[发明专利]一种大范围太阳位置跟踪传感器

说明书

本发明公开了一种大范围太阳位置跟踪传感器，包括大范围追踪单元和安装调节单元；所述的大范围追踪单元包括多个球形光敏探测头和圆台安装底座，所述的多个球形光敏探测头沿圆周方向均匀布置在圆台安装底座的侧面上；安装调节单元与大范围追踪单元的圆台安装底座的底部连接。本发明设有大范围追踪、精确追踪且设有安装调节单元，具有追踪范围广、精度更高且可调节安装等优点；本发明通过单片机对大范围追踪、精确追踪实时数据进行采集并调控，能有效地提高太阳跟踪精度，通过安装调节装置使传感器安装更灵活。

技术领域

本发明属于太阳位置跟踪传感器技术领域，具体是涉及一种大范围太阳位置跟踪传感器。

背景技术

随着经济的高速发展，不可再生能源消耗的越来越快，同时化石能源大量使用导致环境污染越来越严重，像温室效应、臭氧层坏等环境污染对人类的生存以及生态系统的平衡已经形成了严重的威胁。太阳能是一种可再生能源且能被直接利用，这对国家实现可持续发展有着重要的战略意义。

太阳跟踪技术能对太阳位置进行精确跟踪，能有效地提高太阳能利用率。目前太阳跟踪技术主要有视日运动轨迹跟踪和光电跟踪以及混合跟踪方式。光电跟踪技术是提高太阳能热发电技术的关键，而光电传感器是光电跟踪的核心部分，其精度也是直接影响到跟踪系统的跟踪精度。现有的传感器中，传统的四象限探测器有较高的跟踪精度，但由于结构上的限制，存在跟踪视角范围窄的问题。隔板式光电传感器具有结构简单且制造成本较低的优势，但同时也存在受外部光源及其他物体散射光的影响且运行不稳定，跟踪精度不高。其他的一些改进的传感器虽提高了跟踪精度，但从总体上仍有很大的改进空间。因此，为提高太阳能的利用率，发明一种追踪视角广、跟踪精度高的传感器对光电跟踪技术的发展有着重要的意义。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种大范围太阳位置跟踪传感器，它具有追踪范围广、精度更高且可调节安装等优点，而且可以通过光敏元器件和CCD相机对大范围追踪、精确追踪实时数据进行采集，数据处理后进而调节执行机构的高度角和方位角，能快速有效响应传感器。

本发明采用的技术方案是：一种大范围太阳位置跟踪传感器，包括大范围追踪单元和安装调节单元；所述的大范围追踪单元包括多个球形光敏探测头和圆台安装底座，所述的多个球形光敏探测头沿圆周方向均匀布置在圆台安装底座的侧面上；安装调节单元与大范围追踪单元的圆台安装底座底部连接。

上述的大范围太阳位置跟踪传感器中，所述的球形光敏探测头的外部表面设有五个通孔，每个通孔设有一个光敏元器件，光敏元器件与单片机连接。

上述的大范围太阳位置跟踪传感器中，所述的圆台安装底座顶部设有安装定位孔，安装定位孔内设有精确追踪单元；所述的精确追踪单元包括日晷棒、投影屏、圆柱筒、安装架及CCD相机；所述的圆柱筒上端处设有日晷棒和投影屏，日晷棒位于投影屏的圆心位置且垂直于投影屏设置在投影屏上；圆柱筒下端通过安装架安装有CCD相机；CCD相机与单片机连接。

上述的大范围太阳位置跟踪传感器中，所述的圆台安装底座顶部设有安装定位孔，安装定位孔内设有精确追踪单元；所述的精确追踪单元包括平凸透镜、圆柱筒、光电探测盘；所述的圆柱筒的上端设有平凸透镜；圆柱筒的下端安装光电探测盘；所述的光电探测盘上表面设有四个光敏元器件且按照东西南北方位对称安装，四个光敏元器件与单片机连接。

上述的大范围太阳位置跟踪传感器中，所述的圆台安装底座侧面上的多个球形光敏探测器的电气特性完全相同。

上述的大范围太阳位置跟踪传感器中，所述的投影屏为一种半透明的光屏，其底面可以明显显示日晷棒的影子。

上述的大范围太阳位置跟踪传感器中，所述的光电探测盘上表面的四个光敏元器件的电气特性完全相同。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：