高精度陽光跟蹤傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及太陽能應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種高精度陽光跟蹤傳感器，該傳感器殼體頂部的透光面板的中央設(shè)有遮光膜，殼體底部的電路板的中央設(shè)有方形陰影區(qū)，遮光膜投影于方形陰影區(qū)，方形陰影區(qū)的四邊線中部各貼裝中心與四邊線重合的光敏管Ⅰ、光敏管Ⅱ、光敏管Ⅲ、光敏管Ⅳ，各光敏管與電壓比較器組成工作電路，工作電路包括方位跟蹤控制電路與高度跟蹤控制電路。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、跟蹤精度可小于±0.05度，截面小，與反光鏡集熱器三點(diǎn)一線遮光少，特別適用于定日鏡的陽光跟蹤。
【專利說明】
高精度陽光跟蹤傳感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及太陽能應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種高精度陽光跟蹤傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]因地球目前可利用能源越來越少，而太陽能是一個(gè)取之不盡用之不竭的能源，太陽能作為清潔、無污染的新能源，近年來以受到廣泛的關(guān)注和使用，陽光跟蹤可提高太陽能利用率40%，為了進(jìn)一步提高太陽能利用率，第三代聚光光伏電池問世，這一技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)陽光的跟蹤精度要求達(dá)到±0.1°，而光熱發(fā)電的定日鏡對(duì)太陽反射光的跟蹤精度要求更高，目前現(xiàn)有的技術(shù)方案有“GPS定位”和一般的“四象限光電式”，GPS定位不僅系統(tǒng)成本高而且因大氣對(duì)光線的折射而影響跟蹤不精確。一般的“四象限光電式”跟蹤精度也不可能滿足該要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種高精度陽光跟蹤傳感器。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是:高精度陽光跟蹤傳感器，其特征是:殼體頂部的透光面板的中央設(shè)有遮光膜，殼體底部的電路板的中央設(shè)有方形陰影區(qū)，遮光膜投影于方形陰影區(qū)，方形陰影區(qū)的四邊線中部各貼裝中心與四邊線重合的光敏管1、光敏管π、光敏管m、光敏管IV，各光敏管與電壓比較器組成工作電路，工作電路包括方位跟蹤控制電路與高度跟蹤控制電路。
[0004]所述方位跟蹤控制電路包括光敏管I的負(fù)極與光敏管Π的正極連接，光敏管I同時(shí)與電壓比較器I的“+”輸入端和電壓比較器Π的“輸入端連接，光敏管I的集電極接Vcc，光敏管Π的發(fā)射極接GND，由電阻1、電阻Π、電阻m串聯(lián)組成的分壓電路跨接于Vcc和GND之間，分壓電路上的分壓點(diǎn)I接電壓比較器I的輸入端，分壓電路上的下分壓點(diǎn)Π接電壓比較器π的“+”輸入端，電壓比較器I的輸出端1、電壓比較器Π的輸出端Π作為方位跟蹤控制信號(hào)輸出端。
[0005]所述高度跟蹤控制電路中的光敏管m、光敏管IV、電壓比較器m、電壓比較器ιν的連接位置關(guān)系分別對(duì)應(yīng)方位跟蹤控制電路中的光敏管1、光敏管Π、電壓比較器1、電壓比較器π，高度跟蹤控制信號(hào)由輸出端m、輸出端IV輸出。
[0006]所述各光敏管的晶片半徑和該光敏管表面到透光面板表面的距離共同決定跟蹤精度，跟蹤精度用三角函數(shù)公式表示為:tana = χ/γ，其中:a-跟蹤精度，X-光敏管的晶片半徑，Y-光敏管表面到透光面板表面的距離。
[0007]所述殼體為長條形管狀，殼體靠近端部的上、下兩端分別加工有徑向凹槽、徑向凹槽，遮光膜為在透光面板的中央涂覆的一層方形遮光膜，透光面板的上端部用金屬圈和硅橡膠與殼體固定密封;圓形的電路板安裝在殼體的下端，底座插入殼體，并用硅橡膠固定密封，電路板的引出線通過底座上的防水插座引出，底座設(shè)有3個(gè)固定腳，分別用螺栓經(jīng)彈簧固定于光伏板或定日鏡的固定架上。
[0008]所述殼體材質(zhì)為不銹鋼或深色透光玻璃。
[0009]所述各光敏管的尺寸小于或等于0805封裝尺寸。
[0010]本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、跟蹤精度可小于±0.05度，截面小，與反光鏡集熱器三點(diǎn)一線遮光少，特別適用于定日鏡的陽光跟蹤。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的剖視圖；
[0012]圖2是圖1的俯視圖；
[0013]圖3是本發(fā)明電路板上光敏管的位置排列圖；
[0014]圖4是光敏管晶片半徑及光敏管晶片到透光面板的距離視圖；
[0015]圖5是本發(fā)明的工作電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不限于具體實(shí)施例。
[0017]實(shí)施例1
[0018]如圖1-圖5所示的高精度陽光跟蹤傳感器，殼體4頂部的透光面板2的中央設(shè)有遮光膜2-1，殼體4底部的電路板I的中央設(shè)有方形陰影區(qū)1-1，遮光膜2-1投影于方形陰影區(qū)1-1，方形陰影區(qū)1-1的四邊線中部各貼裝中心與四邊線重合的光敏管IU1、光敏管IIU2、光敏管mU3、光敏管IVU4，各光敏管與電壓比較器組成工作電路，工作電路包括方位跟蹤控制電路與高度跟蹤控制電路。
[0019]所述方位跟蹤控制電路包括光敏管IUl的負(fù)極與光敏管IIU2的正極連接，光敏管IUl同時(shí)與電壓比較器IVJl的“+”輸入端和電壓比較器Π VJ2的輸入端連接，光敏管IUl的集電極接Vcc，光敏管Π U2的發(fā)射極接GND，由電阻IRl、電阻Π R2、電阻IIIR3串聯(lián)組成的分壓電路跨接于Vcc和GND之間，分壓電路上的分壓點(diǎn)Ia接電壓比較器IVJl的輸入端，分壓電路上的下分壓點(diǎn)IIb接電壓比較器IIVJ2的“+”輸入端，電壓比較器IVJl的輸出端IJ1、電壓比較器Π VJ2的輸出端Π J2作為方位跟蹤控制信號(hào)輸出端。
[0020]所述高度跟蹤控制電路中的光敏管mU3、光敏管IVU4、電壓比較器mvj3、電壓比較器IVVJ4的連接位置關(guān)系分別對(duì)應(yīng)方位跟蹤控制電路中的光敏管IUl、光敏管Π U2、電壓比較器IVJ1、電壓比較器Π VJ2，高度跟蹤控制信號(hào)由輸出端m Wl、輸出端IVW2輸出。
[0021]所述各光敏管的晶片半徑X和該光敏管表面到透光面板2表面的距離Y共同決定跟蹤精度α，跟蹤精度α用三角函數(shù)公式表示為:tana = X/Y，設(shè)晶片半徑X = 0.2mm,Y= 120mm，則tana = 0.0017，即知a = 0.01°。
[0022]所述殼體4為長條形管狀的不銹鋼，殼體4靠近端部的上、下兩端分別加工有徑向凹槽4-1、徑向凹槽4-2，遮光膜2-1為在透光面板2的中央涂覆的一層方形遮光膜，透光面板2的上端部用金屬圈3和硅橡膠與殼體4固定密封;圓形的電路板I安裝在殼體4的下端，底座6插入殼體4，并用硅橡膠固定密封，電路板I的引出線通過底座6上的防水插座7引出，底座6設(shè)有3個(gè)固定腳8，分別用螺栓經(jīng)彈簧固定于光伏板。
[0023]實(shí)施例2
[0024]本實(shí)施例中所述的高精度陽光跟蹤傳感器各部分結(jié)構(gòu)與連接關(guān)系均與實(shí)施例1中相同，不同的技術(shù)參數(shù)為:殼體4材質(zhì)為深色透光玻璃;固定腳8固定于定日鏡的固定架上。
[0025]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該了解本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述的實(shí)施例和說明書描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入本發(fā)明要求保護(hù)的范圍內(nèi)，本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書和等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.高精度陽光跟蹤傳感器，其特征是:殼體(4)頂部的透光面板(2)的中央設(shè)有遮光膜(2-1)，殼體(4)底部的電路板(I)的中央設(shè)有方形陰影區(qū)(1-1)，遮光膜(2-1)投影于方形陰影區(qū)(1-1)，方形陰影區(qū)(1-1)的四邊線中部各貼裝中心與四邊線重合的光敏管I(U1)、光敏管n(U2)、光敏管m(U3)、光敏管IV(U4)，各光敏管與電壓比較器組成工作電路，工作電路包括方位跟蹤控制電路與高度跟蹤控制電路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度陽光跟蹤傳感器，其特征是:所述方位跟蹤控制電路包括光敏管I (Ul)的負(fù)極與光敏管Π (U2)的正極連接，光敏管I (Ul)同時(shí)與電壓比較器I (VJl)的“+”輸入端和電壓比較器n(VJ2)的輸入端連接，光敏管I(Ul)的集電極接Vcc，光敏管Π (U2)的發(fā)射極接GND，由電阻I (Rl)、電阻Π (R2)、電阻ΙΠ (R3)串聯(lián)組成的分壓電路跨接于Vcc和GND之間，分壓電路上的分壓點(diǎn)1(a)接電壓比較器I(VJl)的輸入端，分壓電路上的下分壓點(diǎn)n(b)接電壓比較器n(VJ2)的“+”輸入端，電壓比較器I(VJl)的輸出端I(J1)、電壓比較器Π (VJ2)的輸出端Π (J2)作為方位跟蹤控制信號(hào)輸出端。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度陽光跟蹤傳感器，其特征是:所述高度跟蹤控制電路中的光敏管m (U3)、光敏管IV(U4)、電壓比較器m (VJ3)、電壓比較器IV(VJ4)的連接位置關(guān)系分別對(duì)應(yīng)方位跟蹤控制電路中的光敏管I (Ul)、光敏管Π (U2)、電壓比較器I (VJl)、電壓比較器Π (VJ2)，高度跟蹤控制信號(hào)由輸出端m (Wl)、輸出端IV (W2)輸出。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的高精度陽光跟蹤傳感器，其特征是:所述各光敏管的晶片半徑(X)和該光敏管表面到透光面板(2)表面的距離(Y)共同決定跟蹤精度(α)，跟蹤精度(α)用三角函數(shù)公式表示為:tana = X/Y。5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的高精度陽光跟蹤傳感器，其特征是:所述殼體(4)為長條形管狀，殼體(4)靠近端部的上、下兩端分別加工有徑向凹槽(4-1)、徑向凹槽(4-2)，遮光膜(2-1)為在透光面板(2)的中央涂覆的一層方形遮光膜，透光面板(2)的上端部用金屬圈(3)和硅橡膠與殼體(4)固定密封;圓形的電路板(I)安裝在殼體(4)的下端，底座(6)插入殼體(4)，并用硅橡膠固定密封，電路板(I)的引出線通過底座(6)上的防水插座(7)引出，底座(6)設(shè)有3個(gè)固定腳(8)，分別用螺栓經(jīng)彈簧固定于光伏板或定日鏡的固定架上。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高精度陽光跟蹤傳感器，其特征是:所述殼體(4)材質(zhì)為不銹鋼或深色透光玻璃。7.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的高精度陽光跟蹤傳感器，其特征是:所述各光敏管的尺寸小于或等于0805封裝尺寸。
【文檔編號(hào)】G05D3/12GK105843261SQ201610431628
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年6月15日
【發(fā)明人】李強(qiáng), 蔡福海
【申請(qǐng)人】大連理工高郵研究院有限公司