本發(fā)明屬于污水處理新能源設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種用于污水處理太陽光線偏角傳感器。

背景技術(shù)：

光傳感器被廣泛用于光電跟蹤太陽的裝置來進(jìn)行光強的檢測，并將所檢測光信號對應(yīng)成電信號傳輸給控制器，進(jìn)而使控制器控制電機帶動太陽能板向著太陽的方位進(jìn)行移動，以獲得更多的太陽能量；傳統(tǒng)的光傳感器結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，其大多都使用光敏電阻、硅光電池等光敏型傳感器件，這些器件多數(shù)只能在較小的光照范圍內(nèi)工作，而且線性度較差，反應(yīng)遲鈍，很難響應(yīng)光線的變化，因此采集的數(shù)據(jù)波動很大；

另外，這類感應(yīng)精度和反應(yīng)速度受天氣條件的影響較大，其在沒有云層的天氣條件下，由于太陽輻照度較強，跟蹤效果比較好，一旦遇到多云天氣，就會造成跟蹤失敗或停止跟蹤的情況發(fā)生，因此，不能很好的獲得與光強所對應(yīng)的電信號，影響了光傳感器的適用范圍。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種用于污水處理太陽光線偏角傳感器，該傳感器結(jié)構(gòu)簡單、其線性度好、反應(yīng)速度快、波動范圍小，另外，其反應(yīng)速度和感應(yīng)精度受天氣條件影響小，其跟蹤精度高。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于污水處理太陽光線偏角傳感器，包括基座、機殼罩、扭變聚光鏡、光感儀和控制器；

所述扭變聚光鏡內(nèi)部具有上下貫通的圓柱形空腔，其外部為橫斷面呈連續(xù)的方齒狀的扭曲拉制結(jié)構(gòu)，且在其外表面涂覆有石墨材料；

所述基座固定連接在扭變聚光鏡的下端，且其具有連通所述圓柱形空腔的容納空間；

所述光感儀包括玻璃管狀的直射進(jìn)光桿、散射光纖、由感光材料制成的可雙面感光的半透明的光敏電阻、多個由有機玻璃材質(zhì)制成的聚光鏡、環(huán)形光纖和反射格柵；

所述直射進(jìn)光桿、散射光纖均設(shè)置在扭變聚光鏡的圓柱形空腔的中心區(qū)域，所述光敏電阻、聚光鏡、環(huán)形光纖和反射格柵由上到下地依次相間隔地固定設(shè)置在基座的容納空間中；

所述直射進(jìn)光桿固定設(shè)置在扭變聚光鏡的軸心線上，其頂部與扭變聚光鏡的頂部相平齊，其底端到光敏電阻的距離為5mm～10mm，其外表面涂覆有石墨涂層；所述散射光纖為繞直射進(jìn)光桿旋轉(zhuǎn)軸心的螺旋式結(jié)構(gòu)，其下端固定連接在光敏電阻的上表面；所述光敏電阻的外緣面與基座的內(nèi)側(cè)壁之間留有供經(jīng)過扭變聚光鏡內(nèi)側(cè)壁折射的光通過的環(huán)形空間；多個聚光鏡在所述環(huán)形光纖上部等間距地排列，聚光鏡上部外表面呈球冠形，且在其表面涂覆有銀光涂層，聚光鏡的下端的與環(huán)形光纖的一端連接，環(huán)形光纖的一端與控制器的光口連接；

所述反射格柵由多條呈十字交叉網(wǎng)狀排列的格柵組成，所述格柵由不銹鋼材質(zhì)制成；

所述機殼罩為由透明材料制成的圓柱形結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部具有圓柱形空腔，其罩設(shè)在扭變聚光鏡和基座的外部；

所述控制器分別與光敏電阻的上表面和下表面連接。

在該技術(shù)方案中，通過扭變聚光鏡的設(shè)置能夠有效屏蔽掉由其側(cè)壁方向入射的光線對直射進(jìn)光桿所需要采光的影響，通過散射光纖的設(shè)置能對由扭變聚光鏡上開口端進(jìn)入直射進(jìn)光桿的光線進(jìn)行補光增強的作用，進(jìn)而可以在進(jìn)入直射進(jìn)光桿的光線較弱的情況下仍能有效激發(fā)光敏電阻的上表面，進(jìn)而可以在光線較弱時仍能通過直射進(jìn)光桿和光敏電阻來獲得與直射進(jìn)入的光相對應(yīng)的電信號強度。通過環(huán)形空間的設(shè)置，可以使一部分經(jīng)過扭變聚光鏡多輪折射后的光通過聚光鏡的上表面再折射到光敏電阻的下表面，還可以使一部分經(jīng)過扭變聚光鏡多輪折射后的光通過反射格柵折射到光敏電阻的下表面，這樣還能通過光敏電阻的下表面來獲取經(jīng)過扭變聚光鏡多輪折射后的光所對應(yīng)的電信號強度。通過光敏電阻上下表面分別獲得的電信號強度能夠更精確地分析光強，從而能有效地保證感應(yīng)精度和反應(yīng)速度，能更有效地提高跟蹤精度，同時，也能更有利于判斷光線的入射角度。該傳感器結(jié)構(gòu)簡單、其線性度好、反應(yīng)速度快、波動范圍小，另外，其反應(yīng)速度和感應(yīng)精度受天氣條件影響小，其跟蹤精度高。

進(jìn)一步，為了具有良好的透光效果，所述機殼罩采用玻璃鋼制成。

作為一種優(yōu)選，所述基座為圓柱形。

進(jìn)一步，為了提高過濾外側(cè)壁入射光的效果，同時也能提高內(nèi)部折射光的折射效果，所述扭變聚光鏡頂部截面相對于底部截面的水平扭曲度為15～25度。

進(jìn)一步，為了提高補光效果，所述散射光纖的螺旋直徑為10mm～30mm，其螺旋間距為10mm～30mm。

進(jìn)一步，為了提高反射效果，所述聚光鏡數(shù)量為7個。

作為一種優(yōu)選，所述機殼罩高度為20mm～60mm，直徑為10mm～20mm。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖一；

圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖二；

圖3是本發(fā)明中扭變聚光鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：3-4-1、機殼罩，3-4-2、扭變聚光鏡，3-4-3、基座，3-4-4、光感儀，3-4-4-1、散射光纖，3-4-4-2、直射進(jìn)光桿，3-4-4-3、光敏電阻，3-4-4-4、聚光鏡，3-4-4-5、環(huán)形光纖，3-4-4-6、反射格柵。

具體實施方式

下面對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1至圖3所示，一種用于污水處理太陽光線偏角傳感器，包括基座3-4-3、機殼罩3-4-1、扭變聚光鏡3-4-2、光感儀3-4-4和控制器；

所述扭變聚光鏡3-4-2內(nèi)部具有上下貫通的圓柱形空腔，其外部為橫斷面呈連續(xù)的方齒狀的扭曲拉制結(jié)構(gòu)，且在其外表面涂覆有石墨材料，以防止光從其外側(cè)壁射入，并能保證其內(nèi)側(cè)壁具有較好的折射率，扭變聚光鏡3-4-2采用玻璃材質(zhì)制成；

所述基座3-4-3固定連接在扭變聚光鏡3-4-2的下端，且其具有連通所述圓柱形空腔的容納空間；

所述光感儀3-4-4包括玻璃管狀的直射進(jìn)光桿3-4-4-2、散射光纖3-4-4-1、由感光材料制成的可雙面感光的半透明的光敏電阻3-4-4-3、多個由有機玻璃材質(zhì)制成的聚光鏡3-4-4-4、環(huán)形光纖3-4-4-5和反射格柵3-4-4-6；光敏電阻3-4-4-3為片狀，其用于接收由直射進(jìn)光桿3-4-4-2照射進(jìn)入的直射光源，同時并接收散射光纖3-4-4-1照射的散射光源；

所述直射進(jìn)光桿3-4-4-2、散射光纖3-4-4-1均設(shè)置在扭變聚光鏡3-4-2的圓柱形空腔的中心區(qū)域，所述光敏電阻3-4-4-3、聚光鏡3-4-4-4、環(huán)形光纖3-4-4-5和反射格柵3-4-4-6由上到下地依次相間隔地固定設(shè)置在基座3-4-3的容納空間中；光敏電阻3-4-4-3可以通過側(cè)向延伸的支柱與基座3-4-3的內(nèi)側(cè)壁固定連接，當(dāng)然也可以通過向下延伸的支柱與基座3-4-3的底壁固定連接；環(huán)形光纖3-4-4-5可以通過側(cè)向延伸的支柱與基座3-4-3的內(nèi)側(cè)壁固定連接，當(dāng)然也可以通過向下延伸的支柱與基座3-4-3的底壁固定連接；反射格柵3-4-4-6可以通過側(cè)向延伸的支柱與基座3-4-3的內(nèi)側(cè)壁固定連接，當(dāng)然也可以通過向下延伸的支柱與基座3-4-3的底壁固定連接，也可以直接固定設(shè)置在基座3-4-3的底壁上。

所述直射進(jìn)光桿3-4-4-2固定設(shè)置在扭變聚光鏡3-4-2的軸心線上，直射進(jìn)光桿3-4-4-2的下部側(cè)壁可以通過側(cè)向延伸的支柱與基座3-4-3的內(nèi)側(cè)壁固定連接，當(dāng)然也可以通過側(cè)向延伸并向下彎折的支柱與光敏電阻3-4-4-3的上部固定連接，當(dāng)然，直射進(jìn)光桿3-4-4-2的上端還可以與散射光纖3-4-4-1固定連接，直射進(jìn)光桿3-4-4-2下端還可以與散射光纖3-4-4-1固定連接；其頂部與扭變聚光鏡3-4-2的頂部相平齊，其底端到光敏電阻3-4-4-3的距離為5mm～10mm，其外表面涂覆有石墨涂層；所述散射光纖3-4-4-1為繞直射進(jìn)光桿3-4-4-2旋轉(zhuǎn)軸心的螺旋式結(jié)構(gòu)，其下端固定連接在光敏電阻3-4-4-3的上表面；所述光敏電阻3-4-4-3的外緣面與基座3-4-3的內(nèi)側(cè)壁之間留有供經(jīng)過扭變聚光鏡3-4-2內(nèi)側(cè)壁折射的光通過的環(huán)形空間，環(huán)形空間的設(shè)置是為了使散射光通過此縫隙傳遞到底部，并能被底部的聚光鏡3-4-4-4所接收；多個聚光鏡3-4-4-4在所述環(huán)形光纖3-4-4-5上部等間距地排列，聚光鏡3-4-4-4上部外表面呈球冠形，且在其表面涂覆有銀光涂層，這樣可以接收微弱的光，在陰天等光線較弱時還能進(jìn)行補光的作用，以在光線不好時實現(xiàn)對光的有效捕捉；聚光鏡3-4-4-4優(yōu)選為玻璃材質(zhì)制成，聚光鏡3-4-4-4的下端的與環(huán)形光纖3-4-4-5的一端連接，環(huán)形光纖3-4-4-5的一端與控制器的光口連接，這樣能對射入聚光鏡3-4-4-4內(nèi)部的光線進(jìn)行光功率測定，從而能便于對光線的強度進(jìn)行分析；聚光鏡3-4-4-4用于接收未進(jìn)入直射進(jìn)光桿3-4-4-2的光源；環(huán)形光纖3-4-4-5用于接收聚光鏡3-4-4-4的光源；這樣能對射入聚光鏡3-4-4-4內(nèi)部的光線進(jìn)行光功率測定，從而能便于對光線的強度進(jìn)行分析。

所述反射格柵3-4-4-6由多條呈十字交叉網(wǎng)狀排列的格柵組成，所述格柵由不銹鋼鏡面材質(zhì)制成；

所述機殼罩3-4-1為由透明材料制成的圓柱形結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部具有圓柱形空腔，其罩設(shè)在扭變聚光鏡3-4-2和基座3-4-3的外部；為了便于裝配和維護(hù)，機殼罩3-4-1最好上端為開口結(jié)構(gòu)，并在其上端開口嵌設(shè)有玻璃片，該玻璃片最好為防爆玻璃片；機殼罩3-4-1的下端可以通過側(cè)向延伸的支柱與基座3-4-3的外側(cè)壁固定連接；

所述控制器分別與光敏電阻3-4-4-3的上表面和下表面連接，具體的，感覺基片上表面和下表面均相間隔地設(shè)置有正電極和負(fù)電極，控制器分別與正電極和負(fù)電極連接。光敏電阻3-4-4-3的上表面主要控制折射光，便于用來分析折射光各參數(shù)，光敏電阻3-4-4-3的下表面接收散射光，當(dāng)陰雨天，通過補光作用實現(xiàn)對天空中強光區(qū)域的捕捉。

通過扭變聚光鏡3-4-2的設(shè)置能夠有效屏蔽掉由其側(cè)壁方向入射的光線對直射進(jìn)光桿3-4-4-2所需要采光的影響，通過散射光纖3-4-4-1的設(shè)置能對由扭變聚光鏡3-4-2上開口端進(jìn)入直射進(jìn)光桿3-4-4-2的光線進(jìn)行補光增強的作用，進(jìn)而可以在進(jìn)入直射進(jìn)光桿3-4-4-2的光線較弱的情況下仍能有效激發(fā)光敏電阻3-4-4-3的上表面，進(jìn)而可以在光線較弱時仍能通過直射進(jìn)光桿3-4-4-2和光敏電阻3-4-4-3來獲得與直射進(jìn)入的光相對應(yīng)的電信號強度。通過環(huán)形空間的設(shè)置，可以使一部分經(jīng)過扭變聚光鏡3-4-2多輪折射后的光通過聚光鏡3-4-4-4的上表面再折射到光敏電阻3-4-4-3的下表面，還可以使一部分經(jīng)過扭變聚光鏡3-4-4-4多輪折射后的光通過反射格柵3-4-4-6折射到光敏電阻3-4-4-3的下表面，這樣還能通過光敏電阻3-4-4-3的下表面來獲取經(jīng)過扭變聚光鏡3-4-2多輪折射后的光所對應(yīng)的電信號強度。通過光敏電阻3-4-4-3上下表面分別獲得的電信號強度能夠更精確地分析光強，從而能有效地保證感應(yīng)精度和反應(yīng)速度，能更有效地提高跟蹤精度，同時，也能更有利于判斷光線的入射角度。

所述控制器為x2n-128mr-001型三菱plc可編程多功能控制器。

為了具有良好的透光效果，所述機殼罩3-4-1采用玻璃鋼制成。

作為一種優(yōu)選，所述基座3-4-3為圓柱形，且其內(nèi)部具有防水結(jié)構(gòu)；

為了提高過濾外側(cè)壁入射光的效果，同時也能提高內(nèi)部折射光的折射效果，所述扭變聚光鏡3-4-2頂部截面相對于底部截面的水平扭曲度為15～25度。

為了提高補光效果，所述散射光纖3-4-4-1的螺旋直徑為10mm～30mm，其螺旋間距為10mm～30mm。

為了提高反射效果，所述聚光鏡3-4-4-4數(shù)量為7個。

作為一種優(yōu)選，所述機殼罩3-4-1高度為20mm～60mm，直徑為10mm～20mm。