專利名稱：基于psd的高精度太陽方位跟蹤裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能源領(lǐng)域，具體涉及用于太陽能高效采集和利用設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，進(jìn)一步涉及一種基于PSD的聞精度太陽方位跟蹤裝置。
背景技術(shù)：
目前全球面臨資源危機(jī)。不可再生資源消耗量過大，對環(huán)境造成很大的破壞。因此各國都在研究利用可再生能源的方法。太陽能潔凈、普遍、長久，是一種高能量的可再生能源。但是由于輻射到地面的陽光受到氣候、緯度等自然條件的影響，也有分散性和隨機(jī)性，為收集利用增加難度。現(xiàn)在國內(nèi)外已有精度很高的太陽跟蹤器，但是價格昂貴。另外一些四象限探測器件，通過太陽能電池、溫感技術(shù)或者圖像檢測技術(shù)等來探測位置，價格較低易于接受，但是存在的問題是，精度不夠高(小于O. 05° )，不能滿足精度要求高的場合使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種基于PSD的高精度太陽方位跟蹤裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的精度不夠高的問題。為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種基于PSD的高精度太陽方位跟蹤裝置，包括傳感器和碟架，所述傳感器包括殼體，殼體內(nèi)設(shè)置有PSD和PSD下部的支撐板組成的PSD組件，其特征在于還包括底座、鏡片，鏡頭壓片，半導(dǎo)體加熱塊，隔熱件和光敏器件，所述殼體下部敞口，其側(cè)壁下端通過螺釘與底座相連；
所述殼體的上壁中部設(shè)置有錐形孔，在上壁的外側(cè)設(shè)置有鏡頭壓片，鏡頭壓片的中心位置壓設(shè)有光學(xué)玻璃材質(zhì)的鏡片，鏡片為圓錐臺型，半徑小的平面為上安裝面，且與鏡頭壓片表面平齊，鏡片與圓錐臺型孔正對設(shè)置；
所述殼體外側(cè)中部均布有4個光敏器件，光敏器件的安裝角度和DSP的中心垂線呈45。角；
所述PSD組件設(shè)置于殼體內(nèi)，其外側(cè)設(shè)置有隔熱件，隔熱件固連于殼體上，PSD組件中的支撐板的下部設(shè)置有半導(dǎo)體加熱塊，所述半導(dǎo)體加熱塊通過導(dǎo)線與電路板連接，所述電路板安裝于殼體內(nèi)，電路板與殼體上的插座相連接。上述電路板設(shè)置于PSD組件的下方，其與殼體固定聯(lián)接。上述電路板焊接于PSD組件中支撐板的下部。上述殼體的外側(cè)中部繞設(shè)有凸臺，凸臺邊緣上均布有四個平面倒角，光敏器件設(shè)置于平面倒角上。上述PSD支撐板材質(zhì)為鋁或銅。上述隔熱件材料為聚氟四乙烯。上述光敏器件是光電池、光敏電阻，光電二極管或光電三極管。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下1.由四個光敏電器完成檢測，因此檢測視角很廣，可達(dá)270°。
2.光強(qiáng)變化對角度測量沒有影響。由于本發(fā)明計算的是光強(qiáng)轉(zhuǎn)換電壓值的差與和的比值，而光強(qiáng)的變化對于四個光敏器件而言是同步的，因此光強(qiáng)變化對角度測量沒有影響。3.加熱塊可以將PSD保持在一個恒溫環(huán)境內(nèi)，防止由于環(huán)境溫度變化帶來的溫度漂移現(xiàn)象，影響測量準(zhǔn)確性，同時隔熱件5阻隔了 PSDl將溫度傳遞給殼體8，防止溫度漂移因此本發(fā)明在-40攝氏度到60攝氏度溫度范圍內(nèi)，測量精度可達(dá)到O. 001°。


圖1為太陽跟蹤傳感器的裝配主視圖。圖2為太陽跟蹤傳感器的A向視圖。圖3為太陽跟蹤傳感器的B向視圖。圖中，1.PSD ;2.圓錐臺型孔；3.鏡片；4.鏡頭壓片；5.隔熱塊；6. PSD支撐板；
7.光電池；8.殼體；9.電路板；10.底座；11.半導(dǎo)體加熱塊；12導(dǎo)線；13.插座。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例及附圖詳細(xì)說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于具體實(shí)施例。參見圖f圖3，本發(fā)明提供的基于PSD的高精度太陽方位跟蹤裝置，包括傳感器和碟架，所述傳感器包括殼體8、底座10、鏡片3，鏡頭壓片4，半導(dǎo)體加熱塊11，隔熱件5和光敏器件7。所述殼體8下部敞口，其側(cè)壁下端通過螺釘與底座10相連，殼體8內(nèi)設(shè)置有PSDl和PSDl下部的支撐板6組成的PSD組件。所述殼體8的上壁中部設(shè)置有錐形孔，在上壁的外側(cè)設(shè)置有鏡頭壓片4，鏡頭壓片4的中心位置壓設(shè)有光學(xué)玻璃材質(zhì)的鏡片3，鏡片3為圓錐臺型，半徑小的平面為上安裝面，且與鏡頭壓片4表面平齊，鏡片3與圓錐臺型孔2正對設(shè)置；所述殼體8外側(cè)中部繞設(shè)有凸臺，凸臺邊緣上均布有四個平面倒角，4個光敏器件7均布于平面倒角上，本實(shí)施例中，光敏器件7是光電池，光電池的安裝角度和DSP的中心垂線呈45°角。所述PSD組件設(shè)置于殼體8內(nèi)，其外側(cè)設(shè)置有隔熱件5，所述隔熱件5固連于殼體8上，PSD組件中的支撐板6的下部設(shè)置有半導(dǎo)體加熱塊11，所述半導(dǎo)體加熱塊11通過導(dǎo)線12與電路板9連接。所述電路板9安裝于殼體8內(nèi)并焊接于PSD組件中支撐板6的下部，與殼體8固定聯(lián)接，電路板9與殼體8上的插座13相連接。本實(shí)施例中，所述PSD支撐板材質(zhì)為鋁，所述隔熱件5材料為聚氟四乙烯。本發(fā)明的工作原理是應(yīng)用本發(fā)明進(jìn)行太陽方位跟蹤時，利用頂部的鏡片3使太陽光線透入，光線通過透光孔2照射在PSDl上。由于透光孔2是錐形孔，即小孔連接圓錐體的結(jié)構(gòu)，因此可以對光線進(jìn)行擴(kuò)散作用，這樣就使光線能夠均勻地照射在PSDl上。當(dāng)太陽位置偏離，無法正對透光孔2時，PSDl通過電路板9將信號經(jīng)插座13傳遞給碟架的控制器，碟架動作，自動調(diào)節(jié)傳感器的角度，從而改變傳感器的位置。當(dāng)太陽位置遠(yuǎn)偏離透光孔2時，如傳感器啟動時，四個光電池7開始工作，在270°范圍內(nèi)進(jìn)行檢測，根據(jù)光強(qiáng)的不同確定太陽位置。調(diào)整傳感器頭部的朝向，使太陽位置進(jìn)入PSDl可檢測范圍內(nèi)，大約為太陽偏離透光孔10°左右的位置。隨后光電池7停止工作，由PSDl進(jìn)行太陽的追蹤。電路程序中采用了除法運(yùn)算，公式為= S ,= Sf。其中vl，V2, v3, v4分別是側(cè)面的四個光敏器件測得光強(qiáng)的轉(zhuǎn)
V1+V2V3 +V4
換電壓值，k為電壓轉(zhuǎn)換角度的系數(shù)值，s和s'分別是X方向和y方向的角度值。由于本發(fā)明計算的是光強(qiáng)轉(zhuǎn)換電壓值的差與和的比值，而光強(qiáng)的變化對于四個光敏器件而言是同步的，因此光強(qiáng)變化對角度測量沒有影響。
權(quán)利要求
1.一種基于PSD的高精度太陽方位跟蹤裝置，包括傳感器和碟架，所述傳感器包括殼體(8)，殼體(8)內(nèi)設(shè)置有PSD (I)和PSD (I)下部的支撐板(6)組成的PSD組件，其特征在于還包括底座(10)、鏡片(3)，鏡頭壓片(4)，半導(dǎo)體加熱塊(11)，隔熱件(5)和光敏器件(7 )，所述殼體(8 )下部敞口，其側(cè)壁下端通過螺釘與底座(10 )相連， 所述殼體(8)的上壁中部設(shè)置有錐形孔，在上壁的外側(cè)設(shè)置有鏡頭壓片(4)，鏡頭壓片(4)的中心位置壓設(shè)有光學(xué)玻璃材質(zhì)的鏡片(3)，鏡片(3)為圓錐臺型，半徑小的平面為上安裝面，且與鏡頭壓片(4)表面平齊，鏡片(3)與圓錐臺型孔(2)正對設(shè)置； 所述殼體(8)外側(cè)中部均布有4個光敏器件(7)，光敏器件(7)的安裝角度和DSP (I)的中心垂線呈45°角； 所述PSD組件設(shè)置于殼體(8)內(nèi)，其外側(cè)設(shè)置有隔熱件(5)，隔熱件(5)固連于殼體(8)上，PSD組件中的支撐板(6)的下部設(shè)置有半導(dǎo)體加熱塊(11)，所述半導(dǎo)體加熱塊(11)通過導(dǎo)線(12)與電路板(9)連接，所述電路板(9)安裝于殼體(8)內(nèi)，電路板(9)與殼體(8)上的插座(13)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PSD的高精度太陽方位跟蹤裝置，其特征是所述電路板(9)設(shè)置于PSD組件的下方，其與殼體(8)固定聯(lián)接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PSD的高精度太陽方位跟蹤裝置，其特征是所述電路板(9焊接于PSD組件中支撐板(6)的下部。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的基于PSD的高精度太陽方位跟蹤裝置，其特征是所述殼體(8)的外側(cè)中部繞設(shè)有凸臺，凸臺邊緣上均布有四個平面倒角，四個光敏器件(7)分別設(shè)置于四個平面倒角上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于PSD的高精度太陽方位跟蹤裝置，其特征是所述支撐板(6)材質(zhì)為招或銅。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于PSD的高精度太陽方位跟蹤裝置，其特征是所述隔熱件(5)材料為聚氟四乙烯。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于PSD的高精度太陽方位跟蹤裝置，其特征是所述光敏器件(7)是光電池、光敏電阻，光電二極管或光電三極管。
全文摘要
本發(fā)明涉及太陽能源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于PSD的高精度太陽方位跟蹤裝置。本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種基于PSD的高精度太陽方位跟蹤裝置，所述裝置為傳感器。該傳感器包括殼體，底座、鏡片，鏡頭壓片，半導(dǎo)體加熱塊，隔熱件和光電池。殼體內(nèi)設(shè)置PSD及PSD組件，上壁設(shè)置圓錐臺型孔，上壁外側(cè)設(shè)置鏡頭壓片，鏡頭壓片中壓設(shè)鏡片，鏡片與圓錐臺型孔正對設(shè)置；殼體外側(cè)中部均布4個光敏器件；PSD組件設(shè)置于殼體內(nèi)，其外側(cè)設(shè)置有固連于殼體的隔熱件，組件中支撐板下部設(shè)置有半導(dǎo)體加熱塊。本發(fā)明檢測視角很廣，可達(dá)270°，光強(qiáng)變化對角度測量沒有影響，在-40℃到60℃溫度范圍內(nèi)，測量精度可達(dá)到0.001°。
文檔編號G05D3/00GK103064427SQ201310028380
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月25日
發(fā)明者劉建設(shè), 申濤, 王新豫, 劉雅文 申請人:西安工業(yè)大學(xué)