程静涛，郭爱英，梁美丽，杨晋生

(1．山西轻工职业技术学院，山西太原　030013；2．天津大学，天津　300072)

0　引言

太阳能电池又称为光伏电池，其发电效率低，发电成本相对较高是制约其大规模应用的重要因素。根据太阳能电池的光照特性，设计灵敏的自动跟踪系统从而提高其转换效率是十分必要的。表1归纳了目前太阳能跟踪系统的方式，并根据几项环境条件作了比较。

表1　目前太阳能跟踪系统的方式

从表中可以看出目前所研究的跟踪方式中都存在一些问题，受地域、时间、季节、天气等几方面影响[1]，且跟踪设备均为静止状态下安装使用，不适用于移动物体。

图1　移动物体跟踪太阳示意图

文中创新之处是采用“三维光敏传感器”(3DPS)作为动态坐标指示器，图1中，如果3DPS能够感知太阳方位角θ，再将其太阳能电池板指向该方位角，就能准确地跟踪太阳。

1　三维光敏传感器(3DPS)的原理与设计

1．13DPS结构

3DPS安装在移动物体上，结构如图2(a)、图2(b)所示。

(a)3DPS的外型结构

(b)3DPS X轴内部结构

各维结构两端顶部用一菲涅尔透镜聚焦光源，在焦点处放置毛玻璃以淡化光点，通过光敏管(LXD/GB5-A1DPH)将光照强度转换为电信号通过引线输出。

1．2光学测量原理：

光照强度E简称照度，单位勒克斯(Lux)，定义为照射在单位面积上的光通量。由公式E=dφ/dS决定。发光强度I简称光强，单位candela(坎德拉)简写cd，指单位立体角(一球面度)内发出的光通量。由公式I=dφ/dΩ决定。而dΩ=dS/r2，r为照射半径，可以推导出：

(1)

即物体的照度与光源照射物体的距离的平方成反比。设光敏传感器呈线性μ，则感应电压u等于：