DE102006010419A1 - Incident light angle measuring device, has two photo-sensitive sensors arranged angularly to each other, which produce output signal depending on incident light radiation, where shielding unit defines incident light radiation of sensor - Google Patents

Incident light angle measuring device, has two photo-sensitive sensors arranged angularly to each other, which produce output signal depending on incident light radiation, where shielding unit defines incident light radiation of sensor Download PDF

Info

Publication number
DE102006010419A1
DE102006010419A1 DE102006010419A DE102006010419A DE102006010419A1 DE 102006010419 A1 DE102006010419 A1 DE 102006010419A1 DE 102006010419 A DE102006010419 A DE 102006010419A DE 102006010419 A DE102006010419 A DE 102006010419A DE 102006010419 A1 DE102006010419 A1 DE 102006010419A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
incident light
measuring device
solar
tracking device
photo
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102006010419A
Other languages
German (de)
Inventor
Johann Schilcher
Matthias Schilcher
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE102006010419A priority Critical patent/DE102006010419A1/en
Publication of DE102006010419A1 publication Critical patent/DE102006010419A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D3/00—Control of position or direction
    • G05D3/10—Control of position or direction without using feedback
    • G05D3/105—Solar tracker
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S30/40—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement
    • F24S30/45—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement with two rotation axes
    • F24S30/452—Vertical primary axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S50/00—Arrangements for controlling solar heat collectors
    • F24S50/20—Arrangements for controlling solar heat collectors for tracking
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/78—Direction-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
    • G01S3/782—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/785—Systems 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
    • G01S3/786—Systems 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
    • G01S3/7861—Solar tracking systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/78—Direction-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
    • G01S3/782—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/783—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using amplitude comparison of signals derived from static detectors or detector systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/47—Mountings or tracking

Abstract

The device has two photo-sensitive sensors (1,2) e.g. photo-resistors, arranged angularly to each other. The photo-sensitive sensor produces an output signal depending on an incident light radiation. The output signals are compared by the device, where the measure of output signals represents the angle of the incident light. A shielding unit (4) arranged at each photo-sensitive sensor, defines the incident light radiation of the photo-sensitive sensor. A casing is arranged around the photo-sensitive sensor such that the axle center of the casing is perpendicular to the photo-sensitive sensor. An independent claim is also included for an adjusting device for adjustment of a solar unit to the sun.

Description

Der Sonnenenergienutzung in Bereichen wie der Photovoltaik, der Warmwasserbereitung oder bei Sonnenkraftwerken kommt durch die zunehmende Verknappung der nicht erneuerbaren Energien eine immer größere Bedeutung zu.Of the Solar energy use in areas such as photovoltaics, water heating or at solar power plants comes through the increasing scarcity non-renewable energies are becoming increasingly important.

Die optimale Ausrichtung von solartechnischen Einrichtungen, wie z.B. von Solarmodulen oder Solarkollektoren, zur Sonne wird bisher beispielsweise mittels komplexer Rechenmodelle bewerkstelligt, die orts- und tageszeitabhängig über Datentabellen die optimale Ausrichtung ermitteln.The optimal alignment of solar technology equipment, such as of solar modules or solar panels, the sun so far, for example accomplished by means of complex computational models that depend on location and time of day over data tables determine the optimal alignment.

Eine Möglichkeit mit weniger Rechenaufwand eine Ausrichtung zu verwirklichen zeigt die DE 4116894 auf. Hier wird eine Einrichtungen gezeigt, die den Schatten, den ein dafür verwendeter Aufbau liefert, durch eine möglichst senkrechte Ausrichtung zur Sonne mittels einer entsprechenden Nachführeinrichtung minimiert. Der Aufbau dieses Standes der Technik ist groß und wenig flexibel, weshalb er insbesondere für mobile und Anwendungen auf kleinem Bauraum wenig geeignet scheint. Ferner offenbart die DE 4116894 ein weiteres Wirkprinzip, nämlich die Verwendung von keilförmig angeordneten Solarmodulen, wobei die bei ungleichem Lichteinfall resultierende Differenz an gewonnener Sonnenergie genutzt wird, um die Solarmodule wieder in die Position eines gleichmäßigen Lichteinfalls zu bringen.One way to accomplish an alignment with less computational effort is the DE 4116894 on. Here, a device is shown, which minimizes the shadow, which provides a structure used for it by a vertical orientation as possible to the sun by means of a corresponding tracking device. The structure of this prior art is large and not very flexible, which is why it seems inappropriate especially for mobile and applications in a small space. Further, the DE 4116894 Another active principle, namely the use of wedge-shaped solar modules, wherein the unequal incidence of light resulting difference in recovered solar energy is used to bring the solar modules back into the position of a uniform light incidence.

Die Nachteile der oben genannten Lösungen sind, dass sie eine große Rechenleistung voraussetzen oder einen relativ großen Aufbau benötigen, um eine optimale Signalstärke bzw. einen ausreichenden Antriebsstrom zu erreichen.The Disadvantages of the above-mentioned solutions are, that she is a big one Require computing power or a relatively large structure need, for optimal signal strength or to achieve a sufficient drive current.

Die zu Grunde liegende Aufgabe der Erfindung ist es deshalb ein kompakt aufgebautes Messgerät zur Messung eines Lichteinfallswinkels sowie eine geregelte Nachführeinrichtung bereitzustellen, die zuverlässig solartechnische Einrichtungen optimal zur Sonne hin ausrichtet.The underlying object of the invention is therefore a compact built-up measuring device for measuring a light incidence angle and a controlled tracking device to provide that reliable Solar equipment optimally aligned to the sun.

Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche der vorliegenden Erfindung gelöst. Die abhängigen Ansprüche sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.These The object is achieved by the independent claims of solved present invention. The dependent ones claims are advantageous embodiments of the invention.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Messgerät zum Messen eines Lichteinfallswinkels bereitgestellt. Das Messgerät weist mindestens zwei winkelig zueinander angeordnete lichtempfindliche Sensoren auf. Als Sensoren sind insbesondere Fotowiderstände geeignet. Allerdings ist auch die Verwendung von Fotodioden oder allgemein gesprochen die Verwendung jeglicher Sensoren geeignet, die ein zur Lichteinstrahlung zumindest abschnittsweise proportionales Ausgangssignal liefern. Mittels einer Messeinrichtung werden die Ausgangssignale der lichtempfindlichen Sensoren verglichen. Das Verhältnis der Ausgangssignale zueinander spiegelt den Lichteinfall wieder, denn durch die winklige Anordnung der lichtempfindlichen Sensoren zueinander ist nur dann die Differenz der Ausgangssignale annähernd null, wenn die lichtempfindlichen Sensoren mit der Lichteinfallsrichtung im Wesentlichen den gleichen Winkel einschließen. Abhängig davon welcher lichtempfindliche Sensor das höhere Ausgangssignal ausgibt, kann somit der Lichteinfallswinkel bestimmt werden. Darüber hinaus sind die lichtempfindlichen Sensoren über Abschirmungseinrichtungen, d.h. beispielsweise mittels Hülsen um die Fotowiderstände, abgeschirmt. Dadurch wird der Lichteinfall auf die lichtempfindlichen Sensor begrenzt. D.h. auch bereits bei einer geringfügigen winkeligen Anordnung der lichtempfindlichen Sensoren zueinander ist durch die Abschirmeinrichtung das Ansprechverhalten der Sensoren derart verbessert, dass eine Anordnung der Sensoren unter kleinem Winkel mit wenig Abstand zueinander verwirklicht werden kann.According to one The first aspect of the invention is a measuring device for measuring a light incidence angle provided. The measuring device has at least two angularly arranged photosensitive Sensors on. As sensors in particular photoresistors are suitable. However, the use of photodiodes or general is also said the use of any suitable sensors, the one to Light irradiation at least partially proportional output signal deliver. By means of a measuring device, the output signals compared to the photosensitive sensors. The ratio of Output signals to each other reflects the light incidence, because by the angular arrangement of the photosensitive sensors to each other if only the difference of the output signals is approximately zero, when the photosensitive sensors with the light incident direction include substantially the same angle. Depending on which photosensitive Sensor the higher output signal Thus, the light incidence angle can be determined. Furthermore are the photosensitive sensors via shielding devices, i.e. for example by means of sleeves around the photoresistors, shielded. As a result, the light is incident on the photosensitive Sensor limited. That even at a slight angle Arrangement of the photosensitive sensors to each other is through the Shielding device improves the response of the sensors such that an arrangement of the sensors at a small angle with little distance to each other can be realized.

Zur Anwendung des erfindungsgemäßen Messgeräts auf dem Gebiet der Nachführeinrichtungen für Sonnenkollektoren oder ähnlichem, ist es erforderlich, mindestens vier lichtempfindliche Sensoren vorzusehen, um Azimut und Elevation der Sonne ermitteln zu können. Die vier lichtempfindlichen Sensoren können beispielsweise an den seitlichen Enden eines flächigen Solarmoduls befestigt sein. Dies ist aber nicht zwingend, so dass auch eine Anordnung gewählt werden kann in der die vier Sensoren direkt nebeneinander angeordnet werden. Diese Anordnungsweise wird insbesondere durch die Abschirmeinrichtungen um die lichtempfindlichen Sensoren unterstützt. Soll eine einfache Kopplung zwischen beispielsweise einem Solarmodul und dem erfindungsgemäßen Messgerät verwirklicht werden, so ist es vorteilhaft das Messgerät, d.h. insbesondere die lichtempfindlichen Sensoren in der Ebene des Solarmoduls anzuordnen. Es kann jedoch auch eine anderweitige mechanische oder elektrische Kopplung zwischen Messgerät und dem Solarmodul vorgesehen sein.to Application of the measuring device according to the invention on the Area of trackers for solar panels or similar, it is necessary to have at least four photosensitive sensors be provided to determine the azimuth and elevation of the sun can. The four photosensitive sensors, for example, to the lateral ends of a flat Be attached solar module. But this is not mandatory, so that also an arrangement chosen can be arranged in the four sensors directly next to each other become. This arrangement is in particular by the shielding supported by the photosensitive sensors. Should a simple coupling realized between, for example, a solar module and the measuring device according to the invention so it is advantageous the meter, i. especially the photosensitive To arrange sensors in the plane of the solar module. It can, however also another mechanical or electrical coupling between gauge and be provided to the solar module.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist die Anwendung des Messgeräts in einer Nachführeinrichtung zum Ausrichten einer Solareinrichtung auf die Sonne. Unter Solareinrichtung wird hier allgemein jegliches Objekt verstanden, das auf die Sonne ausgerichtet werden soll. Neben Sonnenkollektoren und Solarmodulen können dies z.B. auch Spiegel sein, die das Sonnenlicht auf einen bestimmten Punkt umlenken sollen, wie dies etwa bei Sonnenkraftwerken der Fall ist. Die Nachführeinrichtung verfügt über eine Verstellmechanik zum Drehen der Solareinrichtung um mindestens zwei Raumachsen, wobei das Verstellen um die Raumachsen vorzugsweise von zwei Elektromotoren vorgenommen wird. Die Motoren werden über eine elektrische Regelungseinheit geregelt. Die Regelungseinheit der Nachführeinrichtung erhält Eingangssignale von dem weiter oben erläuterten Messgerät. Die Regeleinrichtung der Nachführeinrichtung und die Messeinrichtung des Messgeräts können durch die gleichen Bauteile integral verwirklicht sein. Beispielsweise kann Regeleinrichtung und Messeinrichtung durch einen Mikrocontroller verwirklicht werden. D.h. es ist möglich, dass Regeleinrichtung und/oder Messeinrichtung analog und/oder digital verwirklicht sind.Another aspect of the invention is the application of the measuring device in a tracking device for aligning a solar device to the sun. Under solar device is generally understood here any object that is to be aligned with the sun. In addition to solar panels and solar modules, these can also be mirrors, for example, which are intended to redirect sunlight to a specific point, as is the case with solar power plants. The tracking device has an adjustment mechanism for rotating the solar device by at least two spatial axes, the adjustment about the spatial axes preferably of two Electric motors is made. The motors are controlled by an electrical control unit. The control unit of the tracking device receives input signals from the measuring device explained above. The control device of the tracking device and the measuring device of the measuring device can be realized integrally by the same components. For example, control device and measuring device can be realized by a microcontroller. That is, it is possible that control device and / or measuring device are implemented analogously and / or digitally.

Das Zusammenspiel von Nachführeinrichtung und Messgerät ergibt sich aus folgendem Wirkprinzip. Die Regelungseinrichtung nimmt ausgehend von einer Ausgangssignaldifferenz eines Paares von lichtempfindlichen Sensoren des Messgeräts die Drehung um eine dem Paar lichtempfindlicher Sensoren zugeordnete Drehachse vor. Dies erfolgt solange, bis die Ausgangssignaldifferenz einen Toleranzwertebereich um null erreicht hat. Der Toleranzwertbereich ist erfindungsgemäß einstellbar und kann somit auf anwendungsbedingte Anforderungen angepasst werden.The Interaction of tracking device and measuring device results from the following principle of action. The control device takes on the basis of an output signal difference of a pair of photosensitive Sensors of the measuring device the rotation about one of the pair of photosensitive sensors associated Rotary axis before. This takes place until the output signal difference has reached a tolerance value range around zero. The tolerance value range is adjustable according to the invention and can therefore be adapted to application-related requirements.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Drehwege um die Raumachsen durch Endanschläge begrenzt. Damit wird der Nachführeinrichtung ein Drehwinkelbereich vorgegeben. Der Drehwinkelbereich kann einstellbar ausgebildet sein. Im Allgemeinen sollte eine Drehung der Solareinrichtung von 180° um eine vertikale Achse und 80° um eine horizontale Achse für Anwendungen in der Solartechnik ausreichend sein. Ein größerer Winkelbereich ist aber verwirklichbar, wenn entsprechende Vorkehrungen in Kabelführung und Verstellmechanik getroffen werden.In an advantageous embodiment of the invention are the rotational paths limited to the spatial axes by end stops. This will be the tracking device a rotation angle range specified. The rotation angle range can be adjusted be educated. In general, should be a rotation of the solar device of 180 ° around a vertical axis and 80 ° around a horizontal axis for Applications in solar technology should be sufficient. A larger angle range but is feasible, if appropriate precautions in cable management and Adjustment mechanism to be taken.

Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Nachführeinrichtung Nachschaltwiderstände für die lichtempfindlichen Sensoren auf, die austauschbar ausgebildet sind. Dadurch kann die Nachführeinrichtung auf die Sonnenintensität bzw. Lichtquellenintensität angepasst werden.Corresponding a further embodiment of the invention, the tracking device Nachschaltwiderstände for the light-sensitive sensors, which are formed exchangeable. This allows the tracking device on the sun intensity or light source intensity be adjusted.

Die Regelung der Nachführeinrichtung erfolgt vorteilhafterweise über einen Mikrocontroller. Es kann ein PIC-Mikrocontroller verwendet werden, wobei ein Analogmultiplexschalter die Ausgangssignale der lichtempfindlichen Sensoren nacheinander an den Mikrocontroller weiterschaltet. Ferner ist eine Schaltung zum Ansteuern der Motoren vorgesehen. Diese weist antiparallel geschalteten Relais zum Ableiten der Abrissinduktionsspannung der Relaiswicklungen auf sowie vier Widerstände an den Endanschlägen.The Regulation of the tracking device takes place advantageously over a microcontroller. It can use a PIC microcontroller be an analog multiplex switch, the output signals of the photosensitive sensors in succession to the microcontroller continue on. Further, a circuit for driving the motors intended. This has anti-parallel connected relay for deriving the demolition induction voltage of the relay windings and four resistors at the end stops.

Die Regelung der Nachführung wird für den Fall der digitalen Regelung über eine Software bewerkstelligt, welche die Differenzen der Ausgangssignale eines Paares lichtempfindlicher Sensoren vergleicht und daraufhin entsprechende Stellsignale für die Motoren errechnet.The Regulation of tracking is for the case of digital regulation over a software accomplishes which the differences of the output signals a pair of photosensitive sensors and then compares corresponding control signals for the Motors calculated.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen detaillierter erläutert.The The present invention will become more apparent from the accompanying drawings explained.

Es zeigt:It shows:

1 eine schematische Prinzipskizze zur Darstellung der zu Grunde liegenden Problematik; 1 a schematic diagram illustrating the underlying problematic;

2 eine schematische Darstellung des Messgeräts der vorliegenden Erfindung; 2 a schematic representation of the measuring device of the present invention;

3 eine weitere schematische Darstellung des Messgeräts der vorliegenden Erfindung; 3 another schematic representation of the measuring device of the present invention;

4 eine Querschnittsdarstellung der erfindungsgemäßen Nachführeinrichtung; 4 a cross-sectional view of the tracking device according to the invention;

5 den schematischen Aufbau der erfindungsgemäßen Nachführeinrichtung; 5 the schematic structure of the tracking device according to the invention;

6 ein Flussdiagramm zur Erläuterung des Regelalgorithmus der Nachführeinrichtung. 6 a flowchart for explaining the control algorithm of the tracking device.

1 zeigt eine Darstellung der im solartechnischen Bereich zu Grunde liegenden Problematik, die Ausgangspunkt für die Erfindung ist. Während bei senkrechter Sonneneinstrahlung die Gesamtbreite der Solarmoduls gut von dem einfallenden Licht abgedeckt ist, ist bei winkeliger Sonnenlichteinstrahlung nur eine kleinere Energieausbeute zu erwarten. Es ist daher immer wünschenswert das Solarmodul senkrecht zum Lichteinfall auszurichten. 1 shows a representation of the underlying problem in solar technology area, which is the starting point for the invention. While in vertical sunlight the total width of the solar module is well covered by the incident light, with angular sunlight exposure only a smaller energy yield is expected. It is therefore always desirable to align the solar module perpendicular to the light.

2 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Messgeräts bei senkrechtem Lichteinfall. Die Fotowiderstände 1 und 2 sind auf gegenüberliegenden Seiten des Solarmoduls 5 angeordnet. Die Fotowiderstände sind jeweils von einer Hülse 4 umgeben. Die Hülsen sind in dieser Ausführungsform an ihren Mantelflächen lichtundurchlässig ausgebildet. Abhängig vom Anwendungsgebiet kann die Hülse auch zumindest teilweise lichtdurchlässig ausgebildet sein und verschiedene geometrische Formvariationen aufweisen. Beispielsweise kann der Hülsenquerschnitt variiert werden und es kann auch die Länge der Hülse in Umfangsrichtung variieren. 2 shows a schematic representation of the measuring device according to the invention at normal incidence of light. The photoresistors 1 and 2 are on opposite sides of the solar module 5 arranged. The photoresistors are each of a sleeve 4 surround. The sleeves are made opaque in this embodiment on their lateral surfaces. Depending on the field of application, the sleeve may also be at least partially translucent and have different geometric shape variations. For example, the sleeve cross-section can be varied and it can also vary the length of the sleeve in the circumferential direction.

Gut zu erkennen ist anhand dieser Darstellung auch das verbesserte Ansprechverhalten des Messgeräts. Die eingezeichneten Lichtstrahlen auf die Fotowiderstände befinden sich jeweils an Grenzpositionen. Ändert sich der Lichteinfallswinkel nur minimal, so ist durch die winkelige Anordnung der Fotowiderstände im Zusammenspiel mit den Hülsen bereits ein deutlicher Unterschied des jeweils auf die Fotowiderstände einfallenden Lichts gegeben. Dieser Führt zu einem erhöhten Differenzwert, der in einem vorbestimmten Verhältnis zum Lichteinfallswinkel steht.It is also easy to see from this illustration the improved response of the meter. The marked light rays on the photoresistors are located at limit positions. If the angle of incidence of the light changes only minimally, the angular arrangement of the photoresistors in interaction with the sleeves already makes a clear difference in each case to the Photoresistors of incident light given. This leads to an increased difference value, which is in a predetermined relationship to the angle of incidence of light.

3 zeigt das Messgerät bei einem Lichteinfallswinkel von ungleich 90° zur Fläche des Solarmoduls. Wie durch die Pfeile an den Fotowiderständen 1 und 2 dargestellt, wird im Fall des Fotowiderstands 1 der Lichteinfall beschränkt, wohingegen bei dem Fotowiderstand 2 durch die winkelige Anordnung mehr Lichteinfall zugelassen wird. 3 shows the meter at a light incidence angle of not equal to 90 ° to the surface of the solar module. Like the arrows on the photoresistors 1 and 2 is shown in the case of the photoresistor 1 the incidence of light limited, whereas in the photoresistor 2 by the angular arrangement more light is allowed.

4 zeigt eine Querschnittsdarstellung der erfindungsgemäßen Nachführeinrichtung. Die Nachführeinrichtung verfügt über eine Verstellmechanik 6, die es ermöglicht das Solarmodul 5 um zwei Raumachsen zu drehen. Ausgehend von einer horizontalen und einer vertikalen gedachten Achse durch das Solarmodul ist es möglich das Solarmodul um die vertikale Achse zu drehen und um die horizontale Achse zu kippen. Der Antrieb der Verstellmechanik wird über Elektromotoren 7 und 8 bewerkstelligt, die entsprechend der Regelsignale angesteuert werden und beispielsweise über Zahnrad- und/oder Schneckengetriebe das Solarmodul verstellen. 4 shows a cross-sectional view of the tracking device according to the invention. The tracking device has an adjustment mechanism 6 that makes it possible the solar module 5 to turn two spatial axes. Starting from a horizontal and a vertical imaginary axis through the solar module, it is possible to rotate the solar module about the vertical axis and to tilt about the horizontal axis. The drive of the adjustment mechanism is via electric motors 7 and 8th accomplished, which are controlled according to the control signals and adjust, for example via gear and / or worm gear, the solar module.

Der in 5 gezeigte schematische Aufbau stellt dar, auf welche Weise die Einzelkomponenten der Nachführeinrichtung miteinander in Verbindung stehen. Die Regeleinrichtung 3 nimmt Signale von den Fotowiderständen auf und errechnet damit die Stellung des Solarmoduls zum Lichteinfall, d.h. den Lichteinfallswinkel in Bezug zum Solarmodul. Mit entsprechenden Ausgangssignalen zu den Motoren 7 und 8 wird das Solarmodul dann in eine optimale Position gebracht. Die Endanschläge 9 und 10 dienen dazu die Drehwege der Verstellmechanik zu begrenzen und dadurch der Nachführeinrichtung Bezugspunkte zu liefern. Beispielsweise können bei Initialisierung der Nachführeinrichtung zunächst die Endanschläge angefahren werden, um den Regelalgorithmus einfach zu gestalten, dies ist allerdings nicht zwingend.The in 5 The schematic structure shown illustrates how the individual components of the tracking device are connected to one another. The control device 3 picks up signals from the photoresistors and thus calculates the position of the solar module for the incidence of light, ie the angle of incidence with respect to the solar module. With corresponding output signals to the motors 7 and 8th The solar module is then brought into an optimal position. The end stops 9 and 10 serve to limit the rotational paths of the adjustment mechanism and thereby provide the tracking device reference points. For example, during initialization of the tracking device, the end stops can first be approached in order to make the control algorithm simple, but this is not mandatory.

Der Ablauf eines beispielhaften Regelalgorithmus zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Nachführeinrichtung ist in 6 gezeigt. In einem ersten Schritt werden Deklarationen vorgenommen und Variablen gesetzt. Ferner werden Treiber und Header-Dateien eingebunden. In einem darauf folgenden zweiten Schritt werden die Endanschläge angefahren und eine geeignete Ausgangsposition wird angefahren. Ausgehend von einem Endanschlag wird in eine Richtung, beispielsweise gegen den Uhrzeigersinn solange gedreht, bis eine maximale Sonneneinstrahlung detektiert werden konnte. In darauf Folgenden verschachtelten Schleifen wird danach jeweils Azimut und Elevation fortlaufend überprüft. Wenn ein festlegbarer Wertebereich für die ermittelten Ausgangssignale der Fotowiderstände überschnitten wird, erfolgt eine Korrektur der Position des Solarmoduls mittels der angesteuerten Motoren zur Azimuts- und Elevationspositionierung. Um unnötige Ansteuerungen zu verhindern werden die Endanschläge dabei immer mit berücksichtigt. Dieser Regelalgorithmus ist in einer Software umgesetzt.The sequence of an exemplary control algorithm for use in the tracking device according to the invention is shown in FIG 6 shown. In a first step, declarations are made and variables are set. Furthermore, drivers and header files are included. In a subsequent second step, the end stops are approached and a suitable starting position is approached. Starting from an end stop, turning in one direction, for example counterclockwise, until maximum solar radiation could be detected. In subsequent nested loops, azimuth and elevation are then checked consecutively. If a definable value range for the determined output signals of the photoresistors is overlapped, a correction of the position of the solar module by means of the controlled motors for azimuth and elevation positioning takes place. In order to prevent unnecessary controls, the limit stops are always taken into account. This control algorithm is implemented in software.

11
Fotowiderstandphotoresistor
22
Fotowiderstandphotoresistor
33
Messeinrichtungmeasuring device
44
Hülseshell
55
Solarmodulsolar module
66
Verstellmechanikadjustment mechanism
77
Elektromotorelectric motor
88th
Elektromotorelectric motor
99
Endanschlagend stop
1010
Endanschlagend stop

Claims (12)

Messgerät zum Messen eines Lichteinfallswinkels mit mindestens zwei winkelig zueinander angeordneten lichtempfindlichen Sensoren (1, 2), insbesondere Fotowiderständen, die abhängig von einer Lichteinstrahlung ein Ausgangssignal erzeugen, und einer Messeinrichtung (3) zum Vergleichen der Ausgangssignale, wobei das Verhältnis der Ausgangssignale zueinander den Lichteinfallswinkel wiedergibt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abschirmungseinrichtung (4), welche die Lichteinstrahlung auf den lichtempfindlichen Sensor (1, 2) begrenzt, an jedem lichtempfindlichen Sensor (1, 2) angeordnet ist.Measuring device for measuring a light incidence angle with at least two light-sensitive sensors arranged at an angle to one another ( 1 . 2 ), in particular photoresistors, which generate an output signal depending on a light irradiation, and a measuring device ( 3 ) for comparing the output signals, wherein the ratio of the output signals to one another reflects the light incident angle, characterized in that a shielding device ( 4 ), which direct the light irradiation on the photosensitive sensor ( 1 . 2 ) at each photosensitive sensor ( 1 . 2 ) is arranged. Messgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Abschirmungseinrichtung um eine Hülse (4) handelt, die um den lichtempfindlichen Sensor (1, 2) so angeordnet ist, dass die Mittelachse der Hülse im Wesentlichen senkrecht auf den lichtempfindlichen Sensor (1, 2) steht.Measuring device according to Claim 1, characterized in that the shielding device is a sleeve ( 4 ), which surround the photosensitive sensor ( 1 . 2 ) is arranged so that the central axis of the sleeve substantially perpendicular to the photosensitive sensor ( 1 . 2 ) stands. Messgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens vier lichtempfindlichen Sensoren (1, 2) vorgesehen sind, um Azimut und Elevation der Sonne ermitteln zu können.Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that at least four photosensitive sensors ( 1 . 2 ) are provided to determine the azimuth and elevation of the sun can. Nachführeinrichtung zum Ausrichten einer Solareinrichtung (5) auf die Sonne mit einer Verstellmechanik (6) zum Drehen der Solareinrichtung um mindestens zwei Raumachsen, wobei das Verstellen um die Raumachsen von mindestens einem Elektromotor (7, 8) vorgenommen wird, der von einer elektrischen Regelungseinheit (3) geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinheit Eingangssignale von dem Messgerät nach Anspruch 3 erhält.Tracking device for aligning a solar device ( 5 ) to the sun with an adjustment mechanism ( 6 ) for rotating the solar device by at least two spatial axes, wherein the adjustment about the spatial axes of at least one electric motor ( 7 . 8th ) carried out by an electrical control unit ( 3 ), characterized in that the control unit receives input signals from the measuring device according to claim 3. Nachführeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät mechanisch an die Solareinrichtung gekoppelt isttracking device according to claim 4, characterized in that the measuring device mechanically is coupled to the solar device Nachführeinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinheit (3) ausgehend von einer Ausgangssignaldifferenz eines Paares von lichtempfindlichen Sensoren (1, 2) die Drehung in eine dem Paar lichtempfindlicher Sensoren zugeordneten Drehrichtung solange vornimmt, bis die Ausgangssignaldifferenz einen Toleranzwertebereich um null erreicht hat.Tracking device according to claim 4 or 5, characterized in that the control unit ( 3 ) based on an output signal difference of a pair of photosensitive sensors ( 1 . 2 ) performs the rotation in a direction of rotation associated with the pair of photosensitive sensors until the output signal difference has reached a tolerance value range around zero. Nachführeinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Solareinrichtung (5) wahlweise um ein Solarmodul, einen Solarkollektor oder einen Spiegel handelt.Tracking device according to one of claims 4 to 6, characterized in that it is in the solar device ( 5 ) is either a solar module, a solar collector or a mirror. Nachführeinrichtung nach einem der Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehwege um die Raumachsen durch Endanschläge (9, 10) begrenzt sind.Tracking device according to one of claims 4 to 7, characterized in that the rotational paths around the spatial axes by end stops ( 9 . 10 ) are limited. Nachführeinrichtung nach einem der Ansprüchen 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Nachschaltwiderstände für die lichtempfindlichen Sensoren (1, 2) austauschbar ausgebildet sind.Tracking device according to one of Claims 4 to 8, characterized in that after-resistors for the photosensitive sensors ( 1 . 2 ) are formed exchangeable. Nachführeinrichtung nach einem der Ansprüchen 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Ausrichtung über einen Mikrocontroller erfolgt.tracking device according to one of the claims 4 to 9, characterized in that the regulation of the alignment over a Microcontroller takes place. Nachführeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Analogmultiplexschalter die Ausgangssignale der lichtempfindlichen Sensoren nacheinander an den Mikrocontroller weiterschaltet.tracking device according to claim 10, characterized in that an analog multiplex switch the output signals of the photosensitive sensors in succession to the microcontroller on. Nachführeinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Nachführung über eine Software erfolgt, welche die Differenz der Ausgangssignale eines Paares lichtempfindlicher Sensoren auswertet.tracking device according to one of the claims 10 to 11, characterized in that the control of the tracking over a Software takes the difference of the output signals of a Pair of photosensitive sensors evaluates.
DE102006010419A 2006-03-04 2006-03-04 Incident light angle measuring device, has two photo-sensitive sensors arranged angularly to each other, which produce output signal depending on incident light radiation, where shielding unit defines incident light radiation of sensor Withdrawn DE102006010419A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006010419A DE102006010419A1 (en) 2006-03-04 2006-03-04 Incident light angle measuring device, has two photo-sensitive sensors arranged angularly to each other, which produce output signal depending on incident light radiation, where shielding unit defines incident light radiation of sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006010419A DE102006010419A1 (en) 2006-03-04 2006-03-04 Incident light angle measuring device, has two photo-sensitive sensors arranged angularly to each other, which produce output signal depending on incident light radiation, where shielding unit defines incident light radiation of sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102006010419A1 true DE102006010419A1 (en) 2007-09-06

Family

ID=38329329

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102006010419A Withdrawn DE102006010419A1 (en) 2006-03-04 2006-03-04 Incident light angle measuring device, has two photo-sensitive sensors arranged angularly to each other, which produce output signal depending on incident light radiation, where shielding unit defines incident light radiation of sensor

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102006010419A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007044063A1 (en) * 2007-09-14 2009-03-19 Heinrich Merkel Solar thermal installation controlling method for single-family house, involves using signal of temperature sensor for controlling of flow rate of medium, which runs from collector field as forward flow
DE102010028027A1 (en) 2010-04-21 2011-10-27 Zf Friedrichshafen Ag Sensor device and device for converting sunlight into another form of energy
EP2597397A4 (en) * 2010-07-20 2015-03-18 Wei Sheng Invest & Dev Co Ltd Angle automatic compensation method and device for solar energy sun-tracking panel

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4041307A (en) * 1976-06-07 1977-08-09 Rca Corporation Positioning a platform with respect to rays of a light source
US4225781A (en) * 1979-02-26 1980-09-30 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Solar tracking apparatus
US5117744A (en) * 1988-12-22 1992-06-02 Saab Automobile Aktiebolag Sensor for an air-conditioning system in a vehicle
DE4306656A1 (en) * 1993-03-03 1993-12-16 Georg Linckelmann Automatic sun tracking appts. - has solar panels set at angles on block and with opposite polarities to generate control voltage characteristic
DE4326845A1 (en) * 1993-03-03 1994-02-24 Georg Linckelmann Automatic sun tracking appts. - uses solar cell modules or photodiodes in two angled blocks with positioned mirrors to provide difference signal input to tracking system motor
DE20110240U1 (en) * 2000-07-28 2001-10-11 Seifert Karl Heinz Sunlight sensor for tracking systems
DE69826515T2 (en) * 1997-11-12 2005-02-03 Control Devices, Inc. SOLAR RADIATION SENSOR
DE10340346A1 (en) * 2003-08-29 2005-04-28 Hella Kgaa Hueck & Co Sensor device, in particular for motor vehicles
DE102004017774B3 (en) * 2004-04-13 2005-10-20 Siemens Ag Sun sensor, e.g. for use in controlling a vehicle air conditioning system, has a screen arrangement and a number of light guiding bodies each allocated to a photodetector so that the screen casts a shadow dependent on sun position

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4041307A (en) * 1976-06-07 1977-08-09 Rca Corporation Positioning a platform with respect to rays of a light source
US4225781A (en) * 1979-02-26 1980-09-30 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Solar tracking apparatus
US5117744A (en) * 1988-12-22 1992-06-02 Saab Automobile Aktiebolag Sensor for an air-conditioning system in a vehicle
DE4306656A1 (en) * 1993-03-03 1993-12-16 Georg Linckelmann Automatic sun tracking appts. - has solar panels set at angles on block and with opposite polarities to generate control voltage characteristic
DE4326845A1 (en) * 1993-03-03 1994-02-24 Georg Linckelmann Automatic sun tracking appts. - uses solar cell modules or photodiodes in two angled blocks with positioned mirrors to provide difference signal input to tracking system motor
DE69826515T2 (en) * 1997-11-12 2005-02-03 Control Devices, Inc. SOLAR RADIATION SENSOR
DE20110240U1 (en) * 2000-07-28 2001-10-11 Seifert Karl Heinz Sunlight sensor for tracking systems
DE10340346A1 (en) * 2003-08-29 2005-04-28 Hella Kgaa Hueck & Co Sensor device, in particular for motor vehicles
DE102004017774B3 (en) * 2004-04-13 2005-10-20 Siemens Ag Sun sensor, e.g. for use in controlling a vehicle air conditioning system, has a screen arrangement and a number of light guiding bodies each allocated to a photodetector so that the screen casts a shadow dependent on sun position

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007044063A1 (en) * 2007-09-14 2009-03-19 Heinrich Merkel Solar thermal installation controlling method for single-family house, involves using signal of temperature sensor for controlling of flow rate of medium, which runs from collector field as forward flow
DE102007044063B4 (en) * 2007-09-14 2010-03-18 Heinrich Merkel Traceable solar thermal system for generating heat from solar energy
DE102010028027A1 (en) 2010-04-21 2011-10-27 Zf Friedrichshafen Ag Sensor device and device for converting sunlight into another form of energy
WO2011131402A2 (en) 2010-04-21 2011-10-27 Zf Friedrichshafen Ag Sensor device and device for converting sunlight into another form of energy
EP2597397A4 (en) * 2010-07-20 2015-03-18 Wei Sheng Invest & Dev Co Ltd Angle automatic compensation method and device for solar energy sun-tracking panel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2406694B1 (en) Method for allowing a solar generator to track the sun, control for a solar system and solar system
DE69533862T2 (en) Base station for cellular telecommunication system with antenna control arrangement and antenna control arrangement
DE69636794T2 (en) OPTICAL ENCODER FOR OPERATING AN ELECTRIC MOTOR
DE10042327B4 (en) Monitor for monitoring the periphery of a vehicle
DE102012102244A1 (en) Laser radar for three-dimensional scanning
WO2007025618A1 (en) Tracking system for solar units
WO2003038349A1 (en) Solar energy system
DE102006058845B3 (en) Inverter for use in tracked solar system, has controller integrated into inverter, where controller provides control signal for drive of solar generator to cause tracking of solar generator towards sun
EP0166352A2 (en) Arrangement for pointing a directable device towards a light source
DE102006010419A1 (en) Incident light angle measuring device, has two photo-sensitive sensors arranged angularly to each other, which produce output signal depending on incident light radiation, where shielding unit defines incident light radiation of sensor
WO2012055548A2 (en) Linearly concentrating solar collector and method for reflector tracking in such a solar collector
EP1898247A1 (en) Telescope mount
EP1397594B1 (en) Wind energy plant with an asynchronous machine for determining the azimuth position
DE102008053247A1 (en) Retaining device for adjusting laminar element with reference to sun, has fixed support, which functions as universal joint and is fastened eccentrically at end, particularly at lower end of laminar element
EP1519439B1 (en) Satellite antenna with photovoltaic elements for power supply
DE2327837B2 (en) Sun Guardian
WO1999066201A1 (en) Wind power station device
DE2359549C2 (en) Device for deflecting a radiation beam
EP2914908B1 (en) Solar collector
DE3045499A1 (en) Wind turbine rotor blade angle setting device - uses rotation control attached to rotor hub coupled to inner sleeve carrying blades
WO2011131402A2 (en) Sensor device and device for converting sunlight into another form of energy
DE2063311C3 (en) System for the transmission and / or reception of electromagnetic waves
EP3412908A1 (en) System for a wind turbine and method for mounting and for operating a wind turbine
DE102017210591A1 (en) Macroscopic lidar device
DE2735844A1 (en) DIRECTION ERROR COMPENSATION DEVICE, FOR EXAMPLE FOR TRACKING ANTENNAS

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination

Effective date: 20130305