一種光電式太陽跟蹤傳感器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種光電式太陽跟蹤傳感器，屬于太陽跟蹤【技術(shù)領(lǐng)域】。本實(shí)用新型包括外殼、9個(gè)光電探頭、接口電纜和光電轉(zhuǎn)換電路；所述外殼包括半球體蓋子和圓柱形底座，由尼龍材料加工而成；所述9個(gè)光電探頭均勻地安裝在以半球體蓋子的球頂為中心點(diǎn)的兩條相差90o的經(jīng)線上，所述9個(gè)光電探頭的輸出端分別與所述光電轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連；所述圓柱形底座內(nèi)部設(shè)有4個(gè)單頭銅柱，光電轉(zhuǎn)換電路通過銅柱安裝在圓柱形底座上。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，感光范圍大，跟蹤精度高，能同時(shí)從東西和南北兩個(gè)方向檢測(cè)太陽光線。
【專利說明】一種光電式太陽跟蹤傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種光電式太陽跟蹤傳感器，屬于太陽跟蹤【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]節(jié)能減排、低碳生活已成為人們所關(guān)注的問題，太陽能作為一種新興的綠色能源，正得到迅速發(fā)展與應(yīng)用。利用太陽能電池板收集太陽能并進(jìn)行光伏發(fā)電，是太陽能應(yīng)用的一個(gè)重要內(nèi)容。有研究表明，通過太陽跟蹤并使太陽能電池板時(shí)刻與太陽入射光線垂直，比固定安裝太陽能電池板的太陽能接受率提高37%。為實(shí)現(xiàn)太陽能電池板跟隨太陽轉(zhuǎn)動(dòng)，目前研制出了很多種太陽跟蹤機(jī)構(gòu)以及相應(yīng)的太陽跟蹤傳感器。但大多數(shù)太陽跟蹤傳感器均是針對(duì)某種特定的太陽跟蹤機(jī)構(gòu)而設(shè)計(jì)，其普適性受到一定的限制，將其應(yīng)用于其它類型太陽跟蹤機(jī)構(gòu)的效果不理想，尤其是對(duì)于專利(專利號(hào)ZL 201110103316.X)所述的利用絲杠傳動(dòng)、分別從東西和南北兩個(gè)方向驅(qū)動(dòng)太陽能電池板轉(zhuǎn)動(dòng)的雙軸太陽跟蹤機(jī)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是:本實(shí)用新型提供一種感光范圍大且跟蹤精度高的光電式太陽跟蹤傳感器。
[0004]本實(shí)用新型技術(shù)方案是:一種光電式太陽跟蹤傳感器，包括外殼、9個(gè)光電探頭2、接口電纜4、光電轉(zhuǎn)換電路；所述外殼包括半球體蓋子I和圓柱形底座3，由尼龍材料加工而成，半球體蓋子I上面設(shè)有9個(gè)通孔I 5，所述9個(gè)光電探頭2通過9個(gè)通孔I 5均勻地安裝在以半球體蓋子I的球頂正中央為中心點(diǎn)的兩條相差90°的經(jīng)線上，所述9個(gè)光電探頭2的輸出端分別與所述光電轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連；所述接口電纜4的一端與光電轉(zhuǎn)換電路相連，另一端與外部電源和外部控制器相連，圓柱形底座3內(nèi)部設(shè)有4個(gè)單頭銅柱7，光電轉(zhuǎn)換電路通過銅柱7安裝在圓柱形底座3上；所述圓柱形底座3的側(cè)壁設(shè)有一個(gè)通孔II 8，所述接口電纜4通過通孔II 8將該光電式太陽跟蹤傳感器與外部電源和外部控制器進(jìn)行電氣連接；半球體蓋子I底部的圓環(huán)上均勻設(shè)有4個(gè)螺紋孔，所述圓柱形底座3的圓環(huán)柱壁上均勻地垂直分布4個(gè)與半球體蓋子I底部螺紋孔配對(duì)的螺紋通孔6，半球體蓋子I通過螺紋孔與圓柱形底座3相連，所述圓柱形底座3的底部設(shè)有2個(gè)螺紋孔，用于整個(gè)光電式太陽跟蹤傳感器的固定安裝。
[0005]所述半球體蓋子I為外直徑為100 mm、內(nèi)直徑76 mm的空心半球體結(jié)構(gòu),通孔I 5的直徑為15.4 _，所述9個(gè)光電探頭2通過9個(gè)通孔I 5均勻地安裝在以半球體蓋子I的球頂正中央為中心點(diǎn)的兩條相差90°的經(jīng)線上，具體的在于所述9個(gè)通孔I 5的其中I個(gè)位于半球體蓋子I頂點(diǎn)處，其余8個(gè)以半球體蓋子I的頂點(diǎn)為中心呈十字型均勻分布在半球體蓋子I上；9個(gè)通孔I 5的中心線匯交于半球體蓋子I的球心，以半球體蓋子I頂點(diǎn)處通孔的中心線為基準(zhǔn)，同一十字方向上相鄰兩個(gè)通孔的中心線夾角為30°。
[0006]所述圓柱形底座3為空心圓柱體結(jié)構(gòu),其外直徑為100 mm,內(nèi)直徑為76 mm,高為50 mm,深為40 mm,通孔II 8的直徑為12 mm。[0007]所述每一個(gè)光電探頭2包括鏡筒9、凸透鏡10和I個(gè)光敏電阻；所述鏡筒9的外徑為15.4 mm,內(nèi)徑為13 mm,高為12 mm ;所述凸透鏡10的直徑為13 mm,焦距為10 mm ;所述光敏電阻的阻值為100 kQ，表面直徑為4 mm，光敏電阻安裝在鏡筒9內(nèi)的中心線上并且其感光表面與鏡筒9頂面相距6.9 _，所述鏡筒9采用吸光能力較強(qiáng)的純黑色塑料材質(zhì)，可大大減小太陽光在鏡筒9內(nèi)壁上的反射。
[0008]所述光電轉(zhuǎn)換電路包括9個(gè)光電探頭2的光敏電阻1?1、1?2、1?3、1?4、1?5、1?6、1?7、1?8、R9、多路復(fù)用電子開關(guān)ADG706和分壓電阻R19 ;所述光敏電阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9 的一端分別與所述 ADG706 的端口 S8、S9、S10、Sll、S12、S13、S14、S15、S16 相連，另一端均與電源端VCC相連；所述八06706的A0、A1、A2、A3端口和EN端分別與外部控制器的I/O端口相連，所述分壓電阻R19的一端接地，另一端與所述ADG706的公共端D相連，公共端D同時(shí)與外部控制器的ADC接口相連。
[0009]所述接口電纜4為一根8芯護(hù)套線，接口電纜4的一端分別與所述ADG706的電源端VCC、使能端EN、公共端D、輸入通道的選擇控制端A0、Al、A2和A3，以及接地端GND相連，所述接口電纜4的另一端分別與外部電源(DC1.8V ~DC5.5V)以及外部控制器(如MSP430F2132單片機(jī))的I/O端口和ADC接口相連。
[0010]如圖2、圖3、圖4所示，結(jié)合上述的半球體蓋子1、圓柱形底座3和光電探頭2的尺寸及其安裝位置，通過分析太陽光線在鏡筒9中的光路，并根據(jù)光的折射定律和幾何學(xué)知識(shí)，計(jì)算得出單個(gè)光電探頭2的感光范圍為以鏡筒9軸心線為對(duì)稱軸的-28.83°~28.83°，從而可知整個(gè)太陽跟蹤傳感器的感光范圍為以過半球體球頂?shù)闹行木€為對(duì)稱軸的-88.83°~88.83°，即當(dāng)傳感器水平放置時(shí)可感知高度角在-88.83°~88.83°范圍內(nèi)的太陽入射光線，可保證太陽跟蹤傳感器在太陽能電池板轉(zhuǎn)動(dòng)到任意傾角時(shí)對(duì)太陽光線檢測(cè)無盲區(qū)；而且使光電探頭2中的光敏電阻的受光量盡可能大，且能均勻感知太陽光正射時(shí)的最大光強(qiáng)，提高了對(duì)太陽光 線檢測(cè)的分辨率和精度，從而提高了太陽跟蹤精度；同時(shí)通過圓柱形底座3及其內(nèi)部所設(shè)的單頭銅柱7，便于在太陽跟蹤傳感器內(nèi)部安裝相應(yīng)電路和元器件。
[0011]本實(shí)用新型的工作原理是:將所述光電式太陽跟蹤傳感器安裝于太陽跟蹤機(jī)構(gòu)上(例如此太陽跟蹤機(jī)構(gòu)可見專利ZL 201110103316.X)，使所述圓柱形底座3的下底面平行了太陽能電池板，而且所述光電探頭2所在的2個(gè)方向應(yīng)分別平行于東西、南北方向，同時(shí)通過接口電纜4分別與外部電源(DC1.8V^DC5.5V)以及外部控制器(如MSP430F2132單片機(jī))的I/O端口和ADC接口相連。外部控制器通過其I/O端口對(duì)ADG706的選擇控制端AO、Al、A2和A3進(jìn)行控制，可在任意時(shí)刻實(shí)現(xiàn)ADG706的S8、S9、S10、SlU S12、S13、S14、S15和S16端口中的任意一個(gè)與公共端D連通,從而可在任意時(shí)刻控制所述9個(gè)光電探頭2中的光敏電阻Rl、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9中的任意一個(gè)與電阻R19構(gòu)成電阻分壓電路，即可在任意時(shí)刻選擇9個(gè)光電探頭2中的任意一個(gè)進(jìn)行光電檢測(cè)。當(dāng)某個(gè)光電探頭2感知的光強(qiáng)增大時(shí)，其內(nèi)部的光敏電阻的阻值變小，從而電阻R19上的電壓變大，ADG706公共端D的輸出電壓增大，即該光電探頭2的光電檢測(cè)值變大。進(jìn)行太陽跟蹤時(shí)，分別在所述光電探頭2所在的2個(gè)方向上，通過外部控制器(如MSP430F2132單片機(jī))逐個(gè)控制每個(gè)方向上的5個(gè)光電探頭2進(jìn)行光電檢測(cè)，并對(duì)其檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行相互比較，然后根據(jù)比較結(jié)果，發(fā)出控制指令使太陽跟蹤機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)太陽能電池板向最大光電檢測(cè)值所對(duì)應(yīng)的光電探頭2所在的方位轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)在2個(gè)方向上均得出所述9個(gè)光電探頭2中最中間的光電探頭2的光電檢測(cè)值最大時(shí)，則認(rèn)為太陽光垂直入射太陽能電池板。
[0012]其中，外部控制器(如MSP430F2132單片機(jī))與ADG706的連接及其對(duì)ADG706輸入通道的選擇與控制均為常規(guī)技術(shù)，如專利CN200920251213.6《多通道光功率計(jì)》一文中介紹了單片機(jī)與ADG706的連接及其對(duì)ADG706的通道的選擇與控制。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果是:此太陽跟蹤傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，感光范圍大，對(duì)太陽光強(qiáng)分辨率高，跟蹤精度高，能從東西和南北2個(gè)方向同時(shí)檢測(cè)太陽光線。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型傳感器的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是本實(shí)用新型傳感器的蓋子結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3是本實(shí)用新型傳感器的底座結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4是本實(shí)用新型傳感器的光電探頭結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖5是本實(shí)用新型傳感器的光電轉(zhuǎn)換電路原理圖。
[0019]圖1-5中各標(biāo)號(hào):1-半球體蓋子，2-光電探頭，3-圓柱形底座，4-接口電纜，5-通孔I，6-螺紋通孔，7-銅柱，8 -通孔II，9-鏡筒，10-凸透鏡。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0021]實(shí)施例1:如圖1-5所不,一種光電式太陽跟蹤傳感器,包括外殼、9個(gè)光電探頭2、接口電纜4、光電轉(zhuǎn)換電路；所述外殼包括半球體蓋子I和圓柱形底座3，由尼龍材料加工而成，半球體蓋子I上面設(shè)有9個(gè)通孔I 5，所述9個(gè)光電探頭2通過9個(gè)通孔I 5均勻地安裝在以半球體蓋子I的球頂正中央為中心點(diǎn)的兩條相差90°的經(jīng)線上，所述9個(gè)光電探頭2的輸出端分別與所述光電轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連；所述接口電纜4的一端與光電轉(zhuǎn)換電路相連，另一端與外部電源和外部控制器相連，圓柱形底座3內(nèi)部設(shè)有4個(gè)單頭銅柱7，光電轉(zhuǎn)換電路通過銅柱7安裝在圓柱形底座3上；所述圓柱形底座3的側(cè)壁設(shè)有一個(gè)通孔II 8，所述接口電纜4通過通孔II 8將該光電式太陽跟蹤傳感器與外部電源和外部控制器進(jìn)行電氣連接；半球體蓋子I底部的圓環(huán)上均勻設(shè)有4個(gè)螺紋孔，所述圓柱形底座3的圓環(huán)柱壁上均勻地垂直分布4個(gè)與半球體蓋子I底部螺紋孔配對(duì)的螺紋通孔6，半球體蓋子I通過螺紋孔與圓柱形底座3相連，所述圓柱形底座3的底部設(shè)有2個(gè)螺紋孔。
[0022]所述每一個(gè)光電探頭2包括鏡筒9、凸透鏡10和I個(gè)光敏電阻；所述鏡筒9的外徑為15.4 mm,內(nèi)徑為13 mm,高為12 mm ;所述凸透鏡10的直徑為13 mm,焦距為10 mm ;所述光敏電阻的阻值為100 kQ，表面直徑為4 mm，光敏電阻安裝在鏡筒9內(nèi)的中心線上并且其感光表面與鏡筒9頂面相距6.9 mm。
[0023]所述光電轉(zhuǎn)換電路包括9個(gè)光電探頭2的光敏電阻1?1、1?2、1?3、1?4、1?5、1?6、1?7、1?8、R9、多路復(fù)用電子開關(guān)ADG706和分壓電阻R19 ;所述光敏電阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9 的一端分別與所述 ADG706 的端口 S8、S9、S10、Sll、S12、S13、S14、S15、S16 相連，另一端均與電源端VCC相連；所述ADG706的AQ、Al、A2、A3端口和EN端分別與外部控制器的I/O端口相連，所述分壓電阻R19的一端接地，另一端與所述ADG706的公共端D相連，公共端D同時(shí)與外部控制器的ADC接口相連。
[0024]實(shí)施例2:如圖1-5所不,一種光電式太陽跟蹤傳感器,包括外殼、9個(gè)光電探頭2、接口電纜4、光電轉(zhuǎn)換電路；所述外殼包括半球體蓋子I和圓柱形底座3，由尼龍材料加工而成，半球體蓋子I上面設(shè)有9個(gè)通孔I 5，所述9個(gè)光電探頭2通過9個(gè)通孔I 5均勻地安裝在以半球體蓋子I的球頂正中央為中心點(diǎn)的兩條相差90°的經(jīng)線上，所述9個(gè)光電探頭2的輸出端分別與所述光電轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連；所述接口電纜4的一端與光電轉(zhuǎn)換電路相連，另一端與外部電源和外部控制器相連，圓柱形底座3內(nèi)部設(shè)有4個(gè)單頭銅柱7，光電轉(zhuǎn)換電路通過銅柱7安裝在圓柱形底座3上；所述圓柱形底座3的側(cè)壁設(shè)有一個(gè)通孔II 8，所述接口電纜4通過通孔II 8將該光電式太陽跟蹤傳感器與外部電源和外部控制器進(jìn)行電氣連接；半球體蓋子I底部的圓環(huán)上均勻設(shè)有4個(gè)螺紋孔，所述圓柱形底座3的圓環(huán)柱壁上均勻地垂直分布4個(gè)與半球體蓋子I底部螺紋孔配對(duì)的螺紋通孔6，半球體蓋子I通過螺紋孔與圓柱形底座3相連，所述圓柱形底座3的底部設(shè)有2個(gè)螺紋孔。
[0025]所述半球體蓋子I為外直徑為100 mm、內(nèi)直徑76 mm的空心半球體結(jié)構(gòu),通孔I 5的直徑為15.4 mm。
[0026]所述圓柱形底座3為空心圓柱體結(jié)構(gòu),其外直徑為100 mm,內(nèi)直徑為76 mm,高為50 mm,深為40 mm,通孔II 8的直徑為12 mm。
[0027]所述每一個(gè)光電探頭2包括鏡筒9、凸透鏡10和I個(gè)光敏電阻；所述鏡筒9的外徑為15.4 mm,內(nèi)徑為13 mm,高為12 mm ;所述凸透鏡10的直徑為13 mm,焦距為10 mm ;所述光敏電阻的阻值為100 kQ，表面直徑為4 mm，光敏電阻安裝在鏡筒9內(nèi)的中心線上并且其感光表面與鏡筒9頂面相距6.9 mm。
[0028]所述光電轉(zhuǎn)換電路包括9個(gè)光電探頭2的光敏電阻1?1、1?2、1?3、1?4、1?5、1?6、1?7、1?8、R9、多路復(fù)用電子開關(guān)ADG706和分壓電阻R19 ;所述光敏電阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9 的一端分別與所述 ADG706 的端口 S8、S9、S10、Sll、S12、S13、S14、S15、S16 相連，另一端均與電源端VCC相連；所述ADG706的AQ、Al、A2、A3端口和EN端分別與外部控制器的I/O端口相連，所述分壓電阻R19的一端接地，另一端與所述ADG706的公共端D相連，公共端D同時(shí)與外部控制器的ADC接口相連。 [0029]所述接口電纜4為一根8芯護(hù)套線。
[0030]上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例作了詳細(xì)說明，但是本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本實(shí)用新型宗旨的前提下作出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種光電式太陽跟蹤傳感器，其特征在于:包括外殼、9個(gè)光電探頭(2)、接口電纜(4)、光電轉(zhuǎn)換電路；所述外殼包括半球體蓋子(I)和圓柱形底座(3)，由尼龍材料加工而成，半球體蓋子(I)上面設(shè)有9個(gè)通孔I (5)，所述9個(gè)光電探頭(2)通過9個(gè)通孔I (5)均勻地安裝在以半球體蓋子(I)的球頂正中央為中心點(diǎn)的兩條相差90°的經(jīng)線上，所述9個(gè)光電探頭(2)的輸出端分別與所述光電轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連；所述接口電纜(4)的一端與光電轉(zhuǎn)換電路相連，另一端與外部電源和外部控制器相連，圓柱形底座(3)內(nèi)部設(shè)有4個(gè)單頭銅柱(7)，光電轉(zhuǎn)換電路通過銅柱(7)安裝在圓柱形底座(3)上；所述圓柱形底座(3)的側(cè)壁設(shè)有一個(gè)通孔II (8)，所述接口電纜(4)通過通孔II (8)將該光電式太陽跟蹤傳感器與外部電源和外部控制器進(jìn)行電氣連接；半球體蓋子(I)底部的圓環(huán)上均勻設(shè)有4個(gè)螺紋孔，所述圓柱形底座(3)的圓環(huán)柱壁上均勻地垂直分布4個(gè)與半球體蓋子(I)底部螺紋孔配對(duì)的螺紋通孔(6)，半球體蓋子(I)通過螺紋孔與圓柱形底座(3)相連，所述圓柱形底座(3)的底部設(shè)有2個(gè)螺紋孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電式太陽跟蹤傳感器，其特征在于:所述半球體蓋子(I)為外直徑為100 mm、內(nèi)直徑76 mm的空心半球體結(jié)構(gòu)，通孔I (5)的直徑為15.4 mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電式太陽跟蹤傳感器，其特征在于:所述圓柱形底座(3)為空心圓柱體結(jié)構(gòu)，其外直徑為100 mm,內(nèi)直徑為76 mm,高為50 mm,深為40 mm,通孔II (8)的直徑為12 mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電式太陽跟蹤傳感器，其特征在于:所述每一個(gè)光電探頭(2)包括鏡筒(9)、凸透鏡(10)和I個(gè)光敏電阻；所述鏡筒(9)的外徑為15.4 mm,內(nèi)徑為13 mm,高為12 mm ;所述凸透鏡(10)的直徑為13 mm,焦距為10 mm ;所述光敏電阻的阻值為100 kQ，表面直徑為4 mm，光敏電阻安裝在鏡筒(9)內(nèi)的中心線上并且其感光表面與鏡筒(9)頂面相距6.9 mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電式太陽跟蹤傳感器，其特征在于:所述光電轉(zhuǎn)換電路包括9個(gè)光電探頭(2)的光敏電阻(Rl、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9)、多路復(fù)用電子開關(guān)ADG706和分壓電阻R19 ;所述光敏電阻(Rl、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9)的一端分別與所述 ADG706 的端口(S8、S9、S10、SlU S12、S13、S14、S15、S16)相連，另一端均與電源端 VCC相連；所述ADG706的(Α0、Α 1、A2、A3)端口和EN端分別與外部控制器的I/O端口相連，所述分壓電阻R19的一端接地，另一端與所述ADG706的公共端D相連，公共端D同時(shí)與外部控制器的ADC接口相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電式太陽跟蹤傳感器，其特征在于:所述接口電纜(4)為一根8芯護(hù)套線。
【文檔編號(hào)】G05D3/12GK203812096SQ201420158326
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月3日
【發(fā)明者】李加念, 趙家樹, 賈闖 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)