宽域高灵敏度太阳跟踪传感器制造技术

一种宽域高灵敏度太阳跟踪传感器，属于太阳能应用领域，用于太阳能集热、采热系统以及太阳能光伏发电系统的太阳方位的实时动态跟踪设备的传感。其特征为：包含一对参数相同的光电池、一片双面反光镜片和一个等腰三角形支架，构成一个所述的传感器，两片光电池分别装在等腰三角形支架的两个斜面上，双面反光镜片装在两片光电池外交角的平分线上。用一个所述的传感器可组成一维太阳跟踪系统，用二个所述的传感器在平面上互成９０°安装，即可组成二维的太阳跟踪系统。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术为一种宽域高灵敏度太阳跟踪传感器，属于太阳能应用领域，用于太阳 能集热、采热系统以及太阳能光伏发电系统的太阳方位的实时动态跟踪设备的 传感。
技术介绍
在全球化石能源即将枯竭的今天，太阳能的深度开发应用已被人们所关注。 但以往人们仅在太阳能的低温应用技术上开发了一些基础产品，如太阳能热水 器、太阳能光伏电池等对跟踪要求不高或无需跟踪的产品，所以对跟踪技术没 有得到足够重视。今天，人们己深入到太阳能中、高温应用领域和高倍聚光光 伏应用领域，但由于太阳能的能流密度较低，要产生高温、高热和高光强就得 设法将太阳光进行高倍聚光，最常用的聚光手段为折射聚光和反射聚光，而一 旦采用聚光手段，则离不开对太阳的高精度超广角的适时动态跟踪，这就对传 感器提出了很高的要求。以往的此类传感器总是难以做到"宽域"与"高灵敏度"兼而得之，往往是在一个较小的角度范围内(比如60°内)具有高灵敏度，而一旦检测角度大 了就难以做到较高灵敏度，甚至由散射光产生光干扰，引起工作不稳定。现实 的例子上午阴雨，下午3点放晴，此时太阳在天空中的高度角已产生130。位移，用传统的传感器就很难作出正确判断，常常成了 "睁眼瞎"。因此，设计一 种超广角的宽域高灵敏度的太阳跟踪传感器就显得十分必要。
技术实现思路
本专利技术的目的，就是为聚光太阳能集热系统以及光伏发电系统提供一种经 济实用、性能可靠、使用方便、宽域、高灵敏度的传感器，以保证系统的可靠 工作。本专利技术的目的是通过以下方案实现的用一对参数相同的光电池、 一片双面反光镜片和一个等腰三角形支架，构 成一个所述的传感器，两片光电池分别装在等腰三角形支架的两个斜面上，双 面反光镜片装在两片光电池外交角的平分线上。两片材料、光电参数、形状、尺寸均相同的光电池的各自输出端均并联一 只相,司阻值的负载电阻，其阻值按该光电池的负载特性而定，使得该光电池工 作于光敏特性最佳的工作点上。两片光电池可直接以等腰三角形支架的两个斜面为板基，将光电材料制作 在其上形成一体化，也可以是两片互为独立的平板光电池贴于等腰三角形支架 的两个斜面上。双面反光镜片为金属或非金属母材进行抛光或电镀而成的、对光线有较强 反射能力的不透光的镜面片材，片材两镜面光洁度完全相同、光学性能完全相同。双面反光镜片可由同一片镜面不锈钢板裁切成相同形状并背靠背粘接或焊 接而成。双面反光镜片的高度超出等腰三角形支架的顶角之外并延伸出一定高度，此高度可以是等腰三角形支架斜边长度的0.5至10倍。当太阳偏离传感器的中心位置时，双面反光镜片的向阳面能将投射到其上 的阳光反射到与其相向的那片光电池上，使这片光电池受光量增大，输出的电 压也增太，而另一片光电池的受光量却被双面反光镜片部份遮挡而大为减弱， 输出的电压也大为减小。等腰三角形支架可由金属材料如铝合金、锌合金、铜等，或高分子材料如 尼龙、ABS、 PP、 PC等经挤压或注射成形。等腰三角形支架的顶角a在30° 90°之间，等腰三角形支架上的两斜面 等宽，等腰三角形支架的底平面上留有安装孔。用一个所述的传感器可组成一维太阳跟踪系统，用二个所述的传感器在平 面上互成90。安装，即可组成二维的太阳跟踪系统。产品包含一对参数相同的光电池1、 一片双面反光镜片2和一个等腰三角形 支架3组成，两片光电池1分别装在等腰三角形支架3的两个斜面上，双面反 光镜片2装在两片光电池1外交角的平分线上。双面反光镜片为金属或非金属母材进行抛光或电镀而成的、对光线有较强 反射能力的不透光的镜面片材，两镜面光洁度相同、光学性能相同，可以用以 下方法之一制作方案之一可由同一片单面镜面不锈钢薄板裁切成两片相同形状的小平板背靠背粘接或焊接而成。方案之二由双面镜面铜板或双面镜面不锈钢板裁切而成。 方案之三由金属薄片或其它工程材料电镀而成。以下结合附图对本专利技术进一步说明。 图l是本专利技术的主视图 图2是本专利技术的俯视图 图3是本专利技术左主视图4是传感器"光电池"之一放大后的微观结构图 闺5是本专利技术的传感器在光线偏移后的作用效果图 图6是太阳的幅照具有开采利用价值的区间示意图 图7是在极限状况下本专利技术的工作原理图 图8是传感器之"光电池"与负载电阻并联的示意图 图9是传感器之"光电池"未并联负载电阻时的光一电特性图 图IO是传感器之"光电池"并联负载电阻后的光一电特性图具体实施方式本传感器具有高灵敏度的原理如下如附图说明图1所示双面反光镜片的高度超出等腰三角形支架的顶角之外并延伸 出一定高度，此高度可以是等腰三角形支架斜边长度的0.5至10倍，此高度越 大，本传感器的灵敏度也越高，其原因与光电池的结构特性有关在放大镜下， 每片光电池是由数个单元光电池串接而成，如图4所示，以单晶硅光伏电池为 例，在光照强度最大时(100mW/cm2)，每个单元光电池的开路电压一般为550mV 左右，则一片开路电压为5V的光电池就是由9个单元光电池串联而成的，如图 4中的九个小长方条所示。由于单元光电池在受光发电时呈低阻态，而背光时呈 高阻态，所以，当其中一个单元光电池被双面反光镜片2局部遮光后，由串联 电路的特性知整个串联回路均呈高阻态，也即，光电池哪怕只被局部略微遮 光，则其整体输出电压就会大幅下降。所以，双面反光镜片2越长，当太阳转过一个单位角度后，其背光面的遮 光阴影也越长，越容易遮敝单元光电池(如图5双面反光镜片右侧的三角形空 白部份所示)，对输出电压的影响也就越大。换言之双面反光镜片2越长，其 阴影遮敝一个单元光电池所需的太阳偏转角也越小，本传感器也就越灵敏。这 就是本专利技术能达到高灵敏度的原因之一。如图5所示当阳光产生微量偏移时，在双面反光镜片2的向阳面会将偏 移部份的光线反射到与之相对应的光电池上(如图5中网眼部分所示)，提高其 光强，使其输出电压提升，以便于单片机的识别与正确判断。这就是本专利技术能 提高灵敏度的原因之二。如图9所示，由于光电池的开路光电特性较硬，即在开路状态(没负载电 阻时)和正常日照下，当照度产生一定变化时，其输出电压的变化不明显。而 在负载情况下则不然，并且，与本传感器对接的单片机或电桥电路或模拟放大 电路往往为高输入阻抗电路(相当于开路)，所以，为提高光电池对光强微弱变 化的反应灵敏度，必须让两片光电池各自带上一个合适的负载电阻，如图8所 示，负载电阻的大小应根据所选用的光电池的负载特性而定，使得该光电池工 作于光敏特性最佳的工作点上，比如当选择开路电压为5V、功率为5mW的硅 光电池作传感器，则选择R=5. l 10kQ的电阻为宜，在带有合适负载的情况下， 光电池的输出特性就显得较"软"，如图1)所示，也即当光强有微小变化时， 其输出电压就会成线性地产生较大幅度的突化。这就是本专利技术能达到高灵敏度 的原因之三。当然，上述的负载电阻也可以移至后续的取样电路中，如单片 机或电桥电路或模拟放大电路的前端，而在本传感器中省去。由于以上三种效应同时存在、同时起作用，所以本传感器的灵敏度较常规 的传感器提高了一个数量级以上，哪怕在云层较薄的阴天，也能识别天空中散 射光的明暗差异，对太阳进行准确的跟踪，对光伏发电系统尤其有利，能可靠地保证太阳能采集设备全天候地对太阳的准确高效跟踪，以让其发挥出最大的 效率，这是其它类型的传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽域高灵敏度太阳跟踪传感器，其特征为：包含一对参数相同的光电池、一片双面反光镜片和一个等腰三角形支架，构成一个所述的传感器，两片光电池分别装在等腰三角形支架的两个斜面上，双面反光镜片装在两片光电池外交角的平分线上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鼎凌，
申请(专利权)人：陈鼎凌，
类型：实用新型
国别省市：35[中国|福建]