏元件分别对中设置在相应的直角三角形正投影上。
4.根据权利要求3所述的传感探头，其特征在于:所述的交叉状隔板由独立的四块隔板单元以均有一条竖向边缘在交叉状隔板的中心轴处重合、并且每相邻的两块隔板单元相垂直的方式拼合而成，或者，由2块大隔板以十字交叉垂直拼接的方式形成。
5.一种双轴太阳能自动跟踪发电装置，包括双轴转动机构、太阳能电池板、用于追踪太阳位置的传感探头和用于控制所述双轴转动机构转动的控制器，所述双轴转动机构具有竖向设置的方位角转动轴和安装在方位角转动轴上端的横向设置的高度角转动轴，所述太阳能电池板通过框架安装在高度角转动轴上，其特征在于:所述传感探头为权利要求1至4任一项所述的传感探头；该传感探头安装在框架与太阳能电池板迎阳面相同的面上，并且其中轴线与太阳能电池板的法线方向同向，使得传感探头与太阳能电池板能同步转动，太阳光能同时垂直照射向太阳能电池板和传感探头的探头底座，所述传感探头上的四个光敏元件以所述的发电装置在日出时处于初始工作状态，即所述太阳能电池板平放使得四个光敏元件处于同一水平面时的状态作以下设定:自东起顺时针转一周依次为第一光敏元件、第三光敏元件、第二光敏元件和第四光敏元件，其中第一光敏元件和第二光敏元件的连线方向与高度角转动轴的轴向相同，该四个光敏元件分别与控制器的相应端口电连接，并分别在受到太阳光照射时，第一光敏元件通过控制器控制方位角转动轴正转，即方位角转动轴顺时针转动，第二光敏元件受太阳光照时则通过控制器控制方位角转动轴反转，即方位角转动轴逆时针转动；而第三光敏元件受太阳光照时通过控制器控制高度角转动轴反转，即第三光敏元件下降、第四光敏元件上升；第四光敏元件受太阳光照时通过控制器控制方位角转动轴正转，即第三光敏元件上升、第四光敏元件下降。
6.根据权利要求5所述的双轴太阳能自动跟踪发电装置，其特征在于:所述的传感探头的光敏元件位于独立区域的角平分线P上，并且光敏元件最外廓距传感探头中心轴的距离I在1/4遮光板边长L < I < 1/2遮光板边长L的范围内。
7.根据权利要求5所述的双轴太阳能自动跟踪发电装置，其特征在于:所述方形的遮光板边长L:减光外壳内径D:交叉状隔板高度H= I: 1.73: 2，光敏元件最外廓距传感探头中心线的距离I?1/2遮光板边长L。
8.根据权利要求7所述的双轴太阳能自动跟踪发电装置，其特征在于:所述遮光板边长L、减光外壳内径D和交叉状隔板高度H的数值在±0.1?3的范围内变化。
9.根据权利要求5至8任意一项所述的双轴太阳能自动跟踪发电装置，其特征在于:所述的发电装置还包括设有最高风速的风速计，所述风速计连接到控制器的相应端口，风速计在检测到工况风速超过最高风速时，通过控制器控制发电装置转动到初始工作状态。
10.根据权利要求5所述的双轴太阳能自动跟踪发电装置，其特征在于:所述控制器在阴雨天气时控制方位角转动轴匀速转动。
【文档编号】G05D3/12GK104375514SQ201410522333
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年9月30日 优先权日:2014年9月30日
【发明者】于银龙 申请人:于银龙, 李文球