太陽能自動跟蹤傳感器及太陽能發(fā)電裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種太陽能自動跟蹤傳感器及太陽能發(fā)電裝置，該太陽能自動跟蹤傳感器包括棱臺，該棱臺包括上底面、下底面和多個側(cè)面，多個側(cè)面中的每個側(cè)面與下底面的夾角均相等；在每個側(cè)面上設置一個或多個光敏傳感器，每個光敏傳感器的感光面與其所在的側(cè)面平行；上底面設置有遮光板，遮光板平行于上底面；遮光板的面積大于上底面的面積，且小于下底面的面積；在垂直朝向下底面的方向上，遮光板對每個光敏傳感器的感光面能部分遮擋，且遮光板對每個光敏傳感器的感光面的遮擋程度相同。本實用新型公開的太陽能自動跟蹤傳感器既提高陽光入射角度的測量精度，又增大了可測量角度的范圍，最終提高跟蹤精度。
【專利說明】
太陽能自動跟蹤傳感器及太陽能發(fā)電裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及太陽能發(fā)電領域，尤其是涉及一種太陽能自動跟蹤傳感器及太陽能發(fā)電裝置。
【背景技術】
[0002]由于太陽能存在光照方向和強度隨時間不斷變化的問題，以太陽能光伏發(fā)電為例，在相同日照條件下，自動跟蹤式太陽能發(fā)電設備要比固定朝向式太陽能發(fā)電設備的發(fā)電量提高35%，而成本下降25%。因此太陽能聚能系統(tǒng)對陽光進行跟蹤是非常有必要的，而跟蹤裝置的精度將顯著地影響太陽能的利用效率。
[0003]目前采用金字塔結(jié)構(gòu)的跟蹤裝置，將光電傳感器設置在金字塔狀殼體的側(cè)面上。該金字塔狀殼體的側(cè)面和底面之間夾角影響跟蹤裝置的視場角度和跟蹤精度:當該夾角較大時，跟蹤裝置的測量跟蹤精度高但是測量角度的范圍小，即視場范圍小，容易丟失目標；當該夾角較小時，跟蹤裝置的視場范圍大但是測量精度差導致跟蹤精度差。
[0004]針對上述跟蹤裝置的視場范圍與跟蹤精度無法兼顧的問題，目前尚未提出有效的解決方案。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種太陽能自動跟蹤傳感器，既具有較大的可測量角度的范圍又具有較高的測量跟蹤精度。
[0006]第一方面，本實用新型實施例提供了一種太陽能自動跟蹤傳感器，包括棱臺，該棱臺包括上底面、下底面和多個側(cè)面，多個側(cè)面中的每個側(cè)面與下底面的夾角均相等;在每個側(cè)面上設置一個或多個光敏傳感器，每個光敏傳感器的感光面與其所在的側(cè)面平行;上底面設置有遮光板，遮光板平行于上底面;遮光板的面積大于上底面的面積，且小于下底面的面積;在垂直朝向下底面的方向上，遮光板對每個光敏傳感器的感光面能部分遮擋，且遮光板對每個光敏傳感器的感光面的遮擋程度相同。
[0007]結(jié)合第一方面，本實用新型實施例提供了第一方面的第一種可能的實施方式，其中，上述棱臺是正棱臺；每個側(cè)面上的光敏傳感器與上底面距離相等。
[0008]結(jié)合第一方面的第一種可能的實施方式，本實用新型實施例提供了第一方面的第二種可能的實施方式，其中，每個側(cè)面上的一個或多個光敏傳感器位于側(cè)面的中心線位置。
[0009]結(jié)合第一方面，本實用新型實施例提供了第一方面的第三種可能的實施方式，其中，側(cè)面與下底面的夾角為10°?80°。
[0010]結(jié)合第一方面，本實用新型實施例提供了第一方面的第四種可能的實施方式，其中，光敏傳感器是硅光電池傳感器、光敏電阻、光敏二極管或者光敏三極管。
[0011]結(jié)合第一方面，本實用新型實施例提供了第一方面的第五種可能的實施方式，其中，遮光板與棱臺一體成型;遮光板表面覆蓋反光材料。
[0012]結(jié)合第一方面，本實用新型實施例提供了第一方面的第六種可能的實施方式，其中，上述棱臺內(nèi)部設置有電路板，電路板配置有運算放大器，光敏傳感器與運算放大器相連。
[0013]結(jié)合第一方面的第六種可能的實施方式，本實用新型實施例提供了第一方面的第七種可能的實施方式，其中，電路板的輸出端連接航空接頭;航空接頭與外部控制器相連。
[0014]結(jié)合第一方面的上述實施方式，本實用新型實施例提供了第一方面的第八種可能的實施方式，其中，還包括透明防水外殼，該外殼包括透明上蓋和底座;上述棱臺固定安裝在透明防水外殼內(nèi)。
[0015]第二方面，本實用新型實施例還提供一種太陽能發(fā)電裝置，包括固定裝置、光伏組件、轉(zhuǎn)動機構(gòu)、控制器，還包括上述第一方面的太陽能自動跟蹤傳感器。
[0016]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的優(yōu)點在于:
[0017]本實用新型提供了一種太陽能自動跟蹤傳感器，在棱臺的上底面設置有平行于上底面的遮光板，該遮光板的面積小于下底面的面積且大于上底面的面積，即對棱臺側(cè)面上的光敏傳感器能部分遮擋，且遮光板對每個光敏傳感器的感光面的遮擋程度相同。當陽光非垂直上底面入射時，上述各個光敏傳感器的感光面與陽光的夾角不同，導致接收到的光功率不同，與光敏傳感器連接的運算放大器輸出的電壓也不同，通過比較電壓從而判斷光線與棱臺各側(cè)面之間的角度。上述在棱臺各個側(cè)面均設置光敏傳感器的方式保證了陽光從不同方向入射均能被光敏傳感器接收，測量角度范圍大；由于遮光板對光敏傳感器的遮蔽作用，陽光在非垂直入射的情況下，遮光板對于各個光敏傳感器產(chǎn)生的陰影是不同的，進而放大了陽光入射角度導致的輸出電壓的差別，提高了測量精度。
[0018]綜上，本實用新型提供的太陽能自動跟蹤傳感器，既提高陽光入射角度的測量精度，又增大了可測量角度的范圍，最終提高了跟蹤精度。
[0019]為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。
【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關的附圖。
[0021]圖1示出了本實用新型實施例所提供的一種太陽能自動跟蹤傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2示出了本實用新型實施例所提供的一種太陽能自動跟蹤傳感器的俯視圖；
[0023]圖3示出了本實用新型實施例所提供的陽光傾斜入射太陽能自動跟蹤傳感器的示意圖；
[0024]圖4示出了本實用新型實施例所提供的陽光垂直入射太陽能自動跟蹤傳感器的示意圖。
[0025]圖示說明:
[0026]1-棱臺；2-側(cè)面;3-光敏傳感器；
[0027]4-遮光板;5-透明上蓋;6-底座；
[0028]7-航空接頭。
【具體實施方式】
[0029]為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型實施例中附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本實用新型的范圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例?；诒緦嵱眯滦偷膶嵤├?，本領域技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0030]考慮到相關技術中的光電跟蹤方式跟蹤太陽裝置的視場范圍與跟蹤精度無法兼顧的問題，本實用新型實施例提供了一種太陽能自動跟蹤傳感器，下面通過實施例進行描述。
[0031]實施例1
[0032]本實用新型實施例提供了一種太陽能自動跟蹤傳感器，如圖1、2所示，該太陽能自動跟蹤傳感器包括棱臺I，該棱臺I包括上底面、下底面和多個側(cè)面2，每個側(cè)面2與下底面的夾角均相等。
[0033]在本實施例中以使用四棱臺為例，也可以使用三棱臺、五棱臺、六棱臺等，綜合考慮成本和跟蹤效果優(yōu)選四棱臺或者五棱臺。
[0034]本實施例中在上述四棱臺的每個側(cè)面2上設置一個或多個光敏傳感器3，每個光敏傳感器3的感光面與其所在的側(cè)面平行(在圖1、2中以一個光敏傳感器為例)；上底面設置有遮光板4，遮光板4平行于上底面;遮光板4的面積大于上底面的面積，且小于下底面的面積；在垂直朝向下底面的方向上，遮光板4對每個光敏傳感器3的感光面能部分遮擋，且遮光板4對每個光敏傳感器3的感光面的遮擋程度相同。如圖2所示太陽能自動跟蹤傳感器中，在垂直朝向下底面的方向上，遮光板4遮擋了光敏傳感器3的感光面一部分。
[0035]當陽光非垂直上底面入射時，上述每個側(cè)面2上的各個光敏傳感器3的感光面與陽光的夾角不同，導致接收到的光功率不同，與光敏傳感器連接的運算放大器輸出的電壓也不同，通過比較電壓從而判斷光線與棱臺各側(cè)面之間的角度。
[0036]在上述棱臺I各個側(cè)面2均設置光敏傳感器3的方式保證了陽光從不同方向入射均能被光敏傳感器接收，增大了測量角度范圍；由于遮光板4對光敏傳感器3的遮蔽作用，陽光在非垂直入射的情況下，遮光板4對于各個光敏傳感器產(chǎn)生的陰影是不同的，進而放大了陽光入射角度導致的輸出電壓的差別，提高了測量精度。
[0037]在具體實現(xiàn)時，每個側(cè)面上的光敏傳感器3的具體個數(shù)可以根據(jù)需要設置，優(yōu)選為每個側(cè)面上設置I個或者2個，既可以保證測量精度又節(jié)約成本。
[0038]其中，上述棱臺優(yōu)選是正棱臺；每個側(cè)面上的光敏傳感器3與上底面的距離相等，即每個側(cè)面上的多個光敏傳感器3水平排列。每個側(cè)面上的一個或多個光敏傳感器3位于側(cè)面的中心線位置。側(cè)面2與下底面的夾角優(yōu)選為60°。
[0039]上述光敏傳感器是硅光電池傳感器、光敏電阻、光敏二極管或者光敏三極管，優(yōu)選硅光電池傳感器，其具有較好的光伏電池一致性。
[0040]上述遮光板4可以與棱臺I一體成型，也可以分別成型再固定連接，只需要保證遮光板4平行于棱臺I的上底面。在遮光板4表面覆蓋有反光材料，當陽光照射到該反光材料上時能夠被反射大部分，避免產(chǎn)生的熱量傳導到棱臺I，對光敏傳感器等器件造成不利影響。
[0041]在上述棱臺I內(nèi)部設置有電路板，電路板配置有運算放大器，光敏傳感器3與運算放大器相連。電路板的輸出端連接航空接頭7;航空接頭7與外部控制器相連。
[0042]如圖1、2所示，上述太陽能自動跟蹤傳感器還包括透明防水外殼，該透明防水外殼包括透明上蓋5和底座6;上述棱臺I固定安裝在透明防水外殼內(nèi)。太陽能自動跟蹤傳感器整體可以通過底座固定到太陽能電池板上。
[0043]實施例2
[0044]本實用新型實施例提供一種太陽能自動跟蹤傳感器，如圖1、2所示，包括外殼、棱臺1、遮光板4、4個硅光電池傳感器、電路板、運算放大器和航空接頭7。
[0045]上述外殼包括透明上蓋5和底座6，透明上蓋5采用PMMA材料，底座6用ABS材料制作，透明上蓋5和底座6用密封膠固定和密封，實現(xiàn)防水防塵及保護內(nèi)部傳感器的目的。
[0046]如圖2所示，左右兩個側(cè)面上的硅光電池傳感器構(gòu)成一組同時工作的光電測量單元，上下兩個側(cè)面上的硅光電池傳感器構(gòu)成另一組同時工作的光電測量單元，其中左右兩側(cè)的一組光電傳感器用來檢測太陽南北方向光線的入射角度，上下兩側(cè)的一組光電傳感器用來檢測太陽東西方向光線的入射角度。上述各個硅光電池傳感器被遮光板4遮擋程度相同，遮光板的形狀優(yōu)選和棱臺I的上底面和下底面相同，也可以不同，例如上底面和下底面為正方形，遮光板4為圓形，只需要保證遮光板4對每個硅光電池傳感器的遮擋程度相同。為了起到必要的遮擋效果，遮光板4的面積需要大于上底面的面積，且小于下底面的面積，如果遮光板4的面積大于下底面的面積，可能導致在陽光接近垂直于上底面時，各硅光電池傳感器的感光面已全部被遮光板4的陰影遮擋，導致失去對陽光入射角度的判斷。
[0047]上述4個硅光電池傳感器與運算放大器的輸入端相連，運算放大器與電路板連接，電路板的輸出端連接航空接頭7，航空接頭7與外部控制器相連。太陽能自動跟蹤傳感器整體可以通過底座固定到太陽能電池板上，其中棱臺I下底面平行于太陽能電池板。
[0048]在光照條件下，太陽能自動跟蹤傳感器的4個硅光電池傳感器的感光面分別朝向四個方向，因此在陽光非垂直上底面入射的情況下，陽光入射各感光面的角度不同，導致4個硅光電池傳感器接收到的光量不同，進而輸出的電壓也不同，硅光電池傳感器的輸出電壓經(jīng)過運算放大器運算放大后輸出，經(jīng)航空接頭7與外部控制器相連?？刂破鲗?個硅光電池傳感器的輸出電壓進行比較，確定輸出電壓最大的娃光電池傳感器，即該娃光電池傳感器與陽光的夾角最大，控制器發(fā)出控制指令使太陽能跟蹤機構(gòu)驅(qū)動太陽能電池板向最大值所對應的硅光電池傳感器所在的方向運動。經(jīng)過不斷測量跟蹤調(diào)整太陽能電池板的角度，最終與陽光接近垂直，此時4個硅光電池傳感器的輸出電壓一致。
[0049]上述在棱臺各個側(cè)面均設置光敏傳感器的方式保證了陽光從不同方向入射均能被光敏傳感器接收，測量角度范圍大。棱臺的各個側(cè)面與下底面的夾角可以取大于0°小于90°，優(yōu)選為10°?80°，此時上述太陽能自動跟蹤傳感器的測量角度和測量精度都較好，在本實施例中具體為60°。
[0050]如圖3所示，當陽光非垂直上底面入射時，圖中右側(cè)的硅光電池傳感器的感光面與陽光的夾角大于左側(cè)的硅光電池傳感器的感光面與陽光的夾角，因此右側(cè)硅光電池傳感器的輸出電壓大于左側(cè)娃光電池傳感器的輸出電壓；同時由于遮光板4的遮擋作用，右側(cè)的娃光電池傳感器的感光面受到較少遮擋，左側(cè)的硅光電池傳感器的感光面受到較大遮擋(如圖3所示，該左側(cè)的硅光電池傳感器的感光面幾乎全部處于遮光板的陰影中)，進一步增大了右側(cè)娃光電池傳感器的輸出電壓與左側(cè)娃光電池傳感器的輸出電壓的差值，即使陽光偏離垂直微小角度即對硅光電池傳感器的輸出電壓產(chǎn)生較大影響，因此可以對陽光精確定位和跟蹤。
[0051]如圖4所示，當陽光垂直上底面入射時，遮光板4對各硅光電池傳感器的感光面的遮擋程度相同，由于棱臺I的各側(cè)面與下底面的夾角均相同，此時各硅光電池傳感器的感光面與陽光的夾角也均相同，因此各硅光電池傳感器的輸出電壓也應相等或者近似相等。當輸出電壓相等或近似相等，則認為陽光已垂直入射太陽能電池板。
[0052]綜上所述，本實用新型的太陽能自動跟蹤傳感器既具有較大的可測量角度的范圍又具有$父尚的測量跟蹤精度，最終提尚跟蹤精度。同時具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、精度尚、工作穩(wěn)定的優(yōu)點。
[0053]實施例3
[0054]本實用新型實施例提供一種太陽能發(fā)電裝置，包括固定裝置、光伏組件、轉(zhuǎn)動機構(gòu)、控制器。上述光伏組件優(yōu)選為太陽能電池板，將實施例1或者2中的太陽能自動跟蹤傳感器固定到該太陽能發(fā)電裝置，并保證太陽能自動跟蹤傳感器的棱臺底面與太陽能電池板平行，通過該太陽能自動跟蹤傳感器對陽光的測量和跟蹤持續(xù)保持太陽能電池板與陽光垂直，從而提尚太陽能的利用效率。
[0055]同時，實施例1或者2中的太陽能自動跟蹤傳感器也可以用于太陽能集熱器，能夠有效提高太陽能的利用效率，進而用于太陽能熱水器、太陽灶、主動式太陽房、太陽能溫室、太陽能干燥、太陽能工業(yè)加熱、太陽能熱發(fā)電等。
[0056]在本實用新型的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“設置”、“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。
[0057]最后應說明的是:以上所述實施例，僅為本實用新型的【具體實施方式】，用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制，本實用新型的保護范圍并不局限于此，盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內(nèi)，其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改或可輕易想到變化，或者對其中部分技術特征進行等同替換;而這些修改、變化或者替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本實用新型實施例技術方案的精神和范圍。都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應以權利要求的保護范圍為準。
【主權項】
1.一種太陽能自動跟蹤傳感器，其特征在于，包括棱臺，所述棱臺包括上底面、下底面和多個側(cè)面，所述多個側(cè)面中的每個側(cè)面與所述下底面的夾角均相等； 在每個所述側(cè)面上設置一個或多個光敏傳感器，每個所述光敏傳感器的感光面與其所在的所述側(cè)面平行； 所述上底面設置有遮光板，所述遮光板平行于所述上底面； 所述遮光板的面積大于所述上底面的面積，且小于所述下底面的面積； 在垂直朝向所述下底面的方向上，所述遮光板對每個所述光敏傳感器的感光面能部分遮擋，且所述遮光板對每個所述光敏傳感器的感光面的遮擋程度相同。2.根據(jù)權利要求1所述的太陽能自動跟蹤傳感器，其特征在于， 所述棱臺是正棱臺； 每個所述側(cè)面上的所述光敏傳感器與所述上底面距離相等。3.根據(jù)權利要求2所述的太陽能自動跟蹤傳感器，其特征在于，每個所述側(cè)面上的所述一個或多個光敏傳感器位于所述側(cè)面的中心線位置。4.根據(jù)權利要求1所述的太陽能自動跟蹤傳感器，其特征在于，所述側(cè)面與所述下底面的夾角為10°?80°。5.根據(jù)權利要求1所述的太陽能自動跟蹤傳感器，其特征在于，所述光敏傳感器是硅光電池傳感器、光敏電阻、光敏二極管或者光敏三極管。6.根據(jù)權利要求1所述的太陽能自動跟蹤傳感器，其特征在于，所述遮光板與所述棱臺一體成型;所述遮光板表面覆蓋反光材料。7.根據(jù)權利要求1所述的太陽能自動跟蹤傳感器，其特征在于，所述棱臺內(nèi)部設置有電路板，所述電路板配置有運算放大器，所述光敏傳感器與所述運算放大器相連。8.根據(jù)權利要求7所述的太陽能自動跟蹤傳感器，其特征在于，所述電路板的輸出端連接航空接頭;所述航空接頭與外部控制器相連。9.根據(jù)權利要求1-8任意一項所述的太陽能自動跟蹤傳感器，其特征在于，還包括透明防水外殼，所述外殼包括透明上蓋和底座;所述棱臺固定安裝在所述透明防水外殼內(nèi)。10.—種太陽能發(fā)電裝置，包括固定裝置、光伏組件、轉(zhuǎn)動機構(gòu)、控制器，其特征在于，還包括如權利要求1-9任意一項所述的太陽能自動跟蹤傳感器。
【文檔編號】G05D3/12GK205680004SQ201620512643
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年5月30日 公開號201620512643.9, CN 201620512643, CN 205680004 U, CN 205680004U, CN-U-205680004, CN201620512643, CN201620512643.9, CN205680004 U, CN205680004U
【發(fā)明人】王巍
【申請人】王巍