JPS581110A - 太陽光方向センサ - Google Patents

太陽光方向センサ

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JPS581110A
JPS581110A JP56099993A JP9999381A JPS581110A JP S581110 A JPS581110 A JP S581110A JP 56099993 A JP56099993 A JP 56099993A JP 9999381 A JP9999381 A JP 9999381A JP S581110 A JPS581110 A JP S581110A
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optical sensor
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flange
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敬 森
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/78Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S3/782Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/783Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using amplitude comparison of signals derived from static detectors or detector systems

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、太陽の方向を検出するための太陽光方向セン
サに係り、特に、太陽光エネル♀−を収集する装置に搭
載し、該太陽光エネルギー収集装置を太陽の移動、に正
確に追従させるのに好適な大綱光方向センサに関する。
近時、省エネルギ一時代を迎え、各方面で太陽光エネル
ギーの効果的利用について研究開発が行われているが、
太陽光エネルギーを効果的に利用するためには、まず、
太陽光エネルギーを効果的に収集することが肝要であシ
、その光めには、太陽光エネルギー収集装置を太陽の移
動に追従させて常に最も効率のよい状態で太陽光エネル
ギーを収集する必要がある。
本発明は、上述のごとき要請に鑑みてなされたもので、
特に、太陽光エネルギー収集装置に搭載して該太陽光エ
ネルギー収集装置を太陽の移動に自動追尾させるのに好
適な太陽光方向センサに関する。
第1図は、本発明による太陽光方向センサの全体斜視図
、第2図は、第1図のト」線断面図、第3図は、平面図
、第4図は、第2図の+v −y線断面図で、図中、1
は角又は丸形の筒体、2は該節体の上端部に設けられた
7ランジ、X−Xイ  。
及びXcは光センサで、前記7ランジ2の中央部には多
角形又は円形の窓3が設けられている。光センサX1−
X4  は、Xl  とXl 及びX3  とX4がそ
れぞれ対をなして第4図に示すように相7J向して配設
され、かつ、その内側端面が、筒体1を太陽の方向に正
確に向けた時にできるフランジ2の陰の線と一致するよ
うに配設され、光センサXcは底板4の上面略中央に配
設されている。従って、筒体1が正確に太陽の方向を向
いている時、換言すれば、太陽光がAの方向からくる時
は、光センサX1〜X4 には直達太陽光(至)は入射
せず、間接太陽光(I)のみが入射し、光センサXcに
は、直達太陽光(2)及び間接太陽光(I)が入射する
ことになる。
しかし、筒体1が太陽の方向からずれ、例えば、太陽光
がB方向からくるものとすれば、光センサX+は、αの
部分で直達太陽光(2)を受け、全体で間接太陽光(1
)を受け、光センサX2 は間接太陽光(I)のみを受
けることになる。更に詳細に説明すると、筒体1が太陽
の方向と正確に一致している時は、光センサXI  と
Xl(又はX3  とX4)が受ける太陽光は等しく、
筒体1が太陽の方向がらずれると光センサX とX (
又はX3 とX )に12 入射する太陽光が相違するので、この差異を検出して光
センサX とX2に入る太陽光が等しくなるように、換
言すれば、筒体1がA方向を向くように制御すれば、筒
体1は正確に太陽の方向を向くようになり、従って、該
太陽光方向センサを搭載した太陽光収集装置も正確に太
陽の方向を向くことになる。しかしながら、上述のごと
き太陽光方向センサにおいては、筒体1内における間接
太陽光(I)の分布は、第5図に示すように、中央部に
おいて大きく、外周部は小さいから、この差を補正しな
いと、直達太陽光が光センサを横切る位置すなわち前記
αを正確に求めることができない。
本発明は、上述のごとき筒体内における間接太陽光の分
布をも考慮して太陽光方向センサの向きと太陽の位置と
のずれを数量として正確に検出し得るようにしたもので
ある。
第1図乃至第4図に示した太陽光センサにおいて、今、
フランジ2の上面に光センサX を配設したものと仮定
し、この光センサX に入射する総太陽光量をS。、直
達太陽光菫をDo、光センサX。の電気的出力信号をり
。、該光セ/すの光電変換係数をδ。(=SO/Lo 
 )、直達比率をβo  (=Do /So  )とす
れば、S、 =  δoLo***ae (11D、−
βoSo二β。δ。Lo ・・・・・(2)が成立する
同様に、光センサXcについては、 Sc−δcLC・・・・・(3) Dc−βC8C=βCδcLc  e@−0f4)が成
立する。
また、光センサX1については、該光センサX。
の全面に直達太陽光が当っている時は、Sに δI L
l  ・・・・・(5)D1=  β1 Sl =β1
 δI  Ll   ・・−・・(6)が成立する。
この時、光センサX2には、直達太陽光が当っていない
ので、該光センサX2については、S2二  δ2 L
 2 二I2  a @ @ @ @ (7]D2二 
0 0−・0(8) が成立する(ただし、■2  は光センサX2 に入射
する間接太陽光量)0 ここで、今、光センサX1の一部に太陽光が当っている
場合、すなわち、光センサX1 の筒内光束の外周に接
する側を0とし、該光束の外周が、第2図に示すように
、該光センサX1  を横切る位置のセンサX1 の全
長に対する比率をαとした時、前記筒内光束の外周が0
くα〈1の範囲内にある場合は、光センサX1に入る総
太陽光量を81 、その時の電気的出力信号をり、(m
VL光電変換係数をδ、とすれば、S、=  δI L
lが成立する。ここで、直達太陽光は光センサX1 の
α部分にのみ入射し、間接太陽光は該光センサXlの全
面に入射するので、 Sl =αD、+I、=αDc+S2・・・−(9)(
ただし、■1  は光センサX1  に入射する間接太
陽光量で、これは、光センサX2に入射する間接太陽光
iI2  すなわち光センサX2 に入射する総太陽光
量S2 に略等しい) が成立し、第19)式に第(4)式及び第(7)式を代
入すると・1 S+ =αβCδcLc+δ2L2   ・・・−・(
1αが得られる。而して、S1=δI Llであるから
、第G1式は、 δILI−αβCδcLc+δ2L2  ・Φ・・・0
υとなる。
一方、 Da = Sc −Ic  *a@*aQ3で
あり、ここで、 (ただし、I2キII  ) とすれば、前記02式は となり、これより λ を得る。
この第(151式を第00式に代入するととなり、これ
より、 を得ることができる。
ここで、筒体1の形状、大きさが定まれば、該筒体内に
入射した間接太陽光の相対的分布は一定であるから、予
め、IC及びI2を実測して求め、λ=I2/Icを求
めておくと、該λは定数となる。
而して、前記δ1、δ2、δCは定数であるから、前述
のようにして、λ=I2/Icを予め求めておくと、各
光センサの電気的出力信号のみからαすなわち太陽光の
入射方向と太陽光方向センサの′ ずれを数量的に正確
に求めることができる。
第6図は、本発明の他の実施例を説明するための側断面
図で、図示のように、筒体1の中間部に、7ランジ2の
窓3と同じか又は該窓3よシ小さい窓5を有する第2の
フランジ6を設け、この第2のフランジ6上に前記光セ
ンサX−X、  に相当する光センサX1−X4 を設
け、筒体1の下端部に前記光センサXcに相当する光セ
/すXcを設けたものである。このようにすると、光セ
ンサXcに入射する間接光を光センサX1〜X4に入射
する間接光と略等しくすることができ、従って、この実
施例においては、第031式におけるλが1となるので
、第09式は と々す、前記実施例のように、λを予め実測することな
く、光センサの電気的出力信号のみから太陽光の入射方
向と太陽光方向センサのずれ(α)を数量的に求めるこ
とができる。
第7図は、本発明の更に他の実施例を説明するための図
で、図示のように、筒体1゛の中間部に、第6図に示し
た実施例と同様の第2のフランジ6を設け、筒体1の下
端部に前記光センサX1〜X4及びXcに相当する光セ
ンサX1〜x4 及びXcを設けたもので(ただし、こ
の場合、光センサX1〜X4はその内側の端部が第2の
フランジの窓の縁と等しい位置に配設される)、このよ
うにすると、光センサX l−X 4及びXcに入射す
る間接太1s光が更に均等になシ、前記第figI式を
より満足させることができる。
更に、第7図に示した実施例において、第2のフランジ
6を筒体lの軸方向(矢印2方向)に調整可能にすると
、光センサの検出精度を所望の値に調整することが可能
となり、特に、第7図に示した実施例においては、第2
のフランジ6上に先光センサを具備していないので、光
センサのリード線に対する配慮をする必要がなく、好都
合であるQ 以上に、本発明の各実施例について説明したが、前記各
実施例において、正常運転の状態で常に直達太陽光が入
射する光センサXcの感度(1/δC)と、正常運転の
状態で間接太陽光のみが入射する光センサXI  (X
2  =Xa も同じ)の感度1/δ重は、その地域の
年間を通じての平均的な間接光比率(1−I0 )を考
慮してδC/δ1が、多湿地域においては約5、乾燥地
域においては約10になるように設定すれば、太陽光の
強弱にそれ程影響され 。
ることなく、光セ/すの検出レンジを最適の範囲内に収
めることができる。
以上の説明から明らかなように、本発明によると、本発
明による太陽光方向センサが略太陽の方向を向いている
時の太陽光の入射方向からの<rtA Dを数量的に検
知することができ、従って、該太1場光方向センサが取
り付けられている太陽光収集装置を迅速かつ正確に太陽
の方向に向けることかできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による太陽光方向センサの全体斜視図
、第2図は、第1図の■−■線断面図、第3図は、一平
面図、第4図は、第2図のIV−IV線断面図、第5図
は、筒体1内における間接太陽光(I)の分布図、第6
図及び第7図は、それぞれ本発明の他の実施例を説明す
るための側断面図である。 1・・筒体、2 第1のフランジ、3・・・窓、4・・
・底板、5・・・窓、6・・・第2のフランジ、X −
X4及びXc  光センサ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)、筒体と、該筒体の上端部に設けられかつ該筒体
    の内径よりも小さい多角形の窓を有する不透明体のフラ
    ンジと、前記筒体の下端部において該筒体の略中央部に
    設けられた第1の光センサと、前記筒体の下端部に設け
    られかつ内側の端部が前記フランジの窓の縁と等しい対
    称位置に配設された少なくとも1対の第2及び第3の光
    センサとを有することを特徴とする太陽光方向センサ。 (2)、前記第1の光センサの光電変換係数をδc1電
    気的出力信号をLc(mv)、前記第2の光センサの光
    電変換係数をδ1 、電気的出力信号をLl(mV)、
    前記第3の光センサの光電変換係数をδ2、電気的出力
    信号をL2(mV)とし、かつ、前記第2の光センサの
    筒内光束の外周に接する側をOとし、該光束の外周が前
    記第2の光センサを横切る位置の当該センサの全長に対
    する比をαとしたとき、該αが、 λ で表わされることを特徴とする特許請求の範囲第(1)
    項に記載の太陽光方向センサ(ただし、λ二11(又は
    Iz)/Ic、Icは第1光センサの間接入力太陽光、
    11(又はI2  )は第2(又は第3)光センサの間
    接入力太陽光)。 (3)、前記δCとδl(又はδ2 )の比δC/δ1
    (又はδC/δ1)を5乃至10に選んだことを特徴と
    する特許請求の範囲第(2)項に記載の太陽光方向セン
    サ0 (4)、筒体と、該筒体の上端部に設けられかつ該筒体
    の内径よりも小さい径の窓を有する不透明体の第1のフ
    ランジと、前記筒体の中間部に設けられかつ該筒体の内
    径よシも小径の窓を有する不透明体の第2のフランジと
    、前記筒体の下端部において該筒体の略中央部に設けら
    れた第1の光センサと、前記第2のフランジの上面に設
    けられかつ内側の端部が前記第1の7ランジの窓の縁と
    等しいχ・1称位置に配設された少なくとも1対の第2
    及び第3の光センサとを有することを特徴とする太陽光
    方向センサ。 15)、前記第1の光センサの光電変換係数をδC1電
    気的出力信号をLc(mV)、前記第2の光センサの光
    電変換係数をδ1 、電気的出力信号をLl(mV)、
    前記第3の光センサの光電変換係数をδ2 、電気的出
    力信号をLz(mV)とし、かつ、前記第2の光センナ
    の筒内光束の外周に接する側を0とし、該光束の外周が
    前記第2の光センサを惜切る位置の当該センサの全長に
    対する比をαとしだとき、該αが、 δcLc −δ2L2 で表わされることを特徴とする特許請求の範囲第(,1
    )項に記載の太陽光方向センサ。 (6)、前記δCとδ1 (又はδ2 )の比δC/δ
    l(又はδC/δl )を5乃至10に選んだことを特
    徴とする特許請求の範囲第t51項に記載の太陽光方向
    センサ。 (7)、筒体と、該筒体の上端部に設けられかつ該筒体
    の内径よりも小さい径の窓を有する不透明体の第1の7
    ランジと、前記筒体の中間部に設けられかつ前記窓と等
    しいか該窓より小さい径の窓を有する不透明体の第2の
    フランジと、前記筒体の下端部において該筒体の略中央
    部に設けられた第1の光センサと、前記筒体の下端部に
    設けられかつ内側の端部が前記第2のフランジの窓の縁
    と等しい対称位置に配設された少なくとも1対の第2及
    び第3の光センサを有することを特徴とする太陽光方向
    センサ。 (8)、前記第2のフランジを前記筒体の軸方向に調節
    可能としたことを特徴とする特許請求の範囲第(7)項
    に記載の太陽光方向センサ。
JP56099993A 1981-05-09 1981-06-26 太陽光方向センサ Granted JPS581110A (ja)

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US06/376,235 US4495408A (en) 1981-05-09 1982-05-07 Sunlight direction sensor
DE198282104000T DE64746T1 (de) 1981-05-09 1982-05-07 Sonnenlicht-richtungsprobe.
DE8282104000T DE3277033D1 (en) 1981-05-09 1982-05-07 Sunlight direction sensor
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