專利名稱：全天候特定光源光度感應(yīng)跟蹤傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種跟蹤光源的傳感器，特別涉及一種全天候特定光源光度感應(yīng)跟蹤傳感器。屬于太 陽能應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在太陽能領(lǐng)域，提高太陽能利用效率的重要手段就是實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽的跟蹤。對(duì)太陽的跟蹤方式目前 有人工跟蹤、定時(shí)跟蹤和實(shí)時(shí)跟蹤三種。其中人工跟蹤不適合大規(guī)模應(yīng)用；定時(shí)跟蹤對(duì)伺服機(jī)構(gòu)和定 時(shí)裝置的精度要求很高；實(shí)時(shí)光電跟蹤是成本較低的比較理想的跟蹤方式。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，申請(qǐng)?zhí)?200510110508.8"，名稱為"太陽自動(dòng)跟蹤器"的專利 提出，利用成一定角度安放的硅光電池的電勢(shì)差驅(qū)動(dòng)伺服電路，以實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽定位的發(fā)明。這種方式 有幾個(gè)不足第一，硅光電池條不易標(biāo)準(zhǔn)化制備，兩片形狀相同的硅光電池條，在相同光照下的電壓 很難保持一致，因此以硅光電池為感應(yīng)元件的傳感器很難校準(zhǔn)，批量化生產(chǎn)難以保持穩(wěn)定的質(zhì)量。第 二，硅光電池作為感應(yīng)元件對(duì)于光度變化的反應(yīng)不夠靈敏，信號(hào)需經(jīng)過放大才可以實(shí)現(xiàn)較高精度的跟 蹤。第三，向外側(cè)成角度安放的硅光電池條，會(huì)受到較多的雜散光干擾。第四，不具備識(shí)別光源的能 力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠、可全天候工作、高精 度、易調(diào)節(jié)、便于大批量生產(chǎn)的光電實(shí)時(shí)跟蹤傳感器。
本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括兩個(gè)光電三極管、 一個(gè)光電三極管基座、--片 濾光片、兩個(gè)集成運(yùn)放電路、兩個(gè)電位器、 一個(gè)直流電源。兩個(gè)光電三極管固定在光電三極管基座上， 向內(nèi)成一定角度，這樣，當(dāng)且僅當(dāng)入射光線和兩個(gè)光電三極管所成角度一樣的時(shí)候，兩個(gè)光電三極管 的受光強(qiáng)度才會(huì)一樣。濾光片安裝在光電三極管基座上，只允許特定波長(zhǎng)的光線入射。兩個(gè)光電三極 管、兩個(gè)電位器和直流電源分別組成兩個(gè)放大電路，將入射的光信號(hào)放大，形成兩個(gè)信號(hào)。兩個(gè)信號(hào) 經(jīng)比較器比較，輸出正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)信號(hào)。
以下是本發(fā)明的工作過程,被跟蹤的光源的發(fā)射光線經(jīng)濾波片過濾之后僅留下其特定波長(zhǎng)的光線。 這種經(jīng)過濾的特定波長(zhǎng)的光線照到兩個(gè)向內(nèi)成一定角度安裝的光電三極管上。光電三極管是對(duì)光度極 為敏感的半導(dǎo)體器件，光電三極管所能通過的電流與其受光面的光通量成正比。這樣，當(dāng)且僅當(dāng)兩個(gè) 向內(nèi)成一定角度安裝的光電三極管的受光面的光通量一樣的時(shí)候，它們所能通過的電流才會(huì)相等，此 時(shí)傳感器是對(duì)準(zhǔn)光源的。當(dāng)傳感器不對(duì)準(zhǔn)光源的時(shí)候，兩個(gè)光電三極管和入射光線所成的角度不同， 因此受光面的光通量不同，即其所能通過的電流不同。通過兩個(gè)光電三極管其所能通過的電流之間的 大小關(guān)系，即可確定需要正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)才可對(duì)準(zhǔn)光源。兩個(gè)光電三極管、兩個(gè)電位器和直流電源分別 組成兩個(gè)放大電路，可以輸出兩個(gè)電壓信號(hào)，這兩個(gè)電壓信號(hào)的大小由兩個(gè)光電三極管所能通過的電 流決定，即由兩個(gè)光電三極管和入射光線所成的角度決定。這兩個(gè)電壓信號(hào)輸入兩個(gè)比較器，以輸出 正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)信號(hào)。可以通過分別調(diào)節(jié)電位器對(duì)兩個(gè)信號(hào)相對(duì)強(qiáng)弱進(jìn)行校準(zhǔn)；亦可同時(shí)調(diào)節(jié)兩個(gè)電位器以調(diào)節(jié)傳感器靈敏度。
本發(fā)明有七個(gè)明顯優(yōu)點(diǎn)(l)只對(duì)特定的光源做出反應(yīng)，抗干擾能力強(qiáng)。(2)非常靈敏，對(duì)光源定 位精準(zhǔn)。(3)靈敏度可調(diào)節(jié)。(4)校準(zhǔn)方便。(5)使用標(biāo)準(zhǔn)化半導(dǎo)體器件，即光電三極管，成本低廉， 性能可靠，便于大批量生產(chǎn)。(6)本傳感器屬于自反饋系統(tǒng)，受伺服機(jī)構(gòu)精度影響小，可以使用低成 本的普通直流馬達(dá)作為伺服驅(qū)動(dòng)器。(7)全天候工作，既可以在直射陽光下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤，又不需要 直射陽光所形成的陰影，在陰天、多云等散射光線的條件亦可實(shí)現(xiàn)跟蹤。


圖1傳感器探頭示意圖 圖2傳感器電路圖
具體實(shí)施例方式
下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳 細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
如圖1所示，本發(fā)明全天候特定光源光度感應(yīng)跟蹤傳感器探頭包括濾波片1,光電三極管2、 3， 光電三極管基座4。光電三極管2、 3是向內(nèi)成一定角度安裝在光電三極管基座4上的；濾光片1安裝 在光電三極管基座4上。圖1左上角標(biāo)有本發(fā)明傳感器示意圖對(duì)應(yīng)的X軸，Y軸，Z軸組成的空間直 角坐標(biāo)系，探頭可以安裝在需要繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置上，為相應(yīng)的伺服機(jī)構(gòu)提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)。需要被跟蹤 的光源，例如太陽的，發(fā)出的光線經(jīng)過濾光片1過濾照射在光電三極管2、 3上。在傳感器沒有正對(duì) 光源的情況下入射光線與光電三極管2、 3分別成不同的角度，而使光電三極管2、 3的受光面通過的 光通量不同。由于光電三極管非常敏感，可以感知微弱光通量，因此陰天或多云的散射光照的狀態(tài)亦 可以偵測(cè)到入射光線的方向的微弱不同。
如圖2所示，PT928甲和PT928乙分別為光電三極管2、 3， Rl和R2為電位器，LM358P甲單元和 LM358P乙單元是--個(gè)DIP8封裝的LM358P集成運(yùn)放芯片上的兩個(gè)集成運(yùn)放單元，DC為直流電源，L、 R為傳感器信號(hào)輸出端。電位器Rl、 R2的指針的電勢(shì)受到PT928甲和PT928乙的受光面光通量影響。 當(dāng)光電三極管2的受光面光通量比光電三極管3的受光面光通量大的時(shí)候，PT928甲所通過的電流比 PT928乙所通過的電流大，電位器Rl指針的電勢(shì)比電位器R2指針的電勢(shì)高，集成運(yùn)放單元LM358P 乙單元所連接的傳感器信號(hào)輸出端R為高電平逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)信號(hào)，而集成運(yùn)放單元LM358P甲單元所連 接的傳感器信號(hào)輸出端L為低電平。反之當(dāng)光電三極管3的受光面光通量比光電三極管2的受光面光 通量大的時(shí)候，輸出端R為低電平，輸出端L為高電平，輸出順時(shí)針旋轉(zhuǎn)信號(hào)。當(dāng)傳感器探頭正對(duì)光 源的時(shí)候，當(dāng)光電三極管2的受光面光通量和光電三極管3的受光面光通量相等，電位器Rl指針的 電勢(shì)和電位器Rl指針的電勢(shì)相等，集成運(yùn)放單元LM358P甲單元和集成運(yùn)放單元LM358P乙單元兩輸 入端的電壓相等，信號(hào)輸出端L和信號(hào)輸出端R都為低電平，傳感器不輸出信號(hào)。
權(quán)利要求
1. 全天候特定光源光度感應(yīng)跟蹤傳感器，包括由濾波片1，光電三極管2、3，光電三極管基座4所構(gòu)成的傳感器探頭；以及傳感器電路。光電三極管2、3是向內(nèi)成一定角度安裝在光電三極管基座4上的；濾光片1安裝在光電三極管基座4上。光電三極管2、3的受光面的光通量之差反映了傳感器探頭與入射光線的角度關(guān)系，其電信號(hào)經(jīng)過傳感器電路的進(jìn)一步處理變?yōu)樗欧盘?hào)，驅(qū)動(dòng)伺服機(jī)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全天候特定光源光度感應(yīng)跟蹤傳感器，其特征是，所述的濾光片可以是針 對(duì)任何一種光源的特征波長(zhǎng)定制的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全天候特定光源光度感應(yīng)跟蹤傳感器，其特征是，所述的傳感器電路可以 是模擬的也可以是數(shù)字的。
全文摘要
一種全天候特定光源光度感應(yīng)跟蹤傳感器，屬于太陽能應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。全天候特定光源光度感應(yīng)跟蹤傳感器，包括由濾波片、光電三極管、光電三極管基座所構(gòu)成的傳感器探頭；以及傳感器電路。光電三極管是向內(nèi)成一定角度安裝在光電三極管基座上的；濾光片安裝在光電三極管基座上。兩個(gè)光電三極管的受光面的光通量之差反映了傳感器探頭與入射光線的角度關(guān)系，其電信號(hào)經(jīng)過傳感器電路的進(jìn)一步處理變?yōu)樗欧盘?hào)，驅(qū)動(dòng)伺服機(jī)構(gòu)。當(dāng)且僅當(dāng)兩個(gè)向內(nèi)成一定角度安裝的光電三極管的受光面的光通量一樣的時(shí)候，它們所能通過的電流才會(huì)相等，此時(shí)傳感器是對(duì)準(zhǔn)光源的。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠、可全天候工作、高精度、易調(diào)節(jié)、便于大批量生產(chǎn)。
文檔編號(hào)G05D3/00GK101546969SQ200810035339
公開日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2008年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月28日
發(fā)明者志 曾, 汪新海, 王曉路, 甘聰軍, 屹 謝 申請(qǐng)人:上海光轅新能源科技有限公司