一种高精度跟踪式太阳辐射光热一体化检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种高精度跟踪式太阳辐射光热一体化检测装置，包括控制机箱、方位角追踪器转轴和支撑杆，方位角追踪器转轴连接第一步进电机，支撑杆设有带第二步进电机的横杆，第二步进电机连接的仰角追踪器转轴自横杆两端引出，仰角追踪器转轴设有第一遮光筒、第二遮光筒和第三遮光筒，第一遮光筒设有第一透光超薄玻璃、光敏组件，第二遮光筒设有第二透光超薄玻璃、光照度探头，第三遮光筒设有第三透光超薄玻璃、太阳辐射探头，第一步进电机、第二步进电机、方位角追踪器转轴、仰角追踪器转轴、光敏组件、光照度探头和太阳辐射探头均与控制模块连接。本实用新型专利技术降低了成本，实现了检测的高精度，可广泛应用太阳能相关产业。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种检测装置，更具体的说，是涉及一种高精度跟踪式太阳辐射光热一体化检测装置。
技术介绍
随着世界能源的短缺，太阳能作为一种取之不竭的绿色能源，被广泛开发利用。如果太阳光可以垂直入射，就可以极大提高太阳能的利用效率。为了测量太阳辐射以及大气光学厚度等大气参数，常使用太阳辐射测量仪器，但是由于太阳一天内位置不断发生变化，如果不能精确判断太阳的位置，太阳直射辐射的数值测量就会存在很大的误差。现在已有的太阳能辐射追踪装置利用光电板电压差，计算出太阳的方位，虽然简单，但是缺少微小控制精确较低，不能满足科研和太阳能研究的要求。在此背景下可以考虑采用其他方式的追踪装置来达到更高的精度，但是花费的成本更低。
技术实现思路
本技术的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种高精度跟踪式太阳辐射光热一体化检测装置，降低了成本，实现了检测的高精度，满足了科研和太阳能领域的应用，对于太阳能利用的研究具有重要的意义。本技术的目的是通过以下技术方案实现的。本技术的一种高精度跟踪式太阳辐射光热一体化检测装置，包括由下至上依次设置的控制机箱、方位角追踪器转轴和竖直的支撑杆，所述方位角追踪器转轴与设置于控制机箱内部的第一步进电机相连接，所述支撑杆垂直设置有内部带第二步进电机的横杆，所述第二步进电机连接的仰角追踪器转轴自横杆左右两端面引出，所述仰角追踪器转轴其中一端通过第一套筒设置有第一遮光筒，另一端通过第二套筒设置有第二遮光筒和第三遮光筒，所述第一遮光筒一端设置有第一透光超薄玻璃，另一端设置有光敏组件；所述第二遮光筒一端设置有第二透光超薄玻璃，另一端设置有光照度探头；所述第三遮光筒一端设置有第三透光超薄玻璃，另一端设置有太阳辐射探头；所述第一步进电机、第二步进电机、方位角追踪器转轴、仰角追踪器转轴、光敏组件、光照度探头和太阳辐射探头均与设置于控制机箱内部的控制模块相连接。所述控制模块包括单片机，所述单片机连接有第一电机驱动电路、第二电机驱动电路、数据采集模块、显示模块和AD转换器，所述AD转换器连接有第一角度传感器、第二角度传感器和光敏元件传感器。所述光敏组件包括固定座，所述固定座设置有九个光敏元件，所述九个光敏元件处于同一径向切面上，其中八个所述光敏元件沿圆周均匀设置，另一个所述光敏元件设置于固定座的中心部位；所述九个光敏元件通过数据线与所述光敏元件传感器相连接。所述光照度探头和太阳辐射探头均与所述数据采集模块相连接。所述方位角追踪器转轴与第一角度传感器相连接，所述仰角追踪器转轴与第二角度传感器相连接。所述第一遮光筒、第二遮光筒和第三遮光筒设置于同一平面内，且彼此间相互平行。所述第一透光超薄玻璃、第二透光超薄玻璃和第三透光超薄玻璃设置于同一侧。与现有技术相比，本技术的技术方案所带来的有益效果是：(1)本技术中，方位角追踪器转轴和控制机箱中的第一步进电机做水平方向绕轴转动，追踪太阳的方位角，所述仰角追踪器转轴和横杆内的第二步进电机实现对太阳和地平面仰角的追踪，可通过内置公式预先计算方位角和高度角来精确定位太阳所在位置，实现第一阶段的几何定位；(2)本技术中，第一遮光筒设置有光敏组件，每个微小的光敏元件可以接收一定的光照，通过对比光照度大小，将不同光敏元件的光照度差值控制5％以内，如果超过这个限定，机械传动部分通过负反馈的方式实现方位角和仰角的微调节，达到更高精度的跟踪，实现第二阶段的光学定位；(3)本技术中，第二遮光筒设置有光照度探头，第三遮光筒设置有太阳辐射探头，通过测量光照度和辐射照度，可以实现交叉相互校正，在校正太阳位置的同时获取了光照度和辐射照度的实测数据，实现第三阶段的光热互校正定位。附图说明图1是本技术的结构示意图；图2是本技术中第三遮光筒的结构示意图；图3是本技术中控制模块示意图；图4是本技术几何校正原理图；图5是本技术微校正转动方向示意图；图6是本技术几何校正控制流程图。附图标记:1控制机箱；2方位角追踪器转轴；3支撑杆；4横杆；5仰角追踪器转轴；6第一套筒；7第二套筒；8第一遮光筒；9第二遮光筒；10第三遮光筒；11第一透光超薄玻璃；12第二透光超薄玻璃；13第三透光超薄玻璃；14光敏组件；15光照度探头；16太阳辐射探头；14-1固定座；14-2光敏元件。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步的描述。本技术的一种高精度跟踪式太阳辐射光热一体化检测装置，由机械传动部分和控制模块构成，所述控制模块主要控制电源，以及数据采集的简单处理。如图1和图2所示，机械传动部分包括由下至上依次设置的控制机箱1、方位角追踪器转轴2和竖直的支撑杆3。所述控制机箱1内部设置有电源和第一步进电机，所述方位角追踪器转轴2与第一步进电机相连接，所述支撑杆3顶部设置有与其相垂直的水平横杆4，所述横杆4内设置有第二步进电机，所述第二步进电机连接有仰角追踪器转轴5，且所述仰角追踪器转轴5两端分别自横杆4左右两端面引出，所述仰角追踪器转轴2其中一端连接有第一套筒6，另一端连接有第二套筒7。所述方位角追踪器转轴2和控制机箱1中的第一步进电机做水平方向绕轴转动，追踪太阳的方位角，所述仰角追踪器转轴5和横杆4内的第二步进电机实现对太阳和地平面仰角的追踪。所述第一套筒6设置有第一遮光筒8，所述第一遮光筒8一端设置有第一透光超薄玻璃11，另一端设置为设置有光敏组件14。所述光敏组件14包括固定座14-1，所述固定座14-1设置为实心圆柱结构，所述固定座14-1内镶嵌有九个光敏元件14-2，所述九个光敏元件14-2处于同一径向切面上，其中八个所述光敏元件14-2沿圆周均匀设置，另一个所述光敏元件14-2设置于固定座14-1的中心部位。所述第二套筒7设置有相互平行的第二遮光筒9和第三遮光筒10，所述第一遮光筒8、第二遮光筒9和第三遮光筒10设置于同一平面内，且彼此间相互平行，通过仰角追踪器转轴5实现一体化控制。所述第二遮光筒9一端设置有第二透光超薄玻璃12，另一端设置有光照度探头15，所述第三遮光筒10一端设置有第三透光超薄玻璃13，另一端设置有太阳辐射探头16。所述第一透光超薄玻璃11、第二透光超薄玻璃12和第三透光超薄玻璃13设置于同一侧，所述第一透光超薄玻璃11、第二透光超薄玻璃12和第三透光超薄玻璃13均设置为空心圆筒结构。所述第一遮光筒8、第二遮光筒9和第三遮光筒10共用同一个水平的仰角追踪器转轴5，使第一遮光筒8、第二遮光筒9和第三遮光筒10同时调节，同步控制。所述第一步进电机、第二步进电机、方位角追踪器转轴2、仰角追踪器转轴5、光照度探头15和太阳辐射探头16均与控制模块相连接，所述九个光敏元件14-2均通过一根数据线与控制模块相连接，所述控制模块设置于控制机箱1内部。如图3所示，所述控制模块包括单片机，所述单片机连接有第一电机驱动电路、第二电机驱动电路、数据采集模块、显示模块和AD转换器，所述AD转换器连接有第一角度传感器、第二角度传感器和光敏元件传感器。所述第一电机驱动电路连接第一步进电机，所述第二电机驱动电路连接第二步进电机，所述数据采集模块连接光照度探头15和太阳辐射探头16，所述显示模块可选用迪文DGUS液晶显示屏，所述AD转换器可选用16位的AD770本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高精度跟踪式太阳辐射光热一体化检测装置，其特征在于，包括由下至上依次设置的控制机箱、方位角追踪器转轴和竖直的支撑杆，所述方位角追踪器转轴与设置于控制机箱内部的第一步进电机相连接，所述支撑杆垂直设置有内部带第二步进电机的横杆，所述第二步进电机连接的仰角追踪器转轴自横杆左右两端面引出，所述仰角追踪器转轴其中一端通过第一套筒设置有第一遮光筒，另一端通过第二套筒设置有第二遮光筒和第三遮光筒，所述第一遮光筒一端设置有第一透光超薄玻璃，另一端设置有光敏组件；所述第二遮光筒一端设置有第二透光超薄玻璃，另一端设置有光照度探头；所述第三遮光筒一端设置有第三透光超薄玻璃，另一端设置有太阳辐射探头；所述第一步进电机、第二步进电机、方位角追踪器转轴、仰角追踪器转轴、光敏组件、光照度探头和太阳辐射探头均与设置于控制机箱内部的控制模块相连接。

【技术特征摘要】
1.一种高精度跟踪式太阳辐射光热一体化检测装置，其特征在于，包括由下至上依次设置的控制机箱、方位角追踪器转轴和竖直的支撑杆，所述方位角追踪器转轴与设置于控制机箱内部的第一步进电机相连接，所述支撑杆垂直设置有内部带第二步进电机的横杆，所述第二步进电机连接的仰角追踪器转轴自横杆左右两端面引出，所述仰角追踪器转轴其中一端通过第一套筒设置有第一遮光筒，另一端通过第二套筒设置有第二遮光筒和第三遮光筒，所述第一遮光筒一端设置有第一透光超薄玻璃，另一端设置有光敏组件；所述第二遮光筒一端设置有第二透光超薄玻璃，另一端设置有光照度探头；所述第三遮光筒一端设置有第三透光超薄玻璃，另一端设置有太阳辐射探头；所述第一步进电机、第二步进电机、方位角追踪器转轴、仰角追踪器转轴、光敏组件、光照度探头和太阳辐射探头均与设置于控制机箱内部的控制模块相连接。2.根据权利要求1所述的一种高精度跟踪式太阳辐射光热一体化检测装置，其特征在于，所述控制模块包括单片机，所述单片机连接有第一电机驱动电路、第二电机驱动电路、数据采集模块、显示模块和AD转换器，所述AD转换器连接有第一角度传...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚万祥，李峥嵘，张春晓，邢浩威，孙佳利，潘雷，
申请(专利权)人：天津城建大学，同济大学，
类型：新型
国别省市：天津;12