[发明专利]基于日晷仪的太阳跟踪定位装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳定位技术领域，尤其涉及一种基于日晷仪的太阳跟踪定位装置及方法。

背景技术

在能源危机日益严重的今天，太阳能等新能源的利用具有极大的情景。太阳能作为一种绿色环保的能源，越来越受到人们的重视。太阳能发电能为人类提供可持续能源，但其发电效率低，发电成本相对较高，这制约了其大规模应用。

太阳能发电板所获得光照度                                                ，其中，为入射光线与被照表面的法线之间的夹角，表示为0度时，太阳能发电板所获得的光照度。光照度越大，光电板产生的光电流越大。

由此可见研究具有实用价值的太阳能自动跟踪装置，使太阳光直射在太阳能电池板上，即，以此提高太阳能电池板的使用效率，则是促进太阳能广泛应用的主要途径之一。

此外，其他一些方式的太阳能利用，比如光——热形式的太阳能热水器的太阳能利用率也和太阳能电板相同。

日晷是有悠久历史的利用太阳光测量时间的工具，其结构简单，适用范围广，并且可靠性高。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于日晷仪的太阳跟踪定位装置及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于日晷仪的太阳跟踪定位装置，它主要由数字信号处理装置、数据采集装置和日晷仪等依次相连组成；其中，日晷仪主要由晷面和表组成，数据采集装置包括若干个感光元件、一个比较感光元件和一个数据转换器等，感光元件和比较感光元件分别与数据转换器相连；数字信号处理装置可以为数字信号处理芯片或PC机；感光元件和比较感光元件均分布在日晷仪的晷面上。

应用上述装置的太阳跟踪定位方法，包括以下步骤：

（1）日晷仪根据太阳光照位置的变化，在其晷面上产生相应的阴影。

（2）数据采集装置将晷面上的阴影信息转化为数字电信号。

（3）数字信号处理装置对输入的信号进行处理，还原出日晷仪的晷面上的阴影信息。

（4）计算太阳水平方位角和高度方位角，从而得到太阳的位置。

本发明的有益效果是：本发明实时采集太阳方位信息并得到太阳的精确方位，稳定可靠，抗干扰能力强，适合于大多数太阳能使用设备。

附图说明

图1是本发明的整体结构框图；

图2是本发明太阳定位方法的流程图；

图3是本发明中日晷仪原理解释图，其中（a）为俯视图，（b）为侧视图；

图4是本发明实例中使用的地平式日晷模型图；

图5是本发明实例中感光元件排列分析图；

图6是本发明实例中使用的地平式日晷原理图；

图7是本发明实例中感光元件排列方式示意图

图8是本发明实例中处理数据流程图；

图中，表1、晷面2。

具体实施方式

下面根据附图详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。

如图1所示，本发明基于日晷仪的太阳跟踪定位装置主要由数字信号处理装置、数据采集装置和日晷仪依次相连组成；其中，日晷仪主要由晷面和表组成，根据太阳照射角的变化产生阴影；数据采集装置包括若干个感光元件、一个比较感光元件和一个数据转换器，感光元件和比较感光元件分别与数据转换器相连，数据采集装置根据日晷产生的阴影得到数字信号，并将该信号传输给数字信号处理装置；数字信号处理装置可以为数字信号处理芯片或PC机，实现对数据的处理等功能。

其中，数据采集装置中的感光元件可以使用光敏电阻或光敏二极管等独立光敏器件，数据转换器可以使用以ADC0809为代表的各类AD转换芯片。数据采集装置也可以由CCD感光模块以及相应的芯片和电路组成。

本装置的各部分连接方式如下：数据采集装置中的感光元件分布在日晷仪的晷面上，此分布方式为以日晷三角形的表的最高点所对应在晷面上的点为圆心，取N个离散的值作为特殊半径值，所有的感光元件均分布在这N个特殊半径值所在的圆周上，并保持每个感光元件之间的间隔相同。所取的特殊半径值越密则精度越高，同时电路也相应较复杂；类似的，在同一特殊半径所在的圆周上排列的感光元件越密，其精度也越高。

如图2所示，基于日晷仪的太阳跟踪定位方法包括如下步骤：

步骤1：日晷仪根据太阳光照位置的变化，在其晷面上产生相应的阴影。

以下以地平式日晷为例，解释其原理。