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Diese Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine
Vorrichtung zum Folgen des Sonnenlichtes und insbesondere
auf eine Vorrichtung, welche mit einer Sonnenlicht
sammelnden Vorrichtung verwendet wird, die so angeordnet ist, daß
sie Sonnenlicht zusammenfaßt und an einen Platz, an dem
Sonnenlicht benötigt wird, über ein optisches Faserkabel
überträgt.
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Verschiedene Vorrichtungen zum Folgen des Sonnenlichtes sind
bekannt. Zum Beispiel ist eine Vorrichtung angeordnet, um
Sonnenlicht zu erfassen, eine ist angeordnet, um eine
numerische Steuerung durch die Berechnung des Weges der Sonne
durchzuführen, eine ist angeordnet, um einen Fokuspunktteil
(z.B. einen parabolischen Spiegel) zu bewegen, und eine ist
angeordnet, um ein befestigtes Gerät zu verwenden, welches
auf eine Weise der Südseite unten und der Nordseite oben
geneigt ist. Eine andere Art der Sonnenlicht sammelnden
Vorrichtung sammelt Sonnenlicht, wobei eine Fresnel-Linse
verwendet wird und ändert automatisch ihren Winkel, um der
Sonne entgegenzusehen und überträgt gesammeltes Sonnenlicht
über ein optisches Faserkabel an einen Platz, an dem das
Licht benötigt wird. Ein Beispiel für diese Vorrichtung ist
die Sonnenlicht automatisch sammelnde und übertragende
Vorrichtung, die als von La Foret Engineering Co. Ltd.
hergestellte
"HIMAWARI" bekannt ist. Wenn eine Fresnel-Linse zum
Sammeln des Sonnenlichtes verwendet wird, hat eine
geringfügige Differenz des Winkels von wenigen Graden oder
weniger zwischen dem Licht und der Fresnel-Linse eine
ernsthafte Schwierigkeit, das Sonnenlicht zu sammeln, zur Folge.
Deshalb ist eine hochpräzise Vorrichtung zum Folgen des
Sonnenlichtes erforderlich. Zusätzlich kann eine
Achsenabweichung oder eine Fehlausrichtung aufgrund eines
elektrischen oder mechanischen Fehlers auftreten, selbst wenn die
äquatoriale Anbringung in Übereinstimmung mit einer
Umlaufbahnberechnung gesteuert wird. Aus diesem Grund wird im
allgemeinen ein Verfahren verwendet, welches die
Sonnenlicht-Erfassung und die numerische Steuerung durch die
Umlaufbahnberechnung kombiniert.
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Ein Beispiel einer bekannten
Sonnenlicht-Erfassungs-Vorrichtung ist in der vorläufigen
Japanischen Patentveröffentlichung 59-15809 offenbart. Gemäß
der in dieser Veröffentlichung offenbarten Technik wird ein
getrennt von einer Fresnel-Linse vorgesehenes Gehäuse genau
auf die Sonne ausgerichtet, und eine Vielzahl von
Photosensoren innerhalb des Gehäuses ist vorgesehen, um die Differenz
der Lichtintensität zu erfassen, wodurch eine
Achsenabweichung korrigiert wird.
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Die oben genannte herkömmliche Vorrichtung hat die folgenden
Probleme, da der Sonnenlichtsensor entfernt von dem Licht
sammelnden Teil angeordnet ist, wo eine Fresnel-Linse und
das Ende des optischen Faserkabels angeordnet sind:
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(1) Eine hohe Präzision in der Anbringung der Vorrichtung
ist erforderlich, um die Lage und Richtung des
Sonnenlicht-Sensors in Übereinstimmung mit der Lage und Richtung
einer Fresnel-Linse zu bestimmen.
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(2) Diffuses Licht, welches von der Sonnenlicht sammelnden
Vorrichtung nicht verwendet werden kann, beeinflußt
unerwünschterweise den Sonnenlichtsensor.
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Die vorliegende Erfindung ist entwickelt worden, um die in
der herkömmlichen Vorrichtung zum Folgen von Sonnenlicht
inhärenten oben beschriebenen Nachteile zu verringern oder zu
beseitigen, und ist fähig, eine höhere Akkuranz im Folgen
bei geringeren Kosten zu schaffen.
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EP-A2-0 050 189 offenbart eine
Sonnenlicht-Folge-Vorrichtung, die dazu angeordnet ist, eine
normale Folge in Übereinstimmung mit Daten durchzuführen, die
(i) die Länge, (ii) die Breite, (iii) einen geographischen
Ort der Vorrichtung, (iv) die Anzahl der Tage nach der
Frühlings-Tagundnachtgleiche und (v) die Zeit umfassen, und die
zwei Paare Licht-nachweisender Mittel hat, die auf den
gegenüberliegenden, peripheren Rändern eines ersten Bereiches
vorgesehen sind, welcher zwischen der Linse und einern
zweiten Bereich, auf welchem das Sonnenlicht gesammelt werden
soll, angeordnet ist. Die Vorrichtung umfaßt auch einen
Signalverarbeitungsschaltkreis, der auf die Ausgabe der
lichtnachweisenden Mittel anspricht, um ein Steuersignal in
Abhängigkeit von den Unterschieden im auf ein Paar der
lichtnachweisenden Mittel einfallenden Lichtes zu erzeugen, die
von einer Fehlausrichtung der Vorrichtung verursacht werden.
Weiterhin sind Mittel vorgesehen, um das normale Folgen bei
der Anwesenheit eines solchen Steuersignals zu unterbrechen
und um die Sonnenlicht sammelnde Vorrichtung in eine
Richtung zu bewegen und somit die Vorrichtung wieder
auszurichten.
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Die Kennzeichen der vorliegenden Erfindung sind in Anspruch
1 dargelegt.
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So sind mit der vorliegenden Erfindung im mindesten zwei
Paare licht-empfangender Mittel zur Verfügung gestellt, die
auf gegenüberliegenden Positionen entlang des Umfangs einer
Einfallsstirnfläche einer optischen Faser, d.h. eines
kreisförmigen Teils, wo Sonnenlicht durch eine Linse
gesammelt werden soll, vorgesehen sind, um ein Steuersignal zu
erzeugen, wenn es eine Differenz in der Intensität des
einfallenden Lichtes auf den Gliedern eines Paares gibt und in
Abhängigkeit davon wird die Folgerichtung korrigiert.
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Wenn nur eines der zwei gegenüberliegenden
lichtnachweisenden Mittel Sonnenlicht erfaßt, wird vorzugsweise ein
Steuersignal erzeugt, um den normalen Folgebetrieb zu
unterbrechen und um die Licht sammelnde Vorrichtung in eine
gegebene Richtung zu bewegen. Wenn ein Teil, wo Licht über eine
Linse gesammelt wird, über eine Einfallsstirnfläche eines
optischen Faserkabels darüber heraustritt, detektieren die an
einer Stelle eines solchen Heraustretens angeordneten
Licht-nachweisenden Mittel dies so, um die
Positionssteuerung in Richtung auf das Korrigieren des
Heraustritt durchzuführen. Weiterhin kann es in einem
abnormalen Fall, in welchem das Licht sammelnde Teil in zwei
gegenüberliegende Teile der Einfallsstirnfläche des
Faserkabels hinein heraustritt, nicht bestimmt werden, in welche
Richtung eine Positionskorrektur durchgeführt werden soll
und daher wird keine Positionskorrektur durchgeführt.
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Da die zusätzlichen lichterfassenden Mittel auch innerhalb
der Stirnfläche eines optischen Faserkabels vorgesehen sind,
um Sonnenlicht nachzuweisen und um dadurch die
Bewegungsgeschwindigkeit der Äquitorialanbringung zu steuern, kann die
Bewegungsgeschwindigkeit der Äquitorialanbringung zum
Korrigieren der Abweichung der Sonnenlichtsammelfläche von der
Stirnfläche so in Abhängigkeit vom Grad dieser Abweichung
gewählt werden.
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Als ein weiterhin bevorzugtes Merkmal sind Mittel, um
Sonnenlicht nicht durch ein optisches System der Sammelvorrichtung
zu empfangen, zusätzlich zu der Ausbildung des ersten
Ausführungsbeispiels vorgesehen, um eine abnormale Bedingung
des optischen Systems durch Vergleich mit Mitteln, um
Sonnenlicht durch das optische System zu
empfangen,festzustellen, die ein zusätzlicher Detektor auf
einem oder mehreren der für die Wartung der Ausrichtung des
Systems benutzten Detektoren sein können. So wird
Sonnenlicht, welches nicht durch ein z.B. einen Filter und eine
Linse beinhaltendes optisches System einer Licht sammelnden
Vorrichtung durchgegangen ist, beziehungsweise Sonnenlicht
nachgewiesen, welches durch das optische System
durchgegangen ist, und deshalb kann eine abnormale Bedingung des
optischen Systems nachgewiesen werden, um ein Alarmsignal zu
erzeugen. Durch die Verwendung bereits im optischen System
vorgesehener licht-nachweisender Mittel kann dieses Merkmal
weiterhin auf einfache Weise mit anderen Merkmalen dieser
Erfindung kombiniert werden.
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Die Erfindung wird weiter beschrieben mittels eines
nichtbeschränkenden Beispiels mit Bezug auf die begleitende
Zeichnung, in welcher:
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Fig. 1 eine schematische bauliche Ansicht der
Vorrichtung zum Sammeln von Sonnenlicht ist,
die eine Sonnenlicht sammelnde Vorrichtung
mit einer ersten Ausführung der Vorrichtung
zum Folgen des Sonnenlichtes gemäß der
vorliegenden Erfindung verwendet;
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Fig. 2 ein Diagramm ist, welches die Anordnung
einer Vielzahl von optischen Fasern zur
Detektion von Sonnenlicht, welche entlang des
Umfangs eines Licht sammelnden Teils
innerhalb der Vorrichtung von Fig. 1 angeordnet
sind, und lichtempfangende Elemente zeigt,
die auf die über die optischen Fasern
gesendeten optischen Signale ansprechen;
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Fig. 3 und 4 Diagramme sind, welche die
Positionsbeziehung zwischen der Einfallsstirnfläche
von Fig. 2 und dem gesammelten Sonnenlicht
zeigen;
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Fig. 5 ein Diagramm ist, das einen
steuersignal-erzeugenden Schaltkreis, an den
Ausgangssignale aus den lichtempfangenden Elementen
von Fig. 2 eingegeben werden, und eine
Antriebseinheit zeigt, welche die
Positionssteuerung der in Fig. 1 gezeigten
Äquatorialen durchführt;
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Fig. 6 ein Diagramm ist, das eine
Einfallsstirnfläche der optischen Faser in einem zweiten
Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum
Folgen des Sonnenlichtes gemäß der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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Fig. 7 ein Diagramm ist, das lichtempfangende
Elemente, die auf optische Signale aus den in
Fig. 6 gezeigten respektiven optischen
Fasern ansprechen, einen
Signalverarbeitungsschaltkreis und einen
Geschwindigkeits-Steuerschaltkreis, die
beide damit verbunden sind, und eine
Antriebseinheit zeigt, welche die
Positionssteuerung der Äquatorialen durchführt;
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Fig. 8 und 9 Diagramme sind, die eine Positionsbeziehung
zwischen der Einfallsstirnfläche und dem
Sonnenlicht in dem zweiten
Ausführungsbeispiel zeigen;
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Fig. 10 ein Diagramm ist, das ein drittes
Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum Folgen des
Sonnenlichtes gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt; und
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Fig. 11 ein Steuerungsdiagramm ist, das den Betrieb
der Schaltkreisanordnung von Fig. 10 zeigt.
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Nun wird Bezug genommen auf Fig. 1, welche eine Sonnenlicht
sammelnde Vorrichtung zeigt, in welcher ein erstes
Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum Folgen des Sonnenlichtes
gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten ist. Insbesondere
umfaßt die Vorrichtung zum Sammeln von Sonnenlicht eine
Sonnenlicht-Folge-Vorrichtung 18, eine äquatoriale
Anbringung 16, ein Licht-sammelnde-Teile-Gehäuse 10 und das
lichtleitende optische Faserkabel 20, allesamt auf einer
Basis 22 angebracht. Sonnenlicht wird über eine
Fresnel-Linse 14 gesammelt, um auf eine Stirnfläche 24 des
optischen Faserkabels 20 einzufallen, wobei infrarote Strahlen
durch einen an einem Vorderteil des
Licht-sammelnden-Teile-Gehäuses 10 angebrachtes Filter 12 eliminiert
werden. Um dem Sonnenlicht zu folgen, sind die äquatoriale
Anbringung 16 und die Sonnenlicht-Folge-Vorrichtung 18 gemäß
der vorliegenden Erfindung geschaffen.
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Die Fresnel-Linse 14 ist aus durchsichtigem PMMA
(Polymethylmethacrylat) gefertigt und hat einen Radius von 150 mm und
eine Brennweite von 412 mm. Das optische Faserkabel 20 kann
eine Kunststoff-Optische-Faser verwenden. Das Bildfeld (40º)
der Fresnel-Linse 14 ist kleiner als der Öffnungswinkel
(60º)
einer solchen Kunststoff-Optischen-Faser gemacht. Der
Radius der Sonne beträgt 6,95 x 10&sup5; km und die Entfernung
zur Erde beträgt 1,5 x 10&sup8; km. Aufgrund der elliptischen
Umlaufbahn der Erde schwankt der Sichtwinkel geringfügig und
beträgt ungefähr 32 Minuten. Wenn der Brennpunkt der
Fresnel-Linse 14 auf der Einfallsstirnfläche 24 des optischen
Faserkabels 20 plaziert wird, beträgt der Durchmesser eines
resultierenden Bildes der Sonne daher 3,8 mm. Tatsächlich
ist ein Sammelfläche 36 geringfügig größer als der obige,
aufgrund eines von der Abberation in der Fresnel-Linse 14
verursachten unscharfen Bildes. Das optische Faserkabel 20
hat einen Durchmesser von 7,5 mm und umfaßt eine eng mit 39
Kunststoff-Optischen-Fasern, die je einen Durchmesser von 1
mm haben, gefüllte Röhre.
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Die Sonnenlichtfolgevorrichtung 18 führt normalerweise eine
Positionssteuerung durch, um dem sich bewegenden
einfallenden Sonnenlicht gemäß den folgenden Gleichungen zu folgen:
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Für die Richtung der Deklination:
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δ = 23,5º X sin (2πT/365) + 54,5 ...(1)
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worin δ die Deklination der Sonne ist und
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T die von der Frühlings-Tagundnachtgleiche abgezählte
Anzahl von Tagen ist.
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Darum beträgt die Bewegung der Sonne von der
Wintersonnenwende bis zur Sommersonnenwende in Abhängigkeit des
Winkels 47º.
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Für die Richtung der Rektaszension:
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H = 15º X (t - 12 + p / 15 + e) ...(2)
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worin H die Rektaszension der Sonne ist;
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t die Zeit ist;
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p die (Länge des Anbringungspunktes - Länge der
Standardzeit (135º E) ist; und
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e die Zeitgleichung (+ 16,4 14,3 min)
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So bewegt sich die Sonne 360º am Tag, d.h. 15º in einer
Stunde und die Äquatoriale 16 wird in Einheiten von 0,76
Sekunden bewegt.
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Die Akkuranz der polaren Achsenausrichtung der äquatorialen
Anbringung 16 liegt innerhalb von 3 Minuten, der
Lichtführungsfehler der Sonnenlicht-Folge-Vorrichtung 18 während
des Betriebs beträgt ungefähr 20 Minuten und da die Frequenz
eines zur Erzeugung eines Grundtaktes eines Zeitgebers der
Sonnenlilcht-Folge-Vorrichtung 18 verwendete Quarzoszillator
auf fünf Stellen kalibriert wird, liegt die gesamte Akkuranz
innerhalb von 26 Sekunden pro Monat (d.h. 6,5 Minuten in
bezug auf die Rektaszension pro Monat).
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Fig. 2 zeigt eine Anordnung von licht-empfangenden Mitteln,
die für die Vorrichtung zum Folgen des Sonnenlichtes gemäß
der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Um die
Einfallsstirnfläche 24 des optischen Faserkabels 20 herum sind die
Enden von vier optischen Fasern 30a, 30b, 30c und 30d
äquidistant angeordnet, so daß 30a und 30c auf gegenüberliegenden
Enden eines Durchmessers sind und 30b und 30d auf gegen
überliegenden Enden eines zweiten Durchmessers sind. Die anderen
Enden dieser optischen Fasern 30a bis 30b sind mit
lichtempfangenden Elementen 32a, 32bj, 32c und 32d, wie
Photodioden, verbunden, um eine Abweichung in der Lichtsammlung an
dem Umfang der Stirnfläche 24 des optischen Faserkabels 20
nachzuweisen. Ein Glied 34 wird verwendet, um die
lichtempfangenden Elemente 32a bis 32d anzubringen und ist an
einer geeigneten Position innerhalb der äquatorialen
Anbringung 16 oder der dem Sonnenlicht-folgenden-Vorrichtung
18 von Fig. 1 angebracht.
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Fig 3 und 4 sind Draufsichten der Stirnfläche 24 des
optischen Faserkabels 20 von Fig. 2. Die Stirnfläche 24 des
optischen Faserkabels 20 ist kreisförmig und während des
normalen Folgebetriebs wird Sonnenlicht gesammelt, um auf die
ganze Fläche der kreisförmigen Stirnfläche 24 vermittels der
Fresnel-Linse 14 aufgebracht zu werden, wie durch die
schraffierte Fläche in Fig. 3 gezeigt ist. Zu dieser Zeit empfängt
keine der optischen Fasern 30a bis 30d Sonnenlicht. In Fig.
3 ist die Richtung von 30b nach 30d die Richtung der
Rektaszension und die Richtung von 30a nach 30d ist die Richtung
der Deklination. Auf der anderen Seite ist dann die
Korrektur erforderlich, wenn eine Achsenabweichung wegen
irgendeines Grundes auftritt, wie einem elektrischen oder
mechanischen Fehler während eines normalen Folgebetriebs auf der
Grundlage der Formeln (1) und (2).
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Fig. 4 zeigt einen Zustand, wo gesammeltes Sonnenlicht über
den kreisförmigen Teil der Stirnfläche 24 hinaus aufgebracht
wird, um auf eine Seite der optischen Faser 30d
überzutreten. In diesem Fall weist nur das licht-empfangende Element
30d Sonnenlicht nach, um ein Ausgangssignal zu erzeugen.
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Fig. 5 zeigt ein Diagramm eines Schaltkreises, welcher ein
Steuersignal erzeugt, indem die Ausgangssignale aus den
lichtempfangenden Elementen 32a bis 32d verarbeitet werden.
Die Bezüge 38a bis 38d sind Verbindungsleitungen der
lichtempfangenden Elemente 32a bis 32d. Die Bezüge 40a bis 40d
sind UND-Gatter, deren einer Eingangsanschluß ein
invertierter Eingang ist, und jedes von ihnen spricht auf die
elektrische Signale aus jedem Paar der lichtempfangenden Elemente
32a bis 32d an, die auf die optischen Signale von jedem Paar
der diametral gegenüberliegenden optischen Fasern 30a bis
30d ansprechen. Der Bezug 42 ist ein NOR-Gatter, welches auf
ein Ausgangssignal aus Ausgangssignalen aus den UND-Gattern
40a bis 40d anspricht. Unter dem licht-sammelnden Zustand
von Fig. 4 erfaßt nur das lichtempfangende Element 32d, das
auf die optische Faser 30d anspricht, einfallendes Licht,
wogegen die Anderen das einfallende Licht nicht erfassen und
so erzeugt nur das UND-Gatter 40d eine logische "1". In
Abhängigkeit von dem Signal der logischen "1" gibt das
NOR-Gatter 42 eine logische "0" aus. Die Ausgänge der
respektiven UND-Gatter 40a bis 40d und des NOR-Gatters 42 werden
an einen Antriebseinheit-Steuerschaltkreis 44 eingegeben.
Ein Ausgangssignal aus dem Antriebseinheit-Steuerschaltkreis
44 ist mit einer Antriebseinheit 46 verbunden, welche die
Richtungssteuerung der Äquatorialen 16 gemäß den
Ausgangssignalen aus dem Antriebseinheit-Steuerschaltkreis 44
durchführt. Wenn sich die aus dem NOR-Gatter ausgegebene logische
"1" zu einer logischen "0" ändert, wird der bis zu dieser
Zeit gemäß den Formeln (1) und (2) durchgeführte normale
Folgebetrieb unterbrochen und auf eine Positionssteuerung
auf der Grundlage der Ausgangssignale aus den UND-Gattern
40a bis 40d umgeschaltet. Spezifischer umfaßt der
Antriebseinheitsteuerschaltkreis 44 einen (nicht gezeigten)
schaltenden Schaltkreis, der auf das Ausgangssignal des
NOR-Gatters 42 anspricht, und in der Gegenwart des logischen
"0" Signals aus dem NOR-Gatter 42 ist wird der
Antriebseinheit-Steuerschaltkreis 44 auf die Ausgangssignale
aus den UND-Gattern 40a bis 40d ansprechend.
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Die Beziehung zwischen dem Zustand des auf die respektiven
optischen Fasern 30a bis 30d einfallenden Sonnenlichtes und
der Steuerrichtung der äquatorialen Anbringung 16 ist in der
folgenden Tabelle gezeigt. In dieser Tabelle weist der Bezug
AN auf den Sonnenlicht-Einfalls und der Bezug AUS weist auf
die Abwesenheit des Sonnenlicht-Einfalls. Die Pfeile in der
Spalte der Steuerrichtung der äquatorialen Anbringung 16
weisen auf verschiedene Richtungen, d.h. rechts, links, hoch
und runter in Fig. 3. Wenn das einfallende Licht nicht auf
irgendeine der optischen Fasern 30a bis 30d aufgebracht
wird, d.h. im AUS-Zustand, erzeugt das NOR-Gatter 42 eine
logische "1" um den normalen Folgebetrieb wiederherzustellen.
MODUS Nr.
ZUSTAND DES AUF DIE OPTISCHEN FASERN EINFALLENDEN LICHTES
STEUERRICHTUNG DER ÄQUATORIALEN AUFSTELLUNG
AN
AUS
NORMALES FOLGEN
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Obwohl vier optische Fasern 30a bis 30d im vorliegenden
Ausführungsbeispiel verwendet werden, so daß zwei Paare
lichtempfangender Mittel entlang des Umfangs der
Einfallsstirnfläche 24 mit einem Intervall von 90º angeordnet sind, kann
die Anzahl der Paare licht-empfangender Mittel jede Anzahl
sein, solange sie 2 oder mehr ist.
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Fig. 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der
vorliegenden
Erfindung, in welcher vier Paare lichtempfangender
Mittel, d.h. acht optische Fasern 50a bis 50h entlang des
Umfangs der Einfallsstirnfläche 24 angeordnet sind. Die
respektiven optischen Fasern 50a bis 50h sind respektive mit
entsprechenden lichtempfangenden Elementen 52a bis 52h in
derselben Weise, wie in Fig. 2 gezeigt, verbunden, wo die
Ausgangssignale aus den lichtempfangenden Elemente 52a bis 52h
in einen signalverarbeitenden Schaltkreis von Fig. 7
eingespeist werden.
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Der in Fig. 7 veranschaulichte signalverarbeitende
Schaltkreis umfaßt UND-Gatter 54a bis 54h, jedes mit einem
invertierten Eingangsanschluß, einen
Steuerrichtungs-bestimmenden-Schaltkreis 56 und ein
NOR-Gatter 57, die beide Ausgangssignale aus den UND-Gattern
54a bis 54h empfangen. Der
Steuerrichtungs-bestimmende-Schaltkreis 56 wird verwendet,
um die Richtung der Bewegung der Äqatorialen 16, die durch
eine Antriebseinheit 60 durchgeführt wird, auf der Grundlage
der Ausgangssignale aus den UND-Gattern 54a bis 54h zu
bestimmen. Spezifischer wird die Steuerrichtung der
äquatorialen Anbringung 60 dadurch bestimmt, welche optische Faser
oder Fasern einfallendes Sonnenlicht empfängt/empfangen. In
dem Fall, daß zwei oder mehr optische Fasern den Einfall von
Sonnenlicht nachweisen, wird die Steuerrichtung ausgewählt,
um eine Mitte der Einfallsstirnflächen dieser pluralen
optischen Fasern zu sein. Um die Steuerrichtung zu bestimmen,
kann ein Speicherplan verwendet werden.
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Das NOR-Gatter ist so angeordnet, daß es ein Ausgangssignal
für das Unterbrechen und das Neustarten des normalen
Folgebetriebs in derselben Weise wie in dem ersten
Ausführungsbeispiel von Fig. 5 erzeugt. In dem zweiten Ausführungsbeispiel
der Fig. 6 und 7 ist nicht nur die Anzahl der Paare der
lichtempfangenden Mittel erhöht worden, verglichen zum
ersten Ausführungsbeispiel der Fig. 2 bis 5, sondern
zusätzliche licht-empfangende Mittel 50i sind innerhalb der
Einfallsstirnfläche 24 ebenfalls vorgesehen worden. Die
zusätzlichen lichtempfangenden Mittel 50i sind eine optische Faser
wie die anderen lichtempfangenden Mittel 50a bis 50h, und
sind mit einem entsprechenden lichtempfangenden Element 52i
verbunden. Ein Ausgangssignal aus dem lichtempfangenden
Element 52i wird an einen Geschwindigkeits-Steuerschaltkreis 58
eingegeben.
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Der Geschwindigkeits-Steuerschaltkreis 58 ist angeordnet,
ein Geschwindigkeits-Steuersignal zu erzeugen, welches die
Antriebseinheit 60 dazu veranlaßt, auf einer hohen
Geschwindigkeit zu arbeiten, wenn das lichtempfangende Element 52i
kein Sonnenlicht nachweist und auf einer niederen
Geschwindigkeit zu arbeiten, wenn Sonnenlicht nachgewiesen wird.
Spezifischer wird, wenn, wie in Fig. 8 gezeigt, ein bestrahltes
Teil 36 als eine Folge der Sonnenlicht-Sammlung nach einer
Seite abweicht, so daß das Zentrum der Einfallsstirnfläche
24 nicht bestrahlt wird, die äquatoriale Anbringung 16 mit
hoher Geschwindigkeit bewegt. Dann, wenn, wie in Fig. 9
gezeigt, das bestrahlte Teil 36 bewegt wird, um das
Zentralteil zu beinhalten, wird dann die Bewegungsgeschwindigkeit
der äquatorialen Anbringung 16 verringert. Mit so einer
Geschwindigkeitssteuerung wird die Positionssteuerung der
äquatorialen Anbringung 16 innerhalb eines kurzen Zeitraums
bewirkt und auch das Auftreten einer Oszillation auf
effektive Weise verhindert.
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Fig. 10 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel, welches eine
Schaltkreisanordnung umfaßt, um die abnormale Bedingung des
optischen Systems der Sonnenlicht sammelnden Vorrichtung zu
detektieren. Dieses Ausführungsbeispiel umfaßt auch eine
optische Faser 50i, um eine Bestrahlungsbedingung am Zentrum
der Stirnfläche 24 in derselben Weise wie im zweiten
Ausführungsbeispiel
der Fig. 6 und 7 zu erfassen. Zusätzlich ist
eine weitere optische Faser 62 an der Stelle vorgesehen, wo
Sonnenlicht aufgebracht wird, ohne durch den Filter 12 und
die Fresnel-Linse 14 hindurchzutreten, die das optische
System der Sonnenlicht sammelnden Vorrichtung bilden, und
ein auf die optische Faser 62 ansprechendes
lichtempfangendes Element 64 ist vorgesehen. Eine abnormale
Bedingung des optischen Systems wird auf der Grundlage der
Ausgangssignale aus den lichtempfangenden Elemente 52i und
64 bestimmt, um einen Alarm, wie ein Summersignal,
auszugeben. In dem Schaltkreis von Fig. 10 wird das Ausgangssignal
aus dem lichtempfangenden Element 52 auf einen Eingang eines
monostabilen Multivibrators (MSMV) 68 und auf einen
invertierten Eingang eines UND-Gatters 66 aufgebracht. Der
monostabile Multivibrator 66 ist angeordnet, sein logisches
Ausgangsniveau dazu zu veranlassen, für eine vorbestimmte
Zeitspanne Null zu sein, wenn er durch eine ansteigende Flanke
(abfallende Flanke) des Ausgangssignals aus dem
lichtempfangenden Element 52i ausgelöst wird. Diese vorbestimmte
Zeitspanne wird auf eine Zeitspanne gesetzt (z.B. 10
Sekunden), welche länger als eine maximale Zeitspanne ist, die
normalerweise erfordert wird, bis das bestrahlte Teil 36,
welches aus der Stirnfläche 24 abgewichen ist, durch die
Positionssteuerung der äquatorialen Anbringung 16 bewegt
wird, um vollständig innerhalb der Stirnfläche 24 zu sein.
Das Ausgangssignal aus dem monostabilen Multivibrator 68
wird auf einen Eingang des UND-Gatters 66 aufgebracht. Ein
Ausgangssignal aus dem lichtempfangenden Element 64 wird
ebenfalls an das UND-Gatter 66 angelegt. Das Ausgangssignal
aus dem UND-Gatter 66 wird an einen Alarm 70 gespeist. Jedes
Alarmgerät, welches, wie ein Summer oder eine Glocke, Schall
emittiert oder welches eine Lampe aufblitzen läßt o.dgl.,
kann als dieser Alarm 70 verwendet werden.
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Die Kombination der optischen Faser 62, welche Sonnenlicht
direkt empfängt und eines lichtempfangenden Elementes 64
wird als externe lichtempfangende Mittel bezeichnet und die
Kombination der innerhalb der Einfallsstirnfläche 24
vorgesehenen optischen Faser 50i und der lichtempfangenden Elemente
52i wird als interne lichtempfangende Mittel bezeichnet. Die
Beziehung zwischen der durch die externen licht-empfangenden
Mittel und durch die internen licht-empfangenden Mittel
Sonnenlicht nachweisenden Bedingung, dem Ausgangssignal aus
dem monostabilen Multivibrator 68, und dem Ausgangssignal
aus dem UND-Gatter 66 ist in Fig. 11 gezeigt. Nehmen wir an,
daß der Sonnenlicht-Einfall auf die Sonnenlicht sammelnde
Vorrichtung zur Zeit t1 für eine kurze Zeitspanne (bis t2)
durch Wolken, Vögel o.dgl. unterbrochen ist. Sowohl die
externen lichtempfangenden Mittel als auch die internen
lichtempfangenden Mittel weisen diese Unterbrechung nach und
daher erzeugt der monostabile Multivibrator 68 ein Signal
einer logischen "0", bis zur Zeit t3. Daher wird das
Ausgangssignal des UND-Gatters 66 selbst nach der Zeit t3
logisch-"0"-gehalten und kein Alarm wird ausgegeben. Nehmen
wir an, daß ein Fehler im normalen Folgebetrieb der
Äquatorialen 16 auftritt und als eine Folge die internen
lichtempfangenden Mittel keinen Sonnenlicht-Einfall zur Zeit t4
nachweisen. Während der monostabile Multivibrator 68 ein
Signal einer logischen "0" bis zur Zeit t5 erzeugt, weil er
ausgelöst wurde, wird der Ausgang des UND-Gatters 66 selbst
danach durchgehend logisch-"0"-gehalten und daher wird kein
Alarm ausgegeben.
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Nimm an, der Einfall von Sonnenlicht ist für eine lange
Zeitspanne von der Zeit t6 bis zur Zeit t8 durch Wolken o.dgl.
unterbrochen. Obwohl der Ausgang des monostabilen
Multivibrators 68 zur Zeit t7 zu der logischen "1" wechselt, wird in
diesem Fall der Ausgang des UND-Gatters 66 auf der logischen
"0" gehalten, weil die externen lichtempfangenden Mittel
selbst danach kein Sonnenlicht nachweisen. Als eine Folge
wird kein Alarm ausgegeben. Nehmen wir an, daß eine
ernsthafte Abnormalität, so wie Bruch, Verzug o.dgl. im Filter
12, der Fresnel-Linse 14 o.dgl. von Fig. 1 aufgetreten ist.
Da die Sonnenlicht-Sammlung und eine Aufbringung desselben
auf die Einfallsstirnfläche 24 für eine lange Zeitspanne
unterbrochen wird, wechselt der Ausgang des UND-Gatters 66 zur
Zeit t10 auf die logische "1" und daher wird der Alarm 70
angesteuert.
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Durch die Verwendung der Schaltkreisanordnung von Fig. 10
wird ein Alarm nur ausgegeben, wenn die abnormale Bedingung
im optischen System auftritt, und zwar durch den Nachweis
derselben. Deshalb ist dieses Ausführungsbeispiel
vorteilhaft in Verbindung mit der Wartung der
Sonnenlicht-sammelnden Vorrichtung. Weiterhin kann die
Schaltkreisanordnung von Fig. 10 mit der in Fig. 7 gezeigten
Schaltkreisanordnung zur Geschwindigkeitskontrolle, vorgesehen
werden und in einem solchen Fall können die optische Faser
50i beziehungsweise das lichtempfangende Element 52i
zusammen zu beiden Schaltkreisanordnungen verwendet werden.
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Die Vorrichtung zum Folgen des Sonnenlichtes gemäß der
vorliegenden Erfindung, die im obigen im Detail beschrieben
ist, hat die folgenden Vorteile. Zuallererst ist, da plurale
Paare lichtempfangender Mittel, um einen Folgefehler
nachzuweisen, d.h. die Achsenabweichung, entlang des Umfangs
des kreisförmigen Teils angeordnet sind, wo Sonnenlicht
gesammelt werden soll, eine hohe Akkuranz in der
Anbringungsposition und -richtung jeder lichtempfangenden Mittel
nicht erforderlich, so hoch zu sein wie herkömmliche
Systeme. Weiterhin gibt es, da das Sonnenlicht nach dem Sammeln
durch eine Fresnel-Linse einer Sonnenlicht sammelnden
Vorrichtung nachgewiesen wird, keinen unerwünschten Einfluß
durch diffuses Licht wie in herkömmlichen Vorrichtungen.
Weiterhin kann in dem zweiten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung zusätzlich zu
den obigen Merkmalen, da der
Grad der Achsenabweichung nachgewiesen wird, um die
Bewegungsgeschwindigkeit der durch die Antriebseinheit
getriebenen Äquatorialen zu steuern, die Achsenabweichung
innerhalb einer kurzen Zeitspanne korrigiert werden, während
Oszillationen auf effektive Weise verhindert werden.
Weiterhin ist in dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung zusätzlich zu den Merkmalen des ersten
Ausführungsbeispiels, da abnormale Bedingungen des optischen
Systems nachgewiesen werden, um einen Alarm auszugeben, die
Vorrichtung vorteilhaft in Hinblick auf die Wartung.
Insbesondere ist das dritte Ausführungsbeispiel vorteilhaft, weil
lichtempfangende Mittel innerhalb der Stirnfläche des
Sonnenlichteinfalls vorgesehen sind, welche im zweiten
Ausführungsbeispiel gemeinsam als Sonnenlicht detektierende Mittel
verwendet werden können, um solche abnormalen Bedingungen
nachzuweisen.