CN202472430U - 精密太阳跟踪传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种精密太阳跟踪传感器，其结构是壳体的顶部为正四棱台顶，在所述正四棱台顶的四个斜侧面上分别装有环境光传感器，在所述正四棱台顶的顶面中心开有进光孔，在所述壳体的内部设有进光筒，所述进光筒的上端与壳体顶面相接，在所述进光筒的下端装有四象限光电传感器，所述正四棱台顶的棱边延长线与所述四象限光电传感器的X、Y轴的轴线相交，在所述壳体的外部套接有遮光罩。本实用新型跟踪范围大，跟踪精度高，结果紧凑，使用方便。

Description

精密太阳跟踪传感器

技术领域

本实用新型涉及一种角度传感器件，具体地说是一种精密太阳跟踪传感器。

背景技术

太阳跟踪传感器发展到今天，主要有几种方式，第一是纯机械的方式，通过太阳能加热气体等来做功，在带动机械部件随太阳转动。这种方式结构简单，不需要电能，方便在偏远地方应用，但是精度低，反应慢，所以很少用。第二种是利用太阳运动规律，根据时间和当地位置，计算出太阳位置，采用的一种定时跟踪。这种跟踪不用传感器，没用反馈，不能形成闭环控制，当出现偏差时不易及时发现。第三种，也是常用的一种，就是光电传感器，即将太阳照射的能量，变成电流信号，再对其进行处理，计算出偏差量后进行调整。这种传感器的控制精度相对较高，价格适中，所以被广泛采用。但是，现有光电传感器在跟踪范围和跟踪精度等方面还不能同时达到要求，影响了光电跟踪技术的发展。

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供一种精密太阳跟踪传感器，以解决现有太阳位置传感器精度低和跟踪范围小的问题。

本实用新型是这样实现的：一种精密太阳跟踪传感器，壳体的顶部为正四棱台顶，在所述正四棱台顶的四个斜侧面上分别装有环境光传感器，在所述正四棱台顶的顶面中心开有进光孔，在所述壳体的内部设有进光筒，所述进光筒的上端与壳体顶面相接，在所述进光筒的下端装有四象限光电传感器，所述进光孔的中心与所述四象限光电传感器的原点均位于所述进光筒的轴心线上，所述正四棱台顶的棱边延长线与所述四象限光电传感器的X、Y轴的轴线相交，在所述壳体的外部套接有遮光罩。

所述遮光罩的上沿高于所述正四棱台顶的顶面高度。

在所述壳体内装有信号处理线路板，所述环境光传感器和所述四象限光电传感器均与所述信号处理线路板电连接。

所述正四棱台顶的四个斜侧面的倾角为45°。

本实用新型利用四象限光电传感器进行精密跟踪，以四个环境光传感器作为辅助的开环跟踪，依克服四象限光电传感器跟踪限范围小的缺陷，由此使得太阳跟踪传感器实现了开环控制和闭环控制相结合，跟踪范围增大，跟踪精度提高。

本实用新型通过进光筒和遮光罩的设置，能够有效排除其它杂光干扰，并能够把跟踪精度提高到0.02度以上，使得太阳跟踪传感器得以在太阳光照明系统这类有高跟踪精度要求的领域有了更好的应用；信号处理线路板装在壳体内，使得太阳跟踪传感器的结构紧凑，使用方便。 

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1所示精密太阳跟踪传感器的俯视图。

图3是本实用新型的工作原理示意图。

图中：1、进光孔，2、正四棱台顶，3、遮光罩，4、进光筒，5、四象限光电传感器，6、信号处理线路板，7、壳体，8、四棱台的棱边，9、环境光传感器。

具体实施方式

如图1—图3所示，壳体7为传感器安装座，其结构呈圆筒状，顶部为正四棱台顶2，正四棱台顶2的四个斜侧面的倾角为45°，在正四棱台顶2的四个斜侧面上的正中位置分别装有环境光传感器9，在正四棱台顶2的顶面中心开有进光孔1。在壳体7的内部设有进光筒4，进光筒4的上端与壳体顶面的正四棱台顶2相接，在进光筒4的下端口装有四象限光电传感器5。进光孔1的中心和四象限光电传感器5的原点均位于进光筒4的轴心线上，壳体的正四棱台顶2的棱边延长线与四象限光电传感器5的X、Y轴的轴线相交。

在壳体7的外部套接有遮光罩3，遮光罩3的上沿高于正四棱台顶2的顶面高度。

在壳体7内装有信号处理线路板6，环境光传感器9和四象限光电传感器5均与信号处理线路板6电连接。

安装时，四象限光电传感器5的X轴线对应于自然界的东西方向，Y轴线对应于南北方向（图3）。4个环境光传感器9安装在壳体7的正四棱台顶2的四个斜侧面上，安装面与太阳跟踪传感器的安装方向成45°，这样，只有在太阳直射到本太阳跟踪传感器时，4个环境光传感器9的电流输出值才相同。当太阳发生偏移时，4个环境光传感器9的电流输出值就不对称，从而判定出太阳的偏移方向。遮光罩3把周围的漫反射光线挡住，使4个环境光传感器9接收到的光线是主要来自前方的光线，避免因为上、下漫反射造成跟踪偏差。由于4个环境光传感器9存在一致性差异和安装上的差别，所以，这种跟踪精度不是很高，故被称为“粗跟踪”。

在粗跟踪确定大致方位后，再利用四象限光电传感器5进行精密跟踪。四象限光电传感器5的跟踪原理如图1、图3所示，阳光通过壳体7顶部的进光口1入射，照射在位于进光筒4底部的四象限光电传感器5上。根据光斑在四个象限的强弱，反映出四个象限的输出电流大小的不同；再经过信号处理线路板6中的和差电路和归一化处理后，得到光斑在X、Y轴方向的偏移量。这个偏移量与进光筒的高度决定了太阳跟踪传感器的跟踪精度，当进光筒4的高度在3cm左右时，跟踪精度能达到0.01度。

由于四象限光电传感器的跟踪精度高，所以作为太阳跟踪传感器的精密跟踪部分，但是它的跟踪范围窄，所以要用粗跟踪和开环控制来满足要求。本实用新型的整个控制可由单片机来完成。

本实用新型可以控制步进电机进行太阳跟踪，用数字脉冲技术来进行开环跟踪控制，这样，在太阳光线比较微弱时也仍可进行有效的太阳跟踪。

Claims (4)

1.一种精密太阳跟踪传感器，其特征是，壳体（7）的顶部为正四棱台顶（2），在所述正四棱台顶（2）的四个斜侧面上分别装有环境光传感器（9），在所述正四棱台顶（2）的顶面中心开有进光孔（1），在所述壳体（7）的内部设有进光筒（4），所述进光筒（4）的上端与壳体顶面相接，在所述进光筒（4）的下端装有四象限光电传感器（5），所述进光孔（1）的中心与所述四象限光电传感器（5）的原点均位于所述进光筒（4）的轴心线上，所述正四棱台顶（2）的棱边延长线与所述四象限光电传感器（5）的X、Y轴的轴线相交，在所述壳体（7）的外部套接有遮光罩（3）。

2.根据权利要求1所述的精密太阳跟踪传感器，其特征是，所述遮光罩（3）的上沿高于所述正四棱台顶（2）的顶面高度。

3.根据权利要求1或2所述的精密太阳跟踪传感器，其特征是，在所述壳体（7）内装有信号处理线路板（6），所述环境光传感器（9）和所述四象限光电传感器（5）均与所述信号处理线路板（6）电连接。

4.根据权利要求1所述的精密太阳跟踪传感器，其特征是，所述正四棱台顶（2）的四个斜侧面的倾角为45°。

Images