用于太阳能集热装置的太阳跟踪传感器的研究

黄金

【摘 要】太阳能系统中集热装置的应用能够提升太阳能热效率，而集热装置的精度是其中重要的因素。因此，将集热装置精度进行研制和利用，对该系统的精度提升有极佳的优势。本文通过研究全新的太阳跟踪传感系统设计，即其信号偏差的对应数据模型调整对集热装置的传感作用，并对比传统的测定方法，从而确立新的、精度较高的测量方法，这种方法在传输信号上也有一定的优势。从实验中可知，太阳跟踪传感器的实用价值是可观的。

【关键词】太阳能集热；装置设置；传感器

太阳能已经成为现代建筑物中必须可少的一种节能环保设备，尤其是在社会自然资源越来越紧缺的情况下，解决能源问题已经成为人们普遍关注的问题。而太阳能作为一种可再生、丰富并且分布广泛的能源，其开发和使用越来越受到人们的高度重视和关注，因此，太阳能的商业化开展已经成为一种必然趋势。在开发和使用太阳能的同时，人们也希望能最大限度的提高太阳能的使用效率，跟踪传感器恰能满足这种需求，不仅具有可行性，同时还具有一定的经济性。

1.太阳能集热装置的太阳能跟踪传感器结构

传感器主要由一个竖筒以及竖筒底部及其周边呈十字布置的4个光敏二极管组成的电桥和在竖筒外部的2个光敏二极管构成，将这些装置与计算机基础设备连接起来，利用传感和基础设备，尤其是专业软件的滤波功能，这些都是跟踪传感器的基础设备，每一个部分都是必不可少的元件，都发挥着重要的功能。其中传感器主要用于单轴的槽式太阳能电站集热装置，这种结构设计原理就是遵循绿色设计理念，降低电站投入成本，并且能全面提升集热装置的信息采集准确性和数据处理的精准度。选择光电二极管作为光电转换元件，光电二极管是跟踪传感器中光电转换元件，是集热装置中必不可少的成分，其主要功能就是能控制集热装置中的电阻，尤其是能解决太阳能阴天时，采集光源的问题，能极大地的提高太阳能集热装置的采集质量和效率，通过传感定位，确定太阳光源位置。

2.太阳能集热装置的太阳能跟踪传感器的运行原理

2.1运行原理

跟踪传感器将光敏元件返回的模拟信号通过数模转换芯片化成数字量，来实现电机的精确控制，进而能达到理想的控制效果，并且能确保控制的精准度。主要运行原理就是利用专业传感仪器，然后将来自不同角度的光电传感上的模拟信息的差值经过放大、滤波之后，再将传感上的数模通过转换器，将数模转化为比较常见的数据储存格式，然后将数字信号发送到单片机上，单片机根据差值的大小和正负来决定固定传感的电机转动方向。单片机接受到的数值差能控制传感电机转动方面，进而能控制电动机动作，并且带动传感器转动，能保证传感电动机始终向正确的方向转动，最终能正确寻找和确定太阳的位置。整个跟踪传感运行过程中，主要是利用跟踪传感器的信号采集、传输、处理等功能，利用其数字化采集的精确性，来提高太阳能集热装置的使用效率，充分合理的利用自然界中的可再生资源。

2.2跟踪传感器使用注意事项

2.2.1信号采集和处理方面

信号采集的准确度是提高输入阻抗的关键，单片机中获取的信号直接关系着传感机电的运行方向。在信号处理方面一定要使用两个相同的放大电路，并且组成第一级放大，电路结构必须保持对称，除了具有高输入阻抗外，同时还要有很高共模抑制性能，电阻中第二级应该为放大电路，放大后的电路信号上安装跟踪器，这样能有效减少后继处理电路对前边放大电路的影响。在使用传感器时，一定要对进行电平转换，确保正负角度的正负电压信号进行电平转换进而能不断满足转换器对电压的需求。

2.2.2慎重选择芯片

芯片选择非常重要，传感集热装置系统的智能化程度非常之高，当单片机接受到信号之后，要将太阳位置准确的传输给上位机，进而控制传动机调整反光板的位置，实现太阳能的转换，并且能极大地提高太阳能的转化效率。目前使用的芯片都是AD型号的，这种型号的芯片能分辩出0.0025v的电压变化情况，为了确保太阳能集热装置的良好性能，选用AT89S8253型号的芯片，采用SPI接口，方便AD读数。在跟踪传感器上可以通过RS232将采集信号传送到主控制器上，进而根据数差，控制和调整集热装置的角度，使其对准太阳。

2.2.3步进电机的选择

步进电机的选择是关键，也是非常重要的步驟，他关系到整个传感器的测量精度和稳定性。步进电机一般要选择具有过温保护功能、过流保护以及欠压保护等功能的元件，并且还具有很好的抗雷击浪涌的保护装置。步进电机装置能满足传感器的精度需求，提高整个装置的精确性。目前使用比较常见的步进电机主要有两相步进电机以及与其相配套的驱动器。为了确保太阳能的转换效率，一定要注意上述几个方面的相关事项，确保集热装置能正常和高效运行。

3.太阳能跟踪传感器的主要功能和使用效果

太阳能跟踪传感器主要是利用现代化遥感技术，在太阳能集热装置中安装跟踪传感器，提高太阳能的使用效率和质量，进而能充分利用可再生且无污染的自然资源，极大地缓解社会能源危机。由上述可知，跟踪传感器的主要功能就是信号采集和处理功能，这方面主要是利用传感电压信号加到相同输入端，进而提高输入电阻的抵抗力，增长太阳能集热装置的能量吸收功能。其次，是太阳能位置搜索能力，传感器能利用遥感技术，即使是在阴天或者是雨天，传感器都不会受到天气的影响，能正常运行，并且不会影响其精确度。太阳能跟踪传感器在集热装置中使用具有很强的可行性和经济性，能提高太阳能使用质量和效率，其最大的优势就是信息处理功能，数据处理的精准度非常高，使用范围也非常广泛，只要有光源就可以直接利用光谱进行采集和收集信号，在雨过天晴后，跟踪传感器能立刻工作，为集热装置提供丰富的能源。因此，研究太阳能跟踪传感器结构特点和运行原理具有重要的作用和意义，技术人员要进一步通过试验确定其稳定性和可靠性，使其能全面推广开来。

4.结束语

综上所述，太阳能跟踪传感器具有信息搜索功能，并且数据采集的精准度非常高，在太阳能集热装置中的使用具有可行性，设计结构简单。尤其是在信号放大方面，采用三运放组成具有高的输入阻抗、高的共模抑制比，且对电阻匹配要求不是很高，这些特点使得跟踪传感器能适应和满足集热装置需求。目前通过相关试验证明，太阳能集热装置中安装和使用太阳能跟踪传感器具有重要的作用和意义，极大地提高了太阳能使用效率。 [科]

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