[发明专利]基于太阳光照角度感知的自动旋转对准装置及对准方法

说明书

本发明涉及一种基于太阳光照角度感知的自动旋转对准装置及对准方法，在底座上安设用于实现对准装置在水平方向移动的平动结构，平动结构的上方安设用于实现对准装置在垂直方向移动的升降结构，升降结构的顶部安装追踪器，平动结构和升降结构共同作用实现追踪器对太阳的定位追踪；本发明整个装置采用不透明半圆形外壳，使得光敏电阻在测量过程中不受周围环境中的光线影响，提高了测量精度。

技术领域

本发明涉及一种基于太阳光照角度感知的自动旋转对准装置及对准方法，属于太阳能设备技术领域。

背景技术

太阳能是一种低密度，间歇性，空间分布不断变化的能源，与常规能源有本质上的区别，这就对太阳能的收集与利用提出了更高的要求。若想提高太阳能的利用率，可以让太阳能电池板跟着阳光旋转，使得太阳能电池与阳光入射角保持垂直，以达到光能最大获取率。

因此技术人员开始研究出一种太阳追踪器，而构成太阳追踪器的一种重要的器件就是半导体光敏电阻，它是一种半导体光电子器件，被应用在多种太阳能电池跟踪系统中。

常见有一种简单的隔板式太阳位置传感器，在底座上垂直安装了两组隔板，两组隔板相互垂直；在底座上还安装了4个光敏电阻器件，4个光敏电阻器件紧贴隔板拐角安装，光敏电阻器件受光面向上，4个光敏电阻器件必须是同一型号，性能相近，隔板式传感器利用隔板两边光敏元件感受到的光强不同来判断太阳的位置，把传感器的隔板按照东西南北方向摆正，当太阳位置在隔板的西侧时，东侧的光线受到遮挡，西侧光敏电阻受光量大于东侧光敏电阻，西侧器件电阻小于东侧器件电阻，于是可以判断出太阳的位置在西侧，而且在一定范围内光线偏差越大两侧电阻值相差越大，由于隔板是十字状，隔板式传感器还可检测出太阳在南北方向的位置，将4个传感器信号综合比较后就可得出太阳的位置。

上述装置中采用的光敏电阻跟踪器的原理如图1所示，具体可描述为，对于太阳能电池板单轴跟踪系统，传感器只需一片隔板就可以了，隔板方向与转轴平行，当两侧电阻相同时说明传感器正对太阳，当两侧电阻不同时，太阳能电池板应向电阻小的一侧转动，直到两侧电阻相同；隔板式传感器也可以采用光敏二极管作为光敏元件，光敏二极管就是一小块光伏电池，在相互垂直的隔板4个角安装4光敏二极管，利用隔板两边光敏元件感受到的光照面积不同来判断太阳的位置。其工作原理与采用光敏电阻相同，受光强的光敏二极管比受光弱的光敏二极管输出电流大，利用放大器把电流信号转换成电压信号就方便比较了。

但是上述装置很明显存在一个劣势，由于结构完全暴露在阳光下，那么对太阳进行追踪过程中，很容易受到周围环境中光纤的影响，降低了测量精度。

发明内容

本发明提供一种基于太阳光照角度感知的自动旋转对准装置及对准方法，整个装置采用不透明半圆形外壳，使得光敏电阻在测量过程中不受周围环境中的光线影响，提高了测量精度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于太阳光照角度感知的自动旋转对准装置，在底座上安设用于实现对准装置在水平方向移动的平动结构，平动结构的上方安设用于实现对准装置在垂直方向移动的升降结构，升降结构的顶部安装追踪器，平动结构和升降结构共同作用实现追踪器对太阳的定位追踪；

作为本发明的进一步优选，前述的平动结构包括第一电机，其安装固定在底座上，第一电机的第一电机轴与底座垂直设置；

横向转轴的一端与第一电机轴固定，其另一端固定在上部底座下表面；

在上部底座的表面固定第二电机，第二电机的第二电机轴与上部底座垂直设置，高度角轴的一端与第二电机轴固定，其另一端固定追踪器；

作为本发明的进一步优选，前述的追踪器呈封闭式的半球形，其包括半球状弧形部分和圆形平面，在半球状弧形顶部中心位置开设正方形小孔，圆形平面表面布设以3×3形式排列的且大小相同的九个光敏电阻，分别标记为一号至九号电阻，其中，五号电阻位于九宫格中心位置，其与正方形小孔的中心位于同一直线上；