CN101532833B - 一种光角度感应装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光线的感应装置，尤其是涉及一种光角度的感应装置。包括中央处理单元、若干光敏元件，其特征在于所述的光敏元件设于一个屏光罩下，光敏元件离屏光罩之间有一定的距离，所述的屏光罩设有一个或若干个通光孔，每个通光孔与一个或若干个光敏元件相对应，不同角度的光线可以通过通光孔落于对应不同光敏元件上，光敏元件分别与中央处理单元相连。提供了一种结构简单、生产方便、灵活有效的光角度感应装置。

Description

一种光角度感应装置

技术领域

本发明涉及一种光线的感应装置，尤其是涉及一种光角度的感应装置。

背景技术

光能作为一种可再生的清洁能源在能源问题日益突出的当代已经越来越得到人们的重视，如太阳能热水器、太阳能电池板已经得到了广泛的应用，从光传播的基本原理可以知道，同一光束直射与斜射在相同面积上，所接收到的能量是有很大差异的，人们总是试图让太阳能板最大限度的与光照相垂直。目前大多数的太阳能电池板都是事先固定，而无法根据光照角度进行实时的调节。假如太阳能电池板可以根据光照角度进行调节，则其吸收光能的效率可以得到很大程度的提高。出于这样的目的，人们设计出了不同的光角度感应的方式，同时这种光角度的感应方式也常常用于，各种多种民用甚至军事产品上。专利号为99126039.2的发明专利公开了一种光学侦测系统的光源角度分析方法，用以分析围成正N面柱体的复数片光侦检器P0，P1，…，PM，M＝0，1，…，N-1所感应到的光电流强度，藉以精确判断光源的方位角Θ，其特征在于，该方法主要包括下列步骤：(S1)选取具有最大光电强度的光侦检器；(S2)计算该光侦检器的基础角度Θ＝(360/N)×M；(S3)撷取前一片光侦检器及下一片光侦检器的光电流强度IM-1，IM+1；(S4)比较该二光电流强度IM-1，IM+1的大小；(S5)计算修正系数；加权值W、增益率X，若IM+1＞IM-1，令加权值W＝1，计算增益率X＝IM/IM+1；若IM+1＝IM-1，令加权值W＝0，计算增益率X＝IM/IM＝1；若IM+1＜IM-1，令加权值W＝-1，计算增益率X＝IM/IM-1；(S6)计算修正角度DΘ；以及(S7)计算光源S方位角度Θ＝ΘM+W×DΘ。本发明光学侦测系统的光源角度分析方法，主要是比较正多面柱体上不同光侦检器(PHOTO DETECTOR)感应光电流强度的差异、分析出其光电流强度比例及修正函数F(X)，藉以计算基础角度ΘM、增益率X，及设定加权值W，进而精算出光源的方位角度Θ＝ΘM+W×DΘ；该发明能精确测知对方航行器的方位角度。这种方法的实现难度较大，成本较高。对于普通民用设施来说并不适合。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的光角度的探测方法难度大，其设备的制造成本高等的技术问题，提供一种结构简单、生产方便、灵活有效的光角度感应装置。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种光角度感应装置，包括中央处理单元、若干光敏元件，其特征在于所述的光敏元件设于一个屏光罩下，光敏元件离屏光罩之间有一定的距离，所述的屏光罩设有一个或若干个通光孔，每个通光孔与一个或若干个光敏元件相对应，不同角度的光线可以通过通光孔落于对应不同光敏元件上，光敏元件分别与中央处理单元相连。不同角度的光通过通光孔，照射到不同的光敏元件上，光敏元件可以在光线的照射下产生一个电流，这个电流由中央处理单元接收，中央处理单元通过判断来自不同的光敏元件的电流来判断此时光照角度。从精确度考虑，可在光敏元件上增设对应的光纤，通过通光孔的光线直接照射在光纤截面上，然后通过光纤将光线照射在光敏元件上。

作为优选，所述的通光孔为一个，并有多个单向线性排列的光敏元件与之对应。这种方式设计和制造都非常简单，通过通光孔的入射角不同，照射到光线的光敏元件也不同，从而达到判断光线角度的作用。

作为优选，所述的通光孔为一个，并有多个呈平面矩阵式或放射式排列的光敏元件与之对应。由于光敏元件呈平面矩阵式或放射式排列，所以可以感应到光线立体角度的变化。

作为优选，所述的通光孔有若干个，每个通光孔对应一组光敏元件，每组光敏元件之间采用隔光板隔绝，每组光敏元件对应一定范围的光照角度。每组光敏元件只能接受一定角度的光线，因此可以判断一个较大的角度范围内的光线，在实际应用当中，可以将这个较大的光照角度范围作为系统反应的依据，对于一些对光照角度并不是非常敏感的装置据有很大的意义。

作为优选，所述的每组光敏元件之间采用隔光板隔绝。这种设计，在一个角度范围内的光照就不会射入另一组光敏元件上，以免造成误判。

作为优选，所述的通光孔有若干个，每个通光孔对应一个光敏元件，相邻通光孔纵切面的中心线具有一个角度差。每个通光孔所能入射的光照角度范围系统作一次反应。

作为优选，所述的通光孔均为深孔，假设：

通光孔分别为n₁、n₂、n₃……n_n；

宽分别为b₁、b₂、b₃……b_n；

深分别为h₁、h₂、h₃……h_n；

相邻通光孔n₁和n₂、n₃和n_n……n_n-1和n_n纵切面的中心线角度差分别为θ₁、θ₂、θ₃……θ_n。

n₁与水平面的夹角为θ₀，则相邻通光孔的夹角分别为存在如下关系：

b₁/h₁≤tanθ₁、b₂/h₂≤tanθ₂、b₃/h₃≤tanθ₃、……b_n/h_n≤tanθ_n。通光孔的尺寸只要在这个范围内每个光射角度只能通过一个通光孔，所以不会出现误判断的问题。

作为优选，所述的通光孔的横截面为长条形。由于太阳的照射不仅会有自西向东的变化，还会有南北的季节性变化，所以长条形的设计可以避免在这种变化当中保证有光线可以射入。

作为优选，屏光罩截面为半圆形，所述的通光孔在该半圆上以相同的角度差均匀分布，其纵切面的中心线分别与其所通过的圆弧切线垂直。这种分布可以保证这种感应装置在产生每个反应信号时都对应均匀的角度差。

作为优选，所述的光敏元件与通光孔一一对应的设于一个与屏光罩同心的圆弧上。使得光线都可以接近垂直的角度上射下光敏元件。

本发明的带来的有益效果是，解决了现有技术所存在的光角度的探测方法难度大，其设备的制造成本高等的技术问题，提供一种结构简单、生产方便、灵活有效的光角度感应装置。

附图说明

附图1是本发明的一种结构示意图；

附图2是本发明的一种结构示意图；

附图3是本发明的一种结构示意图；

附图4是本发明的一种结构示意图；

附图5是本发明的一种结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：

附图1是本发明的一种结构示意图，它有一个带有一个通光孔11的屏光罩1，该通光孔为长槽形。屏光罩下，离有一定距离处设有一排线性排列的光敏元件，不同角度的光线可以通过通光孔落于对应不同光敏元件上，每个光敏元件对应一个光的照射角度。光敏元件分别与中央处理单元相连。

光线照在光敏元件上，它就可以产生一个电流，该电流被发送到中央处理器，由于每个光敏元件是对应一个光角度的，所以中央处理器可以根据不同光敏元件送过来的电流判断此时的光照角度。

实施例2：

附图2是本发明的一种结构示意图，它有一个带有三个通光孔11的屏光罩1，该通光孔为长槽形。三个通光孔分别朝左、朝上、朝右。屏光罩下，离有一定距离处设有分别为朝左、朝上、朝右的三组线性排列的光敏元件，每组光敏元件之间设有隔光板3，在一个角度范围内的光照就不会射入另一组光敏元件上，以免造成误判。不同角度的光线可以通过通光孔落于对应不同光敏元件上，每个光敏元件对应一个光的照射角度。光敏元件分别与中央处理单元相连。

当光线从左向射入通光孔时，左侧的光敏元件可以接受到光线，光线从右向射入时则右侧的光敏元件可以接受到光线，中央处理器可以分别判断为左侧或右侧光，当光给从上部通光孔射入时，中央处理器可以判断为垂直光，并包括在垂直方向有一个较小角度偏差的光线。当光线既射入朝上的通光孔，也射入朝左或朝右的通光孔，并分别照射在光敏元件上，则判断为朝左或朝右的光线。

实施例3：

附图3是本发明一种结构示意图，它有一个圆形屏光罩1，在屏光罩的圆弧截面上设有均匀分布的通光孔11，该通光孔为长槽形，该通光孔均为深孔，每个通光孔对应一个光敏元件，光敏元件以圆弧形分布。相邻通光孔纵切面的中心线具有一个角度差4。从不同通光孔射入的光线可以落到其对应的光敏元件2上。假设：

所述的通光孔均为深孔，假设：

通光孔分别为n₁、n₂、n₃……n_n；

宽分别为b₁、b₂、b₃……b_n；

深分别为h₁、h₂、h₃……h_n；

相邻通光孔n₁和n₂、n₃和n_n……n_n-1和n_n纵切面的中心线角度差分别为θ₁、θ₂、θ₃……θ_n。

n₁与水平面的夹角为θ₀，则相邻通光孔的夹角分别为存在如下关系：

b₁/h₁≤tanθ₁、b₂/h₂≤tanθ₂、b₃/h₃≤tanθ₃、……b_n/h_n≤tanθ_n。

光线通过通光孔照在对应的光敏元件上，光敏元件就可以产生一个电流，该电流被发送到中央处理器，由于每个光敏元件是对应一个光角度的，所以中央处理器可以根据不同光敏元件送过来的电流判断此时的光照角度。由于该通光孔尺寸满足上述关系，所以与通过一个通光孔平行的光不能通过另一个通光孔，所以保证了光线角度判断的唯一性和准确性。

实施例4：

附图4是本发明的一种结构示意图；附图5是本发明的一种结构示意图。它有一个带有一个通光孔11的屏光罩1，该通光孔为圆形。屏光罩下，离有一定距离处设有多个呈平面矩阵式或放射式排列的光敏元件2与之对应，不同角度的光线可以通过通光孔落于对应不同光敏元件上，每个光敏元件对应一个光的照射角度。光敏元件分别与中央处理单元相连。

光线照在光敏元件上，它就可以产生一个电流，该电流被发送到中央处理器，由于每个光敏元件是对应一个光角度的，所以中央处理器可以根据不同光敏元件送过来的电流判断此时的光照角度。由于光敏元件呈平面矩阵式或放射式排列，所以可以感应到光线立体角度的变化。

所以本发明具有结构简单、生产方便、灵活有效等特点。可以根据不同需要，生产不同精度、不同判断过程的结构。对于节省成本，提高资源利用率具有重要意义。

Claims (6)

1.一种光角度感应装置，包括中央处理单元、若干光敏元件，其特征在于所述的光敏元件设于一个屏光罩下，光敏元件离屏光罩之间有一定的距离，所述的屏光罩设有若干个通光孔，每个通光孔对应一个光敏元件，相邻通光孔纵切面的中心线具有一个角度差，不同角度的光线可以通过通光孔落于对应不同光敏元件上，光敏元件分别与中央处理单元相连,所述的光敏元件可用于可见光或不可见光。

2.根据权利要求1所述的一种光角度感应装置，其特征在于所述的通光孔均为深孔，假设：

通光孔分别为n₁、n₂、n₃……n_n；

宽分别为b₁、b₂、b₃……b_n；深分别为h₁、h₂、h₃……h_n；

相邻通光孔n₁和n₂、n₃和n_n……n_n-1和n_n纵切面的中心线角度差分别为θ₁、θ₂、θ₃……θ_n，

n₁与水平面的夹角为θ₀，则相邻通光孔的夹角分别为存在如下关系：b₁/h₁≤tanθ₁、b₂/h₂≤tanθ₂、b₃/h₃≤tanθ₃、……b_n/h_n≤tanθ_n。

3.根据权利要求1或2所述的一种光角度感应装置，其特征在于所述的通光孔的横截面为长条形。

4.根据权利要求2所述的一种光角度感应装置，其特征在于所述的屏光罩截面为半圆形，所述的通光孔在该半圆上以相同的角度差均匀分布，其纵切面的中心线分别与其所通过的圆弧切线垂直。

5.根据权利要求3所述的一种光角度感应装置，其特征在于所述的屏光罩截面为半圆形，所述的通光孔在该半圆上以角度差θ均匀分布，其纵切面的中心线分别与其所通过的圆弧切线垂直。

6.根据权利要求1或2所述的一种光角度感应装置，其特征在于所述的光敏元件与通光孔一一对应的设于一个与屏光罩同心的圆弧上。

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