[实用新型]一种利用光强度传感器的太阳方向检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种利用光强度传感器的太阳方向检测装置，属于光电检测技术 领域和太阳能利用技术领域。

背景技术

太阳能是取之不尽用之不竭的一种能源，成为解决未来能源危机的一种重要途 径。通过测量得到实时太阳方向检测装置，实现太阳自动追踪，成为重要的任务。然而目前 已有的太阳方向检测装置体积大，成本高，技术复杂度高，不能投入到家庭等中小型光伏设 备应用场合。

实用新型内容

本实用新型的目的就是针对现有技术的不足，提供一种简单方便，成本低廉，利用 光强度传感器的太阳方向检测装置自动跟踪方法，并提供相应的太阳方向检测装置。

本实用新型是利用多片光强度传感器，按照正六棱柱的空间几何位置放置，通过 嵌入式控制芯片读取各面光强度传感器的感测数值，再按照利用了空间向量数学关系的方 位角检测算法，计算出实时的太阳水平角和高度角。具体包括以下步骤：

（1）当太阳光照强度足够时，使得光伏供电模块产生足够的电功率驱动系统工作， 之后系统开始检测太阳方向检测装置角。

（2）系统工作后，通过地磁传感器的读数，计算出检测装置与地磁北极的放置偏 角。

（3）系统工作后，通过计算各面光强度传感器测得光强度的均值、方差等参数判断 天气情况是否晴朗。如果不是晴天就无需计算太阳方向检测装置角，判定是晴天再计算太 阳方向检测装置角。

（4）在晴朗的光照环境下，嵌入式控制芯片根据各面的光强度强弱分布，判断侧壁 上出被直射的光强度传感器是哪几个，落在阴影面的光强度传感器是哪几个，判断太阳光 线水平角的大致区间。用落在阴影面的传感器读取的数值计算出环境光线的强度，再对各 面上不同传感器的数值进行差分处理，减少环境光线的干扰。

（5）然后利用正交分解和余弦定理等数学处理方法，通过光强度先计算出太阳光 线的水平角，再利用数学模型计算假想的垂直于水平角的侧壁面上的光强度，再利用计算 出的假想的构造面的光强度数值和顶面传感器读取的数值计算出太阳光线的高度角。

（6）通过无线蓝牙通信方式，检测系统可以和其他设备相连工作，如与光伏板机械 转动设备相连，组成光伏追踪系统，提高太阳能发电效率。

为了解决太阳方向检测装置检测的问题，通过上述方法，实用新型了一种利用光 强度传感器的太阳方向检测装置：包括中空的凸型的基座，所述基座的上部分为中空正六 棱柱，下部分为圆柱形，所述基座的外侧壁设有LCD显示屏，所述基座的内部分别设有嵌入 式控制芯、蓝牙通信芯片、地磁传感器模块，所述基座的外部设有光伏供电模块，所述基座 上部分正六棱柱的六个侧面和顶面上分别设有光强度传感器。

所述蓝牙通信芯片通过导线与嵌入式控制芯片串口相连。

所述地磁传感器模块通过导线与嵌入式控制芯片IIC通道相连。

所述光伏供电模块通过导线与嵌入式控制芯片电源接口相连。

所述LCD显示屏通过导线与嵌入式控制芯片通用IO端口相连。

所述光强度传感器通过导线与嵌入式控制芯片IIC通道相连。

相邻的两个所述光强度传感器在水平面上呈120°角，顶面的传感器与设置在侧面 的光强度传感器垂直，所述嵌入式控制芯片读取光强度传感器的读数，并根据强度关系计 算出太阳方向角。

本实用新型与现有技术相比有以下优点：

1、用光伏板自行供电，一举两得，既避免了检测系统对外在电力的依赖，又避免在 日照不足的阴天等无需检测的情况下进行无效工作，浪费能源。

2、无需机械装置转动测量装置本身，实现静态测量，简化了设计和生产的复杂度， 而且方便使用。

3、同时测量太阳的水平角和高度角，用静态测量方法实现了传统双轴运动跟踪系 统才能实现的测量。

4、通过独特的几何构型，使系统的测量误差波动范围与太阳角度变化范围始终成 收敛关系，降低了系统误差。

5、检测装置完全不需要人工设置和干预，内设的地磁传感器可以自动检测传感器 放置的偏角，将检测装置检测到的相对太阳方向检测装置角加上放置偏角得到准确的绝对 地理坐标下的太阳方向检测装置角，无需人工修正对齐检测装置的放置朝向。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的透视图；