本发明专利技术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。本发明专利技术能够实现对太阳位置的自动跟踪。
【技术实现步骤摘要】
双轴太阳能自动跟踪发电装置及其传感探头
本专利技术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。
技术介绍
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。 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。 现有技术中已公开了多种双轴转动机构的结构形式，如中国专利技术专利公开说明书CN201110406393.2公开了一种机械式双轴太阳能跟踪支架，中国技术专利公开说明书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。 中国技术专利公开说明书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。 上述太阳能跟踪传感器存在以下缺点: 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； 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； 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。
技术实现思路
本专利技术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。 本专利技术的目的是通过以下技术措施实现的: 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。 为了避免太阳光在通过减光外壳时发生折射,作为本专利技术的一种实施方式，本专利技术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。 作为本专利技术的优选方案，本专利技术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。 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。 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本文档来自技高网...
【技术保护点】
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。
【技术特征摘要】
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...
【专利技术属性】
技术研发人员：于银龙，
申请(专利权)人：于银龙，李文球，
类型：发明
国别省市：广东;44
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