專利名稱：太陽跟蹤光電傳感探測頭的制作方法
太陽跟蹤光電傳感探測頭所屬領域本發(fā)明涉及一種太陽跟蹤裝置上用于實時探測太陽當前方位的光電傳感探測頭。
背景技術：
太陽跟蹤裝置是在白晝期間，實時撲捉當前太陽方位并驅動工作平臺對準太陽的機電一體化裝備。用光電轉換器件作為感知元件，將陽光照射信號轉化為電信號，通過控制系統(tǒng)驅動跟蹤裝置的工作平臺運作的方式稱為光電傳感太陽跟蹤模式。用這種跟蹤模式構建的太陽跟蹤裝置，一般由光電傳感探測器、控制系統(tǒng)、執(zhí)行機構三部分組成。其中，光電傳感探測器由光電傳感探測頭和邏輯電路兩部分組成。太陽跟蹤裝置的跟蹤精度，在一定程度上取決于光電傳感探測頭的構型。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠精確地探測太陽當前方位的光電傳感探測頭。它能實時地探測太陽當前所在方位，以便太陽跟蹤裝置準確、及時、有效地跟蹤太陽運作。太陽跟蹤光電傳感探測頭，由八組光電傳感器件、用于安裝光電傳感器件的基座構成?；菐в兄行耐椎恼睦馀_非透明、絕緣幾何體，沿正四棱臺形體對稱軸線方向，在上、下底面間開通一圓柱孔。在正四棱臺的每個側面上對稱固聯(lián)規(guī)格、數(shù)量、結構相同的一組光電轉換器件，在靠近正四棱臺下底面的圓柱孔內側壁面上，對稱安裝四組規(guī)格、數(shù)量、結構相同的光電轉換器件。將正四棱臺的下底面置于水平工作平臺的臺面上，并將四個側面分別朝向北、南、 西、東。北側面上安裝第一光電轉換器件組；南側面上安裝第二光電轉換器件組；西側面上安裝第三光電轉換器件組；東側面上安裝第四光電轉換器件組。圓柱通孔內，北側安裝第五光電轉換器件組；南側安裝第六光電轉換器件組；西側安裝第七光電轉換器件組；東側安裝第八光電轉換器件組。第一、二、三、四光電轉換器件組在平行于正四棱臺下底面的平面內共面設置；第五、六、七、八光電轉換器件組在平行于正四棱臺下底面的平面內共面設置；第一、二、五、六光電轉換器件組在垂直于正四棱臺下底面的平面內共面設置；第三、四、七、八光電轉換器件組在垂直于正四棱臺下底面的平面內共面設置。第一、二、三、四光電轉換器件組用于探測太陽的大致方位，實現(xiàn)對太陽跟蹤裝置工作平臺粗略調整，第五、六、七、八光電轉換器件組用于探測太陽的精確方位，實現(xiàn)對太陽跟蹤裝置工作平臺精確調整。由于采用了粗、精兩級太陽方位探測和調整，提高了太陽跟蹤裝置工作的靈敏度和精確度。本發(fā)明的具體結構和工作原理由以下實施方案及其附圖給出。


圖I是本發(fā)明提出的太陽跟蹤光電傳感探測頭及其邏輯電路的結構圖。實施方案結合圖I詳細說明本發(fā)明提出的太陽跟蹤光電傳感探測頭的細節(jié)及工作情況。太陽跟蹤光電傳感探測頭由帶有中心通孔的正四棱臺基座(9)和八組光電轉換器件⑴、(2)、(3)、⑷、(5)、(6)、(7)、⑶組裝構成。正四棱臺基座(9)用非透明、絕緣固體材料制作，沿垂直于正四棱臺上、下底的形體對稱軸線(10)方向開一圓柱形通孔(11)，圓柱形通孔(11)的直徑小于或等于正四棱臺上底邊長(12)。在正四棱臺的每個側面上各對稱固聯(lián)規(guī)格、數(shù)量、結構相同的一組光電轉換器件， 分別命名為第一光電轉換器件組(I)、第二光電轉換器件組(2)、第三光電轉換器件組(3)、 第四光電轉換器件組(4)。光電轉換器件組一⑴、二(2)、三(3)、四⑷用于探測太陽當前大致方位，所產(chǎn)生的光電信號，通過控制系統(tǒng)用于驅動太陽跟蹤裝置工作平臺完成初步調整，實現(xiàn)工作平臺大致對準太陽。第一、二光電轉換器件組(I)、(2)，通過光電信號轉換和邏輯運算用于驅動和調整工作平臺繞X軸轉動；第三、四光電轉換器件組(3)、(4)，通過光電信號轉換和邏輯運算用于驅動和調整工作平臺繞Y軸轉動?？拷睦馀_下底面的圓柱形通孔(11)內側壁面上，對稱固聯(lián)四組規(guī)格、數(shù)量、 結構相同的光電轉換器件，分別命名為第五光電轉換器件組(5)、第六光電轉換器件組 (6)、第七光電轉換器件組(7)、第八光電轉換器件組(8)。光電轉換器件組五(5)、六(6)、 七(7)、八(8)用于探測太陽當前的精確方位，所產(chǎn)生的光電信號，通過控制系統(tǒng)用于驅動太陽跟蹤裝置工作平臺完成精確調整，實現(xiàn)工作平臺對準太陽。第五(5)、六(6)光電轉換器件組，通過光電信號轉換和邏輯運算用于驅動和調整工作平臺繞X軸轉動；第七(7)、八
(8)光電轉換器件組，通過光電信號轉換和邏輯運算用于驅動和調整工作平臺繞Y軸轉動。第一、二、三、四光電轉換器件組(I)、(2)、(3)、(4)在平行于正四棱臺下底面的平面內共面設置；第五、六、七、八光電轉換器件組(5)、(6), (7)、(8)在平行于正四棱臺下底面的平面內共面設置；第一、二、五、六光電轉換器件組(I)、(2)、(5)、(6)在垂直于正四棱臺下底面的平面內共面設置；第三、四、七、八光電轉換器件組(3)、(4)、(7)、(8)在垂直于正四棱臺下底面的平面內共面設置。以下說明太陽跟蹤光電傳感探測頭的工作情況。探測頭是太陽跟蹤裝置信號感知部件，其工作原理是根據(jù)陽光照射方位不同，各光電轉換器件組受光照射強度不同，所產(chǎn)生的光電流強度不同，對裝的光電轉換器件組產(chǎn)生光電流強度差，這個光電流強度差有三種數(shù)據(jù)結果，分別為+、0、-物理量，用這個電流強度差值信號作為驅動太陽跟蹤裝置工作平臺運作的源信號。使用前，將太陽跟蹤光電傳感探測頭正四棱臺的下底面固定安裝在太陽跟蹤工作平臺的臺面上。當太陽在正東方(如圖1，X軸正向)上空出現(xiàn)時陽光照射在太陽跟蹤光電傳感探測頭上，此時，由于光電轉換器件組四(4)處于迎光面板上，受陽光照射強度高，光電轉換器件組四(4)產(chǎn)生的光電流強度大；由于光電轉換器件組三(3)處于背光面板上，受陽光照射強度低，光電轉換器件組三(3)產(chǎn)生的光電流強度小。將光電轉換器件組四⑷、三⑶產(chǎn)生的光電流同時接入Y軸粗調比較電路(15)，兩路光電流作差后數(shù)值為+，用此+信號通知控制系統(tǒng)，命令Y軸驅動電機正轉，實現(xiàn)對太陽跟蹤裝置工作平臺粗調，直至兩路光電流強度差為0，Y軸驅動電機停止轉動，粗調結束，此時，太陽跟蹤裝置工作平臺已大致對準太陽方位。由于太陽跟蹤裝置機構運動慣性等因素的影響，粗調后的工作平臺時常出現(xiàn)運動過位或不到位現(xiàn)象，此時，有必要啟動精確調整運作，加以修正。設太陽仍處于正東方(如圖1，X軸正向)上空，以粗調不到位情況為例說明工作平臺精調原理。第五、六、七、八光電轉換器件組(5)、(6)、(7)、(8)由于處于深孔底部，對陽光照射方位敏感，此時，第七光電轉換器件組(7)、接受光照強度高，產(chǎn)生的光電流強度大； 第八光電轉換器件組(8)、接受光照強度低，產(chǎn)生的光電流強度小。將這兩路光電流同時接入Y軸精調比較電路(13)，經(jīng)比較電路作差后數(shù)值為+，用此+信號通知控制系統(tǒng)，命令Y 軸驅動電機正轉，實現(xiàn)對太陽跟蹤裝置工作平臺精調，直至兩路光電流強度差為0，電機停止轉動，精調結束，此時，陽光照射線與工作平臺垂直。當太陽在東南方向(如圖1，X軸正向、Y軸負向)上空出現(xiàn)時對裝的第四、三光電轉換器件組⑷、(3)中，第四光電轉換器件組⑷處于迎光面板上，接受陽光照射的強度高，產(chǎn)生的光電流強度大；第三光電轉換器件組(3)處于背光面板上，接受陽光照射的強度低，產(chǎn)生的光電流強度小。將此兩路光電流同時接入Y軸粗調比較電路(15),兩路光電流作差后數(shù)值為+,用此+信號通知控制系統(tǒng),命令Y軸驅動電機正轉，實現(xiàn)對太陽跟蹤裝置工作平臺粗調，直至兩路光電流強度差為0，Y軸驅動電機停止轉動，Y軸粗調結束，此時，太陽照射線接近垂直于正四棱臺底面且過Y軸的平面。與此同時， 對裝的第二、一光電轉換器件組(2)、(I)中，第二光電轉換器件組(2)由于處于迎光面板上，接受陽光照射的強度高，產(chǎn)生的光電流強度大；第一光電轉換器件組(I)處于背光面板上，接受陽光照射的強度低，產(chǎn)生的光電流強度小。將此兩路光電流同時接入X軸粗調比較電路(16),兩路光電流作差后數(shù)值為+,用此+信號通知控制系統(tǒng),命令X軸驅動電機正轉， 實現(xiàn)對太陽跟蹤裝置工作平臺粗調，直至兩路光電流強度差為0，X軸驅動電機停止轉動，X 軸粗調結束，此時，太陽照射線接近垂直于正四棱臺底面且過X軸的平面。由于太陽跟蹤裝置機構運動慣性等因素的影響，粗調后的工作平臺時常出現(xiàn)運動過位或不到位現(xiàn)象，此時，有必要啟動精確調整運作，加以修正。設由于粗調運動不到位，太陽仍然在東南方向(如圖1，X軸正向、Y軸負向)上空出現(xiàn)時，處于深孔底部的第五、六、七、八光電轉換器件組(5)、(6)、(7)、(8)中，對裝的第七、八光電轉換器件組(7)、(8)，由于第七光電轉換器件組(7)接受陽光照射的強度高，產(chǎn)生的光電流強度大；而第八光電轉換器件組(8)接受陽光照射的強度低，產(chǎn)生的光電流強度小。將此兩路光電流同時接入Y軸精調比較電路(13)，兩路光電流經(jīng)比較電路作差后數(shù)值為+，用此+信號通知控制系統(tǒng)，命令Y軸驅動電機正轉，實現(xiàn)對太陽跟蹤裝置工作平臺精調，直至兩路光電流強度差為0，Y軸驅動電機停止轉動，Y軸精調結束，此時，太陽照射線在垂直于正四棱臺底面且過Y軸的平面內。與此同時，對裝的第五、六光電轉換器件組(5)、
(6)中，由于第五光電轉換器件組(5)接受陽光照射的強度高，產(chǎn)生的光電流強度大；而第六光電轉換器件組(6)接受陽光照射的強度低，產(chǎn)生的光電流強度小。將此兩路光電流同時接入X軸精調比較電路(14)，兩路光電流經(jīng)比較電路作差后數(shù)值為+，用此+信號通知控制系統(tǒng)，命令X軸驅動電機正轉，實現(xiàn)對太陽跟蹤裝置工作平臺精調，直至兩路光電流強度差為0，X軸驅動電機停止轉動，X軸精調結束，此時，太陽照射線在垂直于正四棱臺底面且過X軸的平面內。工作平臺經(jīng)過粗、精兩級調整后，陽光照射線方位與正四棱臺的形體對稱軸線
(10)重合，即陽光照射線方向與太陽跟蹤裝置工作平臺垂直。太陽處于其它方位的情況，工作平臺的調整原理與上述調整過程相似，在此不再贅述。本發(fā)明所涉及的太陽跟蹤光電傳感探測頭，由于采用了粗、精兩級對中調整，一定程度上提高了太陽跟蹤裝置的跟蹤精度和運作可靠性。
權利要求
1.一種太陽跟蹤光電傳感探測頭，由光電轉換器件組、安裝光電轉換器件組的基座(9)構成，其特征是基座(9)由帶有中心通孔的正四棱臺非透明、絕緣幾何體構成，沿正四棱臺形體對稱軸線(10)方向，在上、下底面間開通一圓柱孔(11)，圓柱孔(11)的直徑小于或等于正四棱臺上底邊長(12)，在正四棱臺的每個側面上對稱固聯(lián)規(guī)格、數(shù)量、結構相同的一組光電轉換器件，在靠近正四棱臺下底面的圓柱孔(11)內側壁面上，對稱固聯(lián)四組規(guī)格、數(shù)量、結構相同的光電轉換器件；將正四棱臺的下底面置于水平工作平臺的臺面上，并將四個側面分別朝向北、南、西、東。北側面上安裝第一光電轉換器件組(I)，南側面上安裝第二光電轉換器件組(2)，西側面上安裝第三光電轉換器件組(3)，東側面上安裝第四光電轉換器件組(4);圓柱通孔(11)內，北側安裝第五光電轉換器件組(5)，南側安裝第六光電轉換器件組出)，西側安裝第七光電轉換器件組(7)，東側安裝第八光電轉換器件組(8);第一、二、三、四光電轉換器件組(I)、(2)、(3)、(4)在平行于正四棱臺下底面的平面內共面設置，第五、六、七、八光電轉換器件組(5)、(6)、(7)、(8)在平行于正四棱臺下底面的平面內共面設置，第一、二、五、六光電轉換器件組(I)、(2) > (5)、(6)在垂直于正四棱臺下底面的平面內共面設置，第三、四、七、八光電轉換器件組(3)、(4)、(7)、(8)在垂直于正四棱臺下底面的平面內共面設置。
全文摘要
用光電轉換器件作為感知元件，將陽光照射的光強信號轉化為電信號，通過控制系統(tǒng)驅動太陽跟蹤裝置工作平臺運作的方式稱為光電傳感太陽跟蹤模式。用該模式構建的太陽跟蹤裝置，一般由光電傳感探測器、控制系統(tǒng)、執(zhí)行機構三部分組成。光電傳感探測頭的構型在一定程度上決定或影響著太陽跟蹤裝置的跟蹤精度。本發(fā)明提供了一種能夠精確地探測太陽當前方位的光電傳感探測頭。由光電轉換器件組與安裝光電轉換器件組的基座構成，由于結構上采用了粗、精兩級太陽方位探測和調整，提高了太陽跟蹤裝置工作的靈敏度和精確度。
文檔編號G05D3/12GK102609006SQ20121007329
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月20日 優(yōu)先權日2012年3月20日
發(fā)明者侯長來 申請人:遼寧科技學院