Датчик слежения за солнцем для двухосных систем ориентации солнечных батарей

Полезная модель датчик слежения за солнцем для двухосных систем ориентации солнечных батарей относится к солнечной энергетике и может применяться в солнечных электростанциях. Задачей предлагаемой полезной модели является повышение точности слежения за солнцем солнечной батареи. Техническим результатом изобретения является повышение точности работы датчика слежения за солнцем для двухосных систем ориентации солнечных батарей при любом положении солнца на небосводе в течение года. Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом датчике слежения за солнцем для двухосных систем ориентации солнечных батарей, содержащем блок лучевоспринимающих элементов, установленных на неподвижной площадке, находящейся вне солнечной батареи лучевоспринимающие элементы в виде обратных конусов с непрозрачными стенками и укрепленных на узком торце конуса фотоэлектрическими элементами плотно установлены на площадке таким образом, что образуют телесный угол в 160 градусов обрамленный прозрачной сферой также укрепленной на площадке, угол наклона которой к горизонтали равен географической широте местоположения датчика, а нормаль площадки направлена в зенит, что позволяет лучам Солнца, движущегося по небосводу, генерировать электрический ток в фотоэлектрических элементах, который передается к системе двухосной ориентации солнечной батареи.

Полезная модель датчик слежения за солнцем для двухосных систем ориентации солнечных батарей относится к солнечной энергетике и может применяться в солнечных электростанциях.

Известна солнечная энергоустановка (патент РФ 2459156 от 06.12.2010 г.) с системой слежения, включающей компактный фотоэлектрический датчик положения солнца, состоящий из каркаса в форме прямой трехгранной призмы, на двух боковых гранях которой размещены фотоэлементы слежения за солнцем, а на третьей грани установлен командный фотоэлемент разворота модулей с запада на восток. В течение светового дня фотоэлементы слежения на гранях датчика выдают командные сигналы для блока управления приводом азимутального поворота солнечного модуля, который при этом разворачивается в направлении солнца с помощью вала.

Недостатком установки является недостаточная точность слежения за солнцем.

Известна солнечная установка, принятая за прототип (патент РФ 2476783 от 19.07.2011), содержащую солнечную батарею с системой двухосной ориентацией на солнце, на которой в качестве датчиков слежения за солнцем установлены фотоэлектрические модули, содержащие линейные фотоприемники, находящиеся в фокусах цилиндрических линз Френеля. Сигналы от фотоприемников с помощью микропроцессора осуществляют управление приводами системы азимутальной и зенитальной ориентации солнечной батареи.

Недостатком этой установки является недостаточная точность слежения за солнцем, а также датчики слежения занимают часть активной площади солнечной батареи.

Задачей предлагаемой полезной модели является повышение точности слежения за солнцем солнечной батареи.

Техническим результатом изобретения является повышение точности работы датчика слежения за солнцем для двухосных систем ориентации солнечных батарей при любом положении солнца на небосводе в течение года.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом датчике слежения за солнцем двухосной системы ориентации солнечной батареи, содержащем блок лучевоспринимающих ячеек, установленных на неподвижной площадке, лучевоспринимающие ячейки выполнены в виде обратных конусов с непрозрачными стенками и укреплены на узких торцах конусов фотоэлектрических элементов, при этом лучевоспринимающие ячейки плотно установлены на площадке с образованием телесного угла в 160 градусов и обрамлены прозрачной сферой, укрепленной на площадке, которая установлена с наклоном к горизонтали под углом, равным географической широте местоположения датчика.

Датчик слежения устанавливается на неподвижной площадке, нормаль которой 6 направляется на юг. Угол наклона площадки к горизонтальному основанию соответствует географической широте местности рядом с солнечной батареей, размещенной на механической системе ориентации на солнце, содержащей приводы зенитального и азимутального вращения, использующие шаговые мотор-редукторы. Лучевоспринимающие ячейки датчика с фотоэлектрическими элементами установлены под прозрачной сферой, образуя телесный угол в 160 градусов. Управление приводами солнечной батареи осуществляется микропроцессором, получающим электрические импульсы от фотоэлектрических элементов ячеек датчика. Микропроцессор содержит информацию о географической широте местонахождения солнечной батареи, электронные часы, снабженные календарем, по сигналам которых включаются мотор-редукторы зенитального и азимутального вращения солнечной батареи в соответствии с уравнением движения солнца на небосводе, при этом величины достигнутых углов поворота солнечной батареи по сигналам фотоэлектрических элементов ячеек датчика сравниваются со значениями, полученными их уравнения движения солнца на текущий момент времени.

Сущность изобретения поясняется фиг.1, 2, 3, и 4. На фиг.1 и 3 представлена общая схема датчика. На фиг.2 показан вид сверху прозрачной сферы и лучевоспринимающих ячеек. На фиг.4 показана схема лучевоспринимающей ячейки.

Датчик слежения за солнцем для двухосной системы ориентации солнечных батарей содержит площадку 1, укрепленную к горизонтальному основанию 5 под углом , равным географической широте местности. К площадке 1 прикреплена прозрачная сфера (полушарие) 2 радиусом r. Во всем внутреннем пространстве сферы 2 вплотную укреплены лучевоспринимающие ячейки 3, имеющие форму обратного конуса с непрозрачными стенками 7, обращенного диаметром d₁ к внутренней стенке прозрачной сферы 2, а диаметром d₂ к площадке 1. Высота конуса 3 равна расстоянию от внутренней стенки сферы 2 до поверхности площадки 1. В нижней части конуса 3 на расстоянии 5d₁ от верхней кромки конуса 3 расположен фотоэлектрический элемент 4, электрический сигнал от которого передается в микропроцессорную систему управления поворотами осей солнечной батареи (на рисунке не показана). Расстояние 5d₁ выбирается таким образом, чтобы солнечный луч 8 точно фиксировался на фотоэлектрическом элементе 4, ограниченного непрозрачными стенками 7 конуса 3.

Датчик слежения за солнцем для двухосных систем ориентации солнечных батарей работает следующим образом.

Солнечные лучи 8 проникают через прозрачную сферу 2, внутреннее пространство конуса 3 и попадают на фотоэлектрический элемент 4, вызывая электрический ток, который анализируется микропроцессором и передается на шаговые мотор-редукторы приводов системы ориентации солнечной батареи (на рисунке не показана). При перемещении солнца по небосводу, его лучи 8 постепенно включают фотоэлектрические элементы 3 и способствуют точному и плавному регулированию поворотов солнечной батареи по азимутальной и зенитальной осям

Датчик слежения за солнцем двухосной системы ориентации солнечной батареи, содержащий блок лучевоспринимающих ячеек, установленных на неподвижной площадке, отличающийся тем, что лучевоспринимающие ячейки выполнены в виде обратных конусов с непрозрачными стенками и укреплены на узких торцах конусов фотоэлектрических элементов, при этом лучевоспринимающие ячейки плотно установлены на площадке с образованием телесного угла в 160º и обрамлены прозрачной сферой, укрепленной на площадке, которая устанолена с наклоном к горизонтали под углом, равным географической широте местоположения датчика.