[发明专利]一种太阳位置检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能热发电系统，更具体地说，涉及一种太阳位置检测装置及方法。 

背景技术

太阳位置检测装置用于跟踪太阳位置，用于太阳能热发电系统中，现有技术的太阳位置检测装置的结构如图1所示。装置包括第一底座15，第一底座15上设置光电四象限传感器，光电四象限传感器的外围设置第一外壳16，第一外壳16上设置第一上盖17，第一外壳16与第一上盖17、第一底座15密封连接，第一上盖17上垂直设置导光筒18，导光筒18顶端设置石英视镜19，传感器的光电四象限传感器的中心、导光筒18的中心、石英视镜19的中心位于同一条直线上。为了保证安装位置的准确性，第一上盖17上设置导光孔20，第一底座15上设置与导光孔对应的对正孔21，通过导光孔20和对正孔21的对正来保证安装位置的准确性。 

光电四象限传感器的原理是使用硅电池作为核心部件，将硅电池分割为1/4扇形，由四块扇形硅电池拼接为一个整圆，当光线照射到硅电池表面时，四块扇形硅电池由于光照不均匀则产生的光生电流大小也不同，其核心就是比较光生电流的大小来输出控制信号。通过计算相对位置的电流差值，来控制跟踪系统运行，当相对位置的电流差值为0时，则跟踪系统正对太阳。 

现有技术的太阳位置检测装置存在如下缺陷：（1）光电四象限传感器采用硅电池作为核心部件，硅电池对光源的要求很高，光电四象限传感器的检测角度很小，一般在20°左右，当检测角度过大时，会在光电四象限传感器的视场内同时存在聚光镜形成的光斑、太阳光斑等多个光源，此时传感器就不能对太阳位置做出准确判断，这样会造成光电四象限传感器的误差变大或者直接造成光电四象限传感器失效，因此，现有设计的太阳能传感器不能做到对太阳位置的大范围检测。（2）光电四象限传感器为模拟量传感器，比较容易受杂散光的影响，并且当天空中云层反射强烈时，会对传感器造成很大影响，影响跟踪系统的稳定性。 

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制一种太阳位置检测装置及方法。 

一种太阳位置检测装置，包括底座，其特征在于，还包括外壳、上盖，外壳、上盖与底座形成腔体，采集太阳图像的摄像头设置于腔体内的底座上，上盖包括位于四周的遮光部、位于中心的透光部。 

优选地，透光部包括石英玻璃层和位于石英玻璃层下方的巴德膜。 

优选地，装置还包括与摄像头连接的单片机，单片机包括图像采集单元、灰度处理单元、太阳图像中心获取单元、数模转换单元、电机单元，灰度处理单元与图像采集单元连接，灰度处理单元与太阳图像中心获取单元连接，数模转换单元与太阳图像中心获取单元连接，电机单元与数模转换单元连接。 

优选地，电机单元包括仰俯电机和水平电机。 

优选地，摄像头采用CCD传感器或COMS传感器。 

优选地，摄像头的视场角为120°。 

优选地，外壳、上盖、底座密封连接。 

一种太阳位置检测方法，其特征在于，包括如下步骤： 

A、单片机图像采集单元向太阳位置检测装置的摄像头发图像采集指令； 

B、摄像头执行采集指令，采集太阳图像后，将太阳图像传输至单片机的图像采集单元； 

C、灰度处理单元对来自图像采集单元的太阳图像进行灰度处理，获取0-255阶灰度图像； 

D、太阳图像中心获取单元根据灰度图像确定太阳图像的中心点，并将本次太阳图像的中心点与上次检测的太阳图像的中心点做比较处理，获取太阳图像中心的移动向量； 

E、数模转换单元将太阳图像中心的移动向量转换为相应的脉冲驱动电机单元运动。 

优选地，电机单元包括仰俯电机和水平电机。 

实施本发明的技术方案，具有以下有益效果：（1）采用数字摄像头，CCD传感器或COMS传感器避免了硅电池对光源的高要求，因此检测角度（视场角）随之变大到所希望的大小，扩大对太阳的跟踪范围，提高跟踪效率。（2）CCD传感器或COMS传感器可以对所拍摄照片进行分区域识别，可以去除干扰图像，得到真实的太阳图像，使跟踪精度大大提高。（3）采用单片机对太阳图像进行处理， 通过采集照片并对照片进行运算分析的方式来输出控制信号，是一种数字化采集过程，克服了模拟量采集的大误差问题。 

附图说明

图1是现有技术的太阳位置检测装置的结构示意图； 

图2是本发明的太阳位置检测装置的一实施例结构示意图； 

图3是本发明的太阳位置检测装置的图2沿A方向的剖视图；