[实用新型]三光电池组合型太阳自动追踪系统传感头

说明书

技术领域：

本实用新型涉及可用于太阳自动追踪的传感系统传感头装置，尤其涉及三光电池组合型太阳自动追踪系统传感头。

技术背景：

太阳能是一种可持续利用的清洁能源，但是存在密度低、间歇性、空间分布不断变化等缺点，这导致目前设备对太阳能的利用率普遍不高。太阳每时每刻都在运动，只有设计出高效率的太阳跟踪装置，让太阳能设备的能量转换部分始终保持与太阳光线垂直，才能在有限使用面积内收集更多的太阳能，提高太阳能的吸收率和转化率。跟踪太阳的方式大致可分为两类：光电跟踪和根据视日运动轨迹跟踪。光电跟踪的优点是灵敏度高，结构设计较为方便，缺点是受到天气的影响很大。根据视日运动轨迹跟踪则是通过数学上对太阳轨迹的预测，从理论上精确地计算太阳运行轨迹，按一定的程序驱动执行机构跟踪太阳，缺点是有累积误差，长时间运行稳定性差，一般不采用此种方式。为了克服天气对光电跟踪的影响，需要制作出高精度的太阳位置追踪传感头，设计出高精度的信号处理算法，但是还要保证传感器的成本低廉。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于，克服现有技术的不足之处，提供一种能够精确探测太阳位置，提高系统的抗外界干扰能力，增强稳定性与灵敏度，有效提高太阳能的接收利用率，降低制造成本的三光电池组合型太阳自动追踪系统传感头。

本实用新型所述的三光电池组合型太阳自动追踪系统传感头，涉及有小型光电池A、竖向设置的双面反光平面镜、平面支架、小型光电池B、横向设置的双面反光平面镜、小型光电池C和信号处理电路组成。平面支架是本实用新型的主体支撑件，在所说的平面支架上，上部从中间线分开，分左右设置有小型光电池A和小型光电池B，在所说小型光电池A的下面，也就是在平面支架的左面，按照上下从中间线分开的形式，上面设置有小型光电池A，下面设置有小型光电池C。在所说的平面支架上，在分开小型光电池A和小型光电池B的中间线位置，设置有竖向设置的双向反光平面镜，在呈横向设置的小型光电池A和小型光电池B与下一行的小型光电池C之间，设置有横向设置的双面反光平面镜，使得所说的竖向设置的双面反光平面镜和横向设置的双面反光平面镜相互呈倒T字的形式。本实用新型的技术方案是：把三个性能参数非常接近的小型光电池A、小型光电池B和小型光电池C排列在一个平面支架上，感光面朝上。其中，小型光电池A小型光电池B两个光电池横向排列，并用一个有一定高度的竖向设置的双面反光平面镜隔开，此单元可对太阳东西方向进行探测；而小型光电池A和小型光电池C构成上下排列的形式，也可以称为俯仰排列的形式，并用一个横向设置的双面反光平面镜把小型光电池C与左右方向的两个小型光电池A和小型光电池B同时隔开，此单元可用来对太阳的俯仰角进行探测。左右和上下方向的探测信号通过差除和的方法进行信号处理。竖向设置的双向反光平面镜和横向设置的双面反光平面镜能够把一部分太阳光反射到小型光电池A、小型光电池B和小型光电池C上，可以用来对天气由阴转晴时太阳全方位探测。若太阳光线垂直照射在三个光电池，即小型光电池A、小型光电池B和小型光电池C的表面，它们所接收到太阳光强基本相等，此时信号处理电路不产生调整信号；若太阳位置偏东或偏西，就会造成东西方向放置的小型光电池B和小型光电池A两个光电池光强度不相等，由于竖向设置的双向反光平面镜的挡光与反光作用，使有太阳一侧的小型光电池A或者小型光电池B收到的光强度增加，另一侧的光电池收到的光强度减小，经过信号处理电路的处理后，产生一个调整信号，可由步进电机控制其旋转至太阳光照平衡的位置，在东西方向两光电池接收光强达到平衡前，俯仰角方向不动；俯仰角方向的追踪探测与东西方向原理一致，当太阳的俯仰角偏大或偏小时，由于横向设置的双面反光平面镜的遮挡与反射，东西方向的小型光电池A或者小型光电池B中的任何一个接收的光强信号相对于第三个光电池，即小型光电池C同时变大或变小，经过信号处理电路进行处理后，产生一个调整信号，可由步进电机控制其旋转至太阳光照强度在三个光电池上平衡的位置。在东西方向、俯仰方向做信号处理时采用差除和的方法，可以消除不同太阳辐照强度对光电池探测光强的影响，从而可以产生一个与太阳辐照强度无关的标准调整信号，即步进电机的步进旋转角度值。当东西、俯仰方向的差除和信号很小，并且东西、俯仰方向的总接收光强之和小于设定的阈值时，信号处理电路不产生调整信号；反之，信号处理电路产生调整信号。如果天气由阴转晴，传感头朝向与太阳位置失谐较大，太阳光通过竖向设置的双向反光平面镜和横向设吹的双向反光平面镜可以反射到某个光电池的表面，此时差除和信号很小，但是如果东西、俯仰方向的总接收光强大于设定的阈值，信号处理电路产生调整信号，由步进电机控制其旋转至太阳光照强度在三个光电池上平衡的位置。