[实用新型]太阳轨迹自动跟踪式照度计

说明书

技术领域

本实用新型属于电子测控技术的领域，更具体的说，涉及一种能够实时正对太阳光入射方向并为太阳能利用设备提供太阳照度和角度调整信息的太阳轨迹自动跟踪式照度计。 

背景技术

太阳能的开发和应用在技术研究方面已经取得重大进展并迅速投入市场，广泛应用于居民生活和工农业生产中。然而，由于一日、一季或一年之内不同经度、纬度地区的太阳轨迹的变化，太阳能利用设备的安装角度大多固定不变，不能够根据太阳辐射最大的方向自动进行调整，致使太阳能转化效率也发生幅度较大的变化。 

照度计是用于测量被照面上的光照度的仪器，是光照度测量中用得最多的仪器之一。现有的照度计采用多点求和取平均值获得测试点的照度，多点测量需要相应需求数量的照度计，由于照度计在不同位置的感光强度不同，获得的照射强度也不同，采用多点求和取平均只能获得指定区域内太阳照射强度的平均值，并非太阳能应用设备所需求的太阳直射照度值。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能够自动跟踪太阳运行轨迹并为太阳能利用设备提供太阳照度和角度调整信息的照度计。 

为了达到上述目的，本实用新型提供一种太阳轨迹自动跟踪式照度计，包括设置于底座上由驱动设备驱动自由旋转的球体，在所述球体上部由支撑部件支撑有圆形照度采集平面；在所述照度采集平面的中心处设置定位杆，所述定位杆穿过所述照度采集平面连至所述球体的中心；在所述照度采集平面内围绕所述定位杆四周以间隔方式设置微型光敏传感器。 

此外，所述照度采集平面采集的照度数据，经信号转换处理，能够送至显示设备显示以及送至存储设备存储。而微型光敏传感器的探测数据送至驱动设备的控制模块。 

本实用新型在结构上包括传感部分、驱动部分和显示控制部分： 

(1)传感部分通过太阳照射定位杆在微型照度传感器的阴影获得太阳法向量与照度采集平面的偏角θ及其偏移量，确定照度采集平面与太阳轨迹法向量方向垂直关系以及照度采集平面移动获得的太阳轨迹点。在照度采集平面获得单位面积内的太阳照射强度最大值。 

(2)驱动部分采用偏角θ的纵轴仰角变化量和横轴转角变化量转换为标准的电信号驱动水平旋转步进电机和垂直旋转步进电机带动照度采集平面自动跟踪太阳轨迹法向量方向。 

(3)显示部分由照度采集平面的照度计采集指定时间、指定地点的单位面积的照度值，经过嵌入式技术处理数据，通过数码管显示并硬盘存储。同时在一日内的时间段、指定地点的太阳轨迹显示屏，显示太阳相对于指定地点所在的经纬地区的太阳轨迹，并存储于存储器中。 

本实用新型通过传感器技术测定照度采集平面法向量与太阳轨迹法向量之间的夹角，确定照度采集平面的移动方位。通过嵌入式技术和步进电机驱动技术，实现照度采集平面的法向量自动跟踪太阳轨迹，记录测试点太阳轨迹变化值和太阳照射强度值的数据，使测试点所在区域的太阳能应用设备自动跟踪太阳，提高太阳能的利用效率。 

附图说明

图1：照度采集平面传感器布局演示图； 

图2：太阳轨迹自动跟踪式照度计一个实施状态的示意图； 

图3：太阳轨迹自动跟踪式照度计另一实施状态的示意图。 

具体实施方式

附图给出对太阳轨迹自动跟踪和太阳法线照度实时测量的太阳轨迹自动跟踪式照度计示意图。 

如图1所示，照度采集平面布局为中心点垂直竖立定位杆5，以杆5为中心在照度采集平面紧密排列一圈一定数量的微型光敏传感器1，照度计布局为网格式(见图1)，可以获得单位面积内的太阳照射强度最大值。当太阳照射定位杆使其在照度采集平面形成阴影线(如图1中标号3所示)，在阴影下的微型光敏传感器的信号与周围微型光敏传感器形成明显差异，以阴影覆盖的微型光敏传感器所在位置与照度采集平面定位杆中心的相对位置，可以确定太阳光线与定位杆的偏移量，确保照度采集平面自动跟踪对正太阳轨迹法向量方向。偏移量 可以映射在照度采集平面的纵轴校正量a(图1中标号2所示)和横轴校正量b(图1中标号4所示)，分别获得相对于定位杆的仰角(南北方向)和转角(东西方向)，以用驱动步进电机跟踪太阳轨迹法向量方向。