CN101546969A - 全天候特定光源光度感应跟踪传感器 - Google Patents

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CN101546969A CN200810035339A CN200810035339A CN101546969A CN 101546969 A CN101546969 A CN 101546969A CN 200810035339 A CN200810035339 A CN 200810035339A CN 200810035339 A CN200810035339 A CN 200810035339A CN 101546969 A CN101546969 A CN 101546969A
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甘聪军
王晓路
汪新海
谢屹
曾志
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Shanghai Guangyuan New Energy Technology Co Ltd
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Abstract

一种全天候特定光源光度感应跟踪传感器，属于太阳能应用技术领域。全天候特定光源光度感应跟踪传感器，包括：由滤波片、光电三极管、光电三极管基座所构成的传感器探头；以及传感器电路。光电三极管是向内成一定角度安装在光电三极管基座上的；滤光片安装在光电三极管基座上。两个光电三极管的受光面的光通量之差反映了传感器探头与入射光线的角度关系，其电信号经过传感器电路的进一步处理变为伺服信号，驱动伺服机构。当且仅当两个向内成一定角度安装的光电三极管的受光面的光通量一样的时候，它们所能通过的电流才会相等，此时传感器是对准光源的。本发明结构简单、性能可靠、可全天候工作、高精度、易调节、便于大批量生产。

Description

全天候特定光源光度感应跟踪传感器
技术领域
本发明涉及一种跟踪光源的传感器，特别涉及一种全天候特定光源光度感应跟踪传感器。属于太阳能应用技术领域。
背景技术
在太阳能领域，提高太阳能利用效率的重要手段就是实现对太阳的跟踪。对太阳的跟踪方式目前有人工跟踪、定时跟踪和实时跟踪三种。其中人工跟踪不适合大规模应用；定时跟踪对伺服机构和定时装置的精度要求很高；实时光电跟踪是成本较低的比较理想的跟踪方式。
经对现有技术的文献检索发现，申请号“200510110508.8”，名称为“太阳自动跟踪器”的专利提出，利用成一定角度安放的硅光电池的电势差驱动伺服电路，以实现对太阳定位的发明。这种方式有几个不足：第一，硅光电池条不易标准化制备，两片形状相同的硅光电池条，在相同光照下的电压很难保持一致，因此以硅光电池为感应元件的传感器很难校准，批量化生产难以保持稳定的质量。第二，硅光电池作为感应元件对于光度变化的反应不够灵敏，信号需经过放大才可以实现较高精度的跟踪。第三，向外侧成角度安放的硅光电池条，会受到较多的杂散光干扰。第四，不具备识别光源的能力。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种结构简单、性能可靠、可全天候工作、高精度、易调节、便于大批量生产的光电实时跟踪传感器。
本发明是通过如下技术方案实现的，本发明包括：两个光电三极管、一个光电三极管基座、一片滤光片、两个集成运放电路、两个电位器、一个直流电源。两个光电三极管固定在光电三极管基座上，向内成一定角度，这样，当且仅当入射光线和两个光电三极管所成角度一样的时候，两个光电三极管的受光强度才会一样。滤光片安装在光电三极管基座上，只允许特定波长的光线入射。两个光电三极管、两个电位器和直流电源分别组成两个放大电路，将入射的光信号放大，形成两个信号。两个信号经比较器比较，输出正转或反转信号。
以下是本发明的工作过程，被跟踪的光源的发射光线经滤波片过滤之后仅留下其特定波长的光线。这种经过滤的特定波长的光线照到两个向内成一定角度安装的光电三极管上。光电三极管是对光度极为敏感的半导体器件，光电三极管所能通过的电流与其受光面的光通量成正比。这样，当且仅当两个向内成一定角度安装的光电三极管的受光面的光通量一样的时候，它们所能通过的电流才会相等，此时传感器是对准光源的。当传感器不对准光源的时候，两个光电三极管和入射光线所成的角度不同，因此受光面的光通量不同，即其所能通过的电流不同。通过两个光电三极管其所能通过的电流之间的大小关系，即可确定需要正转或者反转才可对准光源。两个光电三极管、两个电位器和直流电源分别组成两个放大电路，可以输出两个电压信号，这两个电压信号的大小由两个光电三极管所能通过的电流决定，即由两个光电三极管和入射光线所成的角度决定。这两个电压信号输入两个比较器，以输出正转或反转信号。可以通过分别调节电位器对两个信号相对强弱进行校准；亦可同时调节两个电位器以调节传感器灵敏度。
本发明有七个明显优点：(1)只对特定的光源做出反应，抗干扰能力强。(2)非常灵敏，对光源定位精准。(3)灵敏度可调节。(4)校准方便。(5)使用标准化半导体器件，即光电三极管，成本低廉，性能可靠，便于大批量生产。(6)本传感器属于自反馈系统，受伺服机构精度影响小，可以使用低成本的普通直流马达作为伺服驱动器。(7)全天候工作，既可以在直射阳光下实现自动跟踪，又不需要直射阳光所形成的阴影，在阴天、多云等散射光线的条件亦可实现跟踪。
附图说明
图1传感器探头示意图
图2传感器电路图
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本发明全天候特定光源光度感应跟踪传感器探头包括滤波片1，光电三极管2、3，光电三极管基座4。光电三极管2、3是向内成一定角度安装在光电三极管基座4上的；滤光片1安装在光电三极管基座4上。图1左上角标有本发明传感器示意图对应的X轴，Y轴，Z轴组成的空间直角坐标系，探头可以安装在需要绕Z轴转动的装置上，为相应的伺服机构提供驱动信号。需要被跟踪的光源，例如太阳的，发出的光线经过滤光片1过滤照射在光电三极管2、3上。在传感器没有正对光源的情况下入射光线与光电三极管2、3分别成不同的角度，而使光电三极管2、3的受光面通过的光通量不同。由于光电三极管非常敏感，可以感知微弱光通量，因此阴天或多云的散射光照的状态亦可以侦测到入射光线的方向的微弱不同。
如图2所示，PT928甲和PT928乙分别为光电三极管2、3，R1和R2为电位器，LM358P甲单元和LM358P乙单元是一个DIP8封装的LM358P集成运放芯片上的两个集成运放单元，DC为直流电源，L、R为传感器信号输出端。电位器R1、R2的指针的电势受到PT928甲和PT928乙的受光面光通量影响。当光电三极管2的受光面光通量比光电三极管3的受光面光通量大的时候，PT928甲所通过的电流比PT928乙所通过的电流大，电位器R1指针的电势比电位器R2指针的电势高，集成运放单元LM358P乙单元所连接的传感器信号输出端R为高电平逆时针旋转信号，而集成运放单元LM358P甲单元所连接的传感器信号输出端L为低电平。反之当光电三极管3的受光面光通量比光电三极管2的受光面光通量大的时候，输出端R为低电平，输出端L为高电平，输出顺时针旋转信号。当传感器探头正对光源的时候，当光电三极管2的受光面光通量和光电三极管3的受光面光通量相等，电位器R1指针的电势和电位器R1指针的电势相等，集成运放单元LM358P甲单元和集成运放单元LM358P乙单元两输入端的电压相等，信号输出端L和信号输出端R都为低电平，传感器不输出信号。

Claims (3)

1.全天候特定光源光度感应跟踪传感器，包括：由滤波片1，光电三极管2、3，光电三极管基座4所构成的传感器探头；以及传感器电路。光电三极管2、3是向内成一定角度安装在光电三极管基座4上的；滤光片1安装在光电三极管基座4上。光电三极管2、3的受光面的光通量之差反映了传感器探头与入射光线的角度关系，其电信号经过传感器电路的进一步处理变为伺服信号，驱动伺服机构。
2.根据权利要求1所述的全天候特定光源光度感应跟踪传感器，其特征是，所述的滤光片可以是针对任何一种光源的特征波长定制的。
3.根据权利要求1所述的全天候特定光源光度感应跟踪传感器，其特征是，所述的传感器电路可以是模拟的也可以是数字的。
CN200810035339A 2008-03-28 2008-03-28 全天候特定光源光度感应跟踪传感器 Pending CN101546969A (zh)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103575385A (zh) * 2012-07-25 2014-02-12 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种太阳光四方位光线测量传感器
CN107291108A (zh) * 2017-08-24 2017-10-24 湖南科技大学 三棱台光电式太阳位置跟踪传感器及太阳位置跟踪方法

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