JPS5918414A - 太陽光方向センサ - Google Patents

太陽光方向センサ

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JPS5918414A
JPS5918414A JP12858382A JP12858382A JPS5918414A JP S5918414 A JPS5918414 A JP S5918414A JP 12858382 A JP12858382 A JP 12858382A JP 12858382 A JP12858382 A JP 12858382A JP S5918414 A JPS5918414 A JP S5918414A
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sunlight
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optical sensor
optical sensors
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Takashi Mori
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
    • G01S3/785Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using adjustment of orientation of directivity characteristics of a detector or detector system to give a desired condition of signal derived from that detector or detector system
    • G01S3/786Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using adjustment of orientation of directivity characteristics of a detector or detector system to give a desired condition of signal derived from that detector or detector system the desired condition being maintained automatically
    • G01S3/7861Solar tracking systems

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (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、太陽光エネルギーを収集する装置に搭
載し、該太陽光エネルギー収集装置全太陽の移動((正
確に追従させるのに好適な太陽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扛ているが、
太陽光エネルギーを効果的に利用するためには、捷ず、
太陽光エネルギーを効果的に収集することが肝要であり
、そのためには、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■−打線断面図、第3図は、平面
図、第4図は、第2図のIf−N線断面図で、図中、1
は角又は丸形の筒体、2は該筒体の上端部に設けられた
フランジ、X1〜X4及びXc  は光センサで、前記
フランジ2の中央部には多角形又(は円形の窓3が設け
ら扛ている。光センサX1〜X4は、Xl  とX2 
 及びX3  とX4  がそ汀ぞ扛対をなして第4図
に示すように相対向して配設さn、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の蔭の線と一致するように配設さ扛、光センサX
c  は低板4の上面略中央に配設さn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n
ば、太陽光がAの方向からくる時は、光センサX1〜X
4  には直達太陽光0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X1は、αの部分で
直達太陽光0を受け、全体で間接太陽光(I) 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X1  とX2 
 (又はX3  とX4)が受ける太陽光は等しく、筒
体1が太陽の方向からずnると光センサX1  とX2
  (又はX3  とX4  )に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X1  とX
2  に入る太陽光が等しくなるように、換言す肚ば、
筒体1がA方向を向くように制御す扛ば、筒体1は正確
に太陽の′−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]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。
このような欠点を解決するために、本出願人は、先に、
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太陽光方向センサ
を提案した(特願昭56−99993号)。
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」二面に光センサXo  f配設したもの
と仮定し、この光センサXo  に入射する総太陽光量
eso  、直達太陽光量’(zDo  、光センサX
。の電気的出力信号kL。、該光センサの光電変換係数
をδ。(−8゜/Lo)、直達比率をβ。(Do/So
)とす扛ば、 So  −δ。Lo  ・・・・・(1)Do=β。S
o−β。δ。Lo  叫・・(2)が成立する。
同様に、光センサXcについては、 Sc  −δc Lc−・・(3) Dc  −βc Sc−βCδcLc  ・−(4)が
成立する。
また、光センサX1  については、該光センサX1の
全面に直達太陽光が当っている時は、S1=δ1. L
l  ・・・・・・(5)が成立する3、 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、S −δ2
L2−’2  ・・・・・(7)D2二〇・・・・(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)。
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X0  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ヲ横切る位置の光センサ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〈α〈1の範囲内にある場合は、光センサX□ 
に入る総太陽光量ヲ81、その時の電気的出力信号をL
l (m■)、光電変換係数をδ1 とすれば、S、−
δ□L1が成立する。っここで、直達太陽光は該光セン
サX1  のα部分にのみ入射し、間接太陽光は該光セ
ンサX1.の全面に入射するので、 Sl  ”’ αD1+ 11  =  aDc + 
82  ”””  (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IJi12  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(9)式に第(4)式及び第(7)式を代
入すると、 Sl−αβCδc L c+δ2L2 ・・・ (10
)が得らnる。而して、S□−δ、L□であるから、第
(10)式は、 δI Ll  −αβCδc’Lc+δ2 L 2  
=・・(11)となる。
一方、Dc=Sc−Ic  −(12)であり、ここで
、 (ただし、■。共■1) とすれば、前記(12)式は ■2 D c = S c   −=  (14)λ となり、これより δ2L2 δCβcLc=δc L c −−・・(15)λ を得る。
この第(15)式を第0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■2  を実測して求め、λ=■2/■c
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 ’e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置的に
正確に求めることができる。
しかしながら、上記本出願人が先に提案した太陽光方向
センサによると、太陽が雲等によって瞬間的に遮ぎら扛
ると太陽光が瞬間的に散乱さ扛、その散乱光が筒体内の
光センサX1 〜X4  に光量的に不均一に或いは時
間差をもって入射し、その瞬間的な不均衡に太陽光収集
装置が敏感に追従して−・ンチングを起こす原因を生じ
る等の欠点があった。
第6図及び第7図は、上述のごとき欠点を解決するため
に本出願人が先に提案した太陽光方向センサの一例を示
す図で、図示のように、窓3の縁から下した垂線が光セ
ンサX□ 〜X4  の中間部(第1〜4図に示した先
行技術では端部)にくるように該光センサX□〜X4ヲ
配設するようにしたものである。すなわち、先行技術に
おいては、フランジ2の窓3の縁から下した仮想垂線と
光センサX□ 〜x4  の内側の端部を一致させるよ
うにしていたが、該光センサX□ 〜X4  の端部を
窓3の縁から下した仮想垂線に正確に一致させることは
非常に困難であり、また、光センサX1 〜X4  の
端部を正確に直線仕上げすることも非常に困難であリ、
しかも、各光センサの端部が直達光の有無を決める境界
線上にあるため、検出器の動作開始点が非常に不安定で
あったが、このようにすると、窓3の縁から下した仮想
垂線が光センサX1〜X4の任意中間位置にくるように
構成さnているので、前記先行技術におけるような不安
定材料はなくなり、単に、各センサX1 〜X4  の
幅tのみを正確に仕上げればよく、従って、非常に簡単
な構成によって正確にかつハンチング等の不安定動作を
生じることなく太陽光の方向を検出することができる。
ただし、αは第6図に示すように窓3の縁から下した仮
想垂線が当る位置を0位置とする。また、この例におい
ては、光センサX1 〜X4  の中間位置に直達光の
有無を決める境界線がくるように構成さ扛ているので、
該境界線の移動に対して光センサの検出出力の直線性が
よくなり、しかも、直達光が当っている部分の検出出力
が予めバイアスされていることになるため、瞬間的に外
乱が入ってもそnによってあ1り大きな影響は受けない
すなわち、N/S及び直線性がよくなり、コントロール
が非常に楽になる等の利点があった。
しかしながら、上記本出願人が先に提案した太陽光方向
センサにおいて、雲等によって長時間に亘って太陽光が
遮ぎら扛、その間に太陽が移動し、太陽光L1  の入
射角がθ1 以上にず扛ると、光センサX1 〜X4 
 のいずれも太陽光が当らなくなり、該太陽光方向セン
サは最早太陽の方向を検知することができなくなり、従
って、太陽光の入射角が一旦θ□ 以上にずれてしまう
と、それ以降は全く追尾機能を失ってしまう欠点があっ
た。特に、南北方向にず扛て光センサX3、X4  に
直達光が当らなくなった場合、天空光のため、上側に位
置する光センサ(一般的には北側の光センサ)に対して
下側に位置する光センサ−7(一般的には南側の光セン
サ)により多くの散乱光が入射し、そのため、南北方向
のバランスをとるのが困難であった。
本発明は、上述のごとき先行技術の欠点を解決するため
になさ扛たもので、第8図に示すように、例えば、前述
のごとき筒体1の相対向する側部に筐体10.20を設
け、各筐体の土壁に相互に対向する方向に延長する長穴
11 、21 i設けるとともに、該長大の軸が直交す
る内壁面に該長大の軸と直交する水平面方向に延長する
光センサx5. x6−4設けたものである。
第9図は、第8図のIX−IX線断面図、第10図は、
第8図のX−X線断面図で、このようにすると、太陽光
方向センサX3.X4に対する太陽光の入射角が01 
以上にずnてしまっても、θ2−θ1の範囲ならば、光
センサX5  又はX6  によって太陽の方向を検知
することができ、しかも、長穴にしであるため、天空光
の入射光量が少なく、両光センサX5.X6に略等しく
散乱光が入射するので、前記先行技術に比してかなり長
時間に亘って太陽光が雲によって遮ぎられてぃても、太
陽光追尾機能を失なうことなく、雲がなくなって太陽光
が入射すると直ちに太陽光追尾動作を開始する。なお、
第8図には、筐体10.20’(r−筒体1の東西側面
に取り付けた例を示したが、長穴及び光センサの位置関
係が第8図の状態にありさえず扛ば、図示位置に限定さ
れることなく、また、筒体に必ずしも取り付けることな
く、任意位置に取り付けてもよいことは容易に理解でき
よう。また、前記θ2 を更に大きくしたい場合には、
筐体10及び20の側壁に、例えば、第8図に点線1.
2 、22にて示すように、前記長穴11 、21に連
続する穴12.22i設ければよい。
更に、以上には1対の筐体を使用する場合の実施例につ
いて説明したが、必ずしも1対の筐体全使用する必要は
なく、例えば、第11図に示すように、単一の筐体30
ヲ使用し、該単−の筐体30の土壁に相互に対向する方
向に延長する長穴11 、21を設けるとともに、各長
大の軸が直交する内壁面に該長大の軸が直交する水平方
向に延長して光センサX5゜X6  を設けるようにし
てよく、また、その際、筐′体30内に、第12図に点
線31にて示すように、前記長穴1.1 、21.−i
分離するための隔壁31ヲ設けてもよく、このようにす
ると、長穴11がら入射する散乱光が光センサX6  
に、また、長穴21がら入射する散乱光が光センサX5
  に影響しない。
以上の説明から明らかなように、本発明によると、広範
囲にわたって太陽光追尾が可能で、従って、雲天が長時
間にわたって続いた後においても直ちに太陽の方向に追
尾可能な太陽光方向センサ全提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本出願人が先に提案した太陽光方向センサの
全体斜視図、第2図は、第1図の■−■細断面図(側断
面図)、第3図は平面図、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図は、本出願人が先に提案した太
陽光方向センサの他の例を示す側断面図、第7図は、第
6図の平面図、第8図は、本発明による太陽光方向セン
サの一実施例を説明するための概略全体構成図、第9図
は、第8図のrX−IX線断面図、第10図は、第8図
のX−X線断面図、第11図及び第12図は、それぞn
本発明の池の実施例を説明するための平面図である。 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、
X0〜X6及びXc−光センサ、10 、20 、30
−筐体、11 、12 、21 。 22・・・長穴、31・・・隔壁。 (45,’)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (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路中央部
    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nかつその内側端面又は中間位置が前記フランジの
    窓の縁から下した仮想垂線と交わる位置に対称に配設さ
    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
    る太陽光方向センサにおいて、更に、筐体を具備し、該
    筐体はその上壁に相互に対向する方向に延長する2つの
    長穴を有し、かつ、該首長穴の軸が直交する内壁面に該
    長大の軸と直交する水平方向に延長する光センサを有す
    ることを特徴とする太陽光方向センサ。
  2. (2)、前記筐体内に前記2つの長穴を分離するための
    隔壁を有すること全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。
  3. (3)、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路中央
    部に設けられた第1の光センサと、前記筒体の下端部に
    設けら扛かつその内側端面又は中間位置が前記フランジ
    の窓の縁から下した仮想垂線と交わる位置に対称に配設
    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
    する太陽光方向センサにおいて、更に、1対の筐体を具
    備し、各筐体をその上壁に長穴を有するとともに、該長
    穴の軸が直交する内壁面に該長大の軸と直交する水平方
    向に延長する光センサを有し、前記1対の筐体が前記長
    穴が平行になるように配設さnていることを特徴とする
    太陽光方向センサ。
JP12858382A 1982-07-23 1982-07-23 太陽光方向センサ Granted JPS5918414A (ja)

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JP12858382A JPS5918414A (ja) 1982-07-23 1982-07-23 太陽光方向センサ

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JPS5918414A true JPS5918414A (ja) 1984-01-30
JPS6323482B2 JPS6323482B2 (ja) 1988-05-17

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07311084A (ja) * 1994-05-20 1995-11-28 Nippondenso Co Ltd 日射センサ装置
JP2013045779A (ja) * 2011-08-21 2013-03-04 Denso Corp 光センサ
JP2017219340A (ja) * 2016-06-03 2017-12-14 シャープ株式会社 受光器および携帯型電子機器

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JP2017219340A (ja) * 2016-06-03 2017-12-14 シャープ株式会社 受光器および携帯型電子機器

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JPS6323482B2 (ja) 1988-05-17

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