[实用新型]一种用于太阳能追踪的传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于太阳能追踪的传感器，属于太阳能应用领域。 

背景技术

在资源日益紧缺的今天，太阳能以它恒定的来源和高强的辐射能量，逐渐成为资源利用的首要选择。抛物面镜面反射加热装置的基本原理是采用抛物面镜面反射原理，聚焦太阳能用于发电、加热、制冷等领域。 

目前我国的太阳能利用正处于发展阶段，传统光伏发电存在太阳能利用率低、成本较高等问题，单晶体硅23％，多晶体硅16％，薄膜8％。而抛物面镜面反射加热装置因其具有成本较低、太阳能利用率高等特点，具有广阔的应用前景。在抛物面镜面反射加热装置太阳能应用过程中，系统通常由四象限传感器跟踪阳光，并控制执行机构调整抛物面镜面反射加热装置，由于太阳不平行度及四象限传感器结构所限，跟踪过程中存在跟踪指向误差导致焦面与太阳光不能完全垂直，直接影响系统效率。 

为此如何低成本高效率应用太阳能已成为各高校及科研机构研究的主要课题，本传感器的发明能提高现有抛物面镜面反射加热装置效率，为低碳环保事业做出积极的贡献。 

发明内容

本实用新型提供一种用于太阳能追踪的传感器，目的是应用专用传感器追踪太阳位置并精确跟踪阳光轨迹，动态保持抛物面焦面与阳光垂直，实现对太阳光的定位和跟踪，使太阳能系统达到最大效率。 

本实用新型的用于太阳能追踪的传感器的结构包括：透镜1、外壳2、光电矩阵4、外光电传感器3和信号传输和执行装置，外壳2的顶端安装有透镜1、底端安装有支架7，外壳2内部的支架7上分布有光电矩阵4、外部的支架7上分布有外光电传感器3，透镜1与光电矩阵4的平面平行，透镜1的焦点在光电矩阵平面上，信号传输和执行装置分别与光电矩阵4和外光电传感器3连接。传感器外设置外光电传感器，其作用为当系统偏离阳光角度较大时，外光电传感器定位太阳位置，输出控制信号通过执行机构调整系统方位角，使系统与阳光基本垂直后内光电矩阵器工作，输出控制信号，精确控制系统追踪。 

所述外壳2为圆锥形，圆锥形的尖顶部水平安装有透镜1，圆锥形的圆形底部水平安装有支架7。 

所述支架7为圆形，支架7的面积大于圆锥形的圆形底部的面积。 

所述光电矩阵4为多个规则排列的光传感元件。可为光电效应矩阵或光阻效应矩阵，矩阵单元数目依据控制精度的要求可选取5X5、9X9或更大，矩阵之间设置隔板，原件之间光线相互不干扰，矩阵外形依据需要其无特殊限制，常用为圆形或矩形。 

所述外光电传感器3为8个，平均分布于外壳2外部的支架7上。当系统与太阳偏离较大时，阳光不能通过透镜达到内光电矩阵，此时由外光电传感器感应阳光位置，给出偏差信号，通过控制系统给出信号，由执行机构调整传感器及抛物面镜面反射加热装置，使阳光通过透镜达到内光电矩阵，此时光电矩阵接替系统控制。以保证在系统大角度偏离太阳时，系统自动追踪阳光。 

所述信号传输和执行装置包括单片机6、输出接口5和执行机构，单片机6分别连接光电矩阵4和外光电传感器3，单片机6通过输出接口5连接执行机构输出控制信号调整传感器的方向角。传感器与阳光的偏离角度通过透镜聚焦于矩阵相应的位置并给出偏差信号，通过单片机处理即可给出系统偏差信号，由控制系统给出偏差信号，控制执行机构调整系统偏移位置，即可使系统准确追踪阳光。 

本实用新型的传感器安装于抛物面镜面反射加热装置上，二者为一整体，其传感器透镜焦线与抛物面镜面反射加热装置焦线平行，已保证传感器焦线对正光源时抛物面镜面反射加热亦对正光源，从而保证系统效率最大化。本实用新型属于被动追踪系统，可应用于太阳能发电、加热、制冷等领域。 

和现有技术相比，本发明有以下优点或积极效果： 

（1）本发明传感器在极低的成本下实现高精度、高速、高可靠追踪太阳光，为提高抛物面太阳能加热装置太阳能利用效率具有积极意义。

（2）本传感器具有结构紧凑、通用性强、安装容易等特点，调整单片机输出信号编码，可方便替代现有传统传感器。 

（3）本传感器具有测量精度高，角度测量精度可低于0.1度，反应速度快，系统扫描周期为2ms，所选用器件可靠性高，成本低廉，为此本传感器具有安全可靠、维修成本低等特点。 

（4）本传感器的采用可实现太阳能加热系统的无人值守，配备相应的装置系统可实现自动开关、定位、追踪功能。 

附图说明

图1是本实用新型的传感器的主视示意图； 

图2是本实用新型的光电矩阵示意图；

图3是本实用新型的传感器的俯视示意图。