專利名稱：光電太陽位置傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型的光電太陽位置傳感器屬于太陽能領(lǐng)域。
2、背景技術(shù)現(xiàn)有的太陽位置傳感器由于大多技術(shù)不成熟，沒有普及的或商業(yè)化的產(chǎn)品應(yīng)市。目前公開的幾種技術(shù)主要有配有相應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的四像限光電傳感器，其探測靈敏度高但有效探測太陽角度范圍小，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；采用太陽能電池做探測器元件的光電傳感器，其捕捉太陽角度范圍大但探測靈敏度和精確度低，成本高。上述兩種傳感器的性能和長處難以兼顧，缺陷難以避免。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種兼具探測和捕捉太陽位置角度范圍大，探測靈敏度、精確度高的光電太陽位置傳感器。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的將一空腔塑料圓柱一端封閉一端開孔作為光電太陽位置傳感器的絕緣底座，開孔處裝設(shè)水平的絕緣平板作為電路板，其布設(shè)電路的一面向下。環(huán)開孔的圓柱周邊上裝設(shè)有透光半球形罩，罩在電路板向上的一面上，該面上至少設(shè)置兩組聚光型紅外發(fā)射管，每組至少由一只聚光型紅外發(fā)射管組成，每個紅外發(fā)射管的聚光中心軸線與電路板基準(zhǔn)平面幾何中垂線組成一個不為0°、90°、180°的夾角，與電路板基準(zhǔn)平面中垂線互為鏡像的兩組聚光型紅外發(fā)射管組成對太陽相對方位角或俯仰角的探測，用以探測太陽方位角的聚光型紅外發(fā)射管聚光中心軸線在電路板基準(zhǔn)平面上的投影，與探測太陽俯仰角的聚光型紅外發(fā)射管聚光中心軸線在電路板基準(zhǔn)平面上的投影相互垂直，且同一組紅外發(fā)射管的聚光中心軸線在電路板平面上的投影重合或平行。當(dāng)陽光射線照射到聚光型紅外發(fā)射管的PN結(jié)上時，PN結(jié)產(chǎn)生光生電動勢，在外接負(fù)載電阻上產(chǎn)生光電流，在負(fù)載電阻足夠小時，其光電流與照射到PN結(jié)上的光通量成正比，當(dāng)光強(qiáng)不變時，光通量和光電流與陽光射線和聚光型紅外發(fā)射管聚光中心軸線的夾角具有強(qiáng)的相關(guān)關(guān)系，陽光射線與軸線平行時，光電流最大，夾角越大，光電流就越小。聚光型紅外發(fā)射管因其存在一鑄模透鏡，因而對入射光線夾角的變化非常敏感，而反射或散射光線通過透鏡后不能照射到PN結(jié)上，因而對傳感器工作無影響，光電流信號經(jīng)過電流電壓信號的轉(zhuǎn)換、放大后輸出，因而本光電太陽位置傳感器能輸出一個對太陽相對位置非常敏感的差動電壓輸出信號。為了增大傳感器有效捕捉太陽的角度范圍，本實(shí)用新型采用在同一組設(shè)置多個與電路板基準(zhǔn)平面中垂線不同夾角的聚光型紅外發(fā)射管，且夾角最小的發(fā)射管用以精確定位，而夾角大的發(fā)射管用于太陽位置的捕捉，同一組中的幾只聚光型紅外發(fā)射管并聯(lián)連接或連接成加法運(yùn)算電路，用以精確給太陽定位的聚光型紅外發(fā)射管可提高對入射光線角度的敏感性。用以捕捉太陽角度的聚光型紅外發(fā)射管采用聚光倍率低的管子以增大有效捕捉太陽的角度范圍。
由于采用上述方案，本傳感器捕捉太陽角度范圍大且探測靈敏度和精確度高，受地面、云層邊緣反射和散射光線的影響很小，結(jié)構(gòu)簡單成本低。可應(yīng)用于各類太陽自動跟蹤裝置中，大大提高太陽能裝置的轉(zhuǎn)換效率。


本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下的附圖和實(shí)施例給出圖1是光電太陽位置傳感器俯視示意圖圖2是光電太陽位置傳感器A-A剖面示意圖圖3是光電太陽位置傳感器電路原理圖具體實(shí)施方式
圖例1、電路板2、電路板基準(zhǔn)平面幾何中垂線3、半球形罩4、紅外發(fā)射管5、底座圖2中元器件D11、D12、D21、D22、D31、D32、D41、D42-IR031型聚光型紅外發(fā)射管Rd-100K短路電阻Rf-100K反饋電阻R-100K電阻A1、A2、A3、A4-LM324N運(yùn)算放大器實(shí)施例如圖1-2所示，將一空腔塑料圓柱一端封閉一端開孔作為光電太陽位置傳感器的絕緣底座5，開孔處裝設(shè)水平的絕緣平板作為電路板1，其布設(shè)電路的一面向下。環(huán)開孔的圓柱周邊上裝設(shè)有透光半球形罩3，罩在電路板1向上的一面上，該面上至少設(shè)置兩組聚光型紅外發(fā)射管4，每組至少由一只聚光型紅外發(fā)射管4組成，每個紅外發(fā)射管4的聚光中心軸線與電路板1基準(zhǔn)平面幾何中垂線組成一個不為0°、90°、180°的夾角，與電路板1基準(zhǔn)平面中垂線互為鏡像的兩組聚光型紅外發(fā)射管4組成對太陽相對方位角或俯仰角的探測，用以探測方位角的聚光型紅外發(fā)射管4聚光中心軸線在電路板1基準(zhǔn)平面上的投影，與探測俯仰角的聚光型紅外發(fā)射管4聚光中心軸線在電路板1基準(zhǔn)平面上的投影相互垂直，且同一組紅外發(fā)射管4的聚光中心軸線在電路板1平面上的投影重合或平行。如圖3所示，以一組紅外發(fā)射管4即D11、D12為例，當(dāng)陽光射線照射其上時，該二管產(chǎn)生電動勢Ud1、Ud2，在短路電阻Rd中產(chǎn)生光電流Id1、Id2，當(dāng)短路電阻Rd足夠小時，光電流Id的大小與紅外發(fā)射管4的聚光中心軸線和陽光射線的夾角成強(qiáng)相關(guān)關(guān)系，夾角越小，光電流越大，D11、D12與運(yùn)算放大器A1組成加法電路及電流電壓的轉(zhuǎn)換電路，其輸出電壓信號和D11、D12光電流之和成正比。同一組各聚光型紅外發(fā)射管4以并聯(lián)或光電流的算術(shù)相加形式聯(lián)接，而用以探測太陽方位角或俯仰角的兩組聚光型紅外發(fā)射管4之間以電壓差動或減法運(yùn)算電路方式電路聯(lián)接。
聚光型紅外發(fā)射管4應(yīng)與電路板1基準(zhǔn)平面中垂線對稱進(jìn)行布設(shè)安裝，并每組發(fā)射管應(yīng)選擇相同的電路參數(shù)，這樣光電太陽位置傳感器輸出信號電壓達(dá)到平衡或相等時，陽光射線正好垂直于電路板1的基準(zhǔn)平面。聚光型紅外發(fā)射管4亦可采用發(fā)光二極管或聚光型光電二極管。
權(quán)利要求1.一種光電太陽位置傳感器，其特征在于傳感器絕緣底座為一端封閉一端開孔的空腔圓柱，開孔處裝設(shè)水平的電路板，其布設(shè)電路的一面向下，環(huán)開孔的圓柱周邊上裝設(shè)有透光半球形罩，罩在電路板向上的一面上，該面上至少設(shè)置兩組聚光型紅外發(fā)射管，每組至少由一只聚光型紅外發(fā)射管組成，每個紅外發(fā)射管的聚光中心軸線與電路板基準(zhǔn)平面幾何中垂線組成一個不為0°、90°、180°的夾角，用以探測太陽方位角的聚光型紅外發(fā)射管聚光中心軸線在電路板基準(zhǔn)平面上的投影，與探測太陽俯仰角的聚光型紅外發(fā)射管聚光中心軸線在電路板基準(zhǔn)平面上的投影相互垂直，且同一組紅外發(fā)射管的聚光中心軸線在電路板平面上的投影重合或平行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電太陽位置傳感器，其特征是同一組各聚光型紅外發(fā)射管以并聯(lián)或光電流的算術(shù)相加形式聯(lián)接，而用以探測太陽方位角或俯仰角的兩組聚光型紅外發(fā)射管之間以電壓差動或減法運(yùn)算電路方式電路聯(lián)接。
專利摘要本實(shí)用新型的光電太陽位置傳感器屬于太陽能領(lǐng)域。傳感器絕緣底座為一端封閉一端開孔的空腔圓柱，開孔處裝設(shè)水平電路板，其布設(shè)電路的一面向下。環(huán)開孔的圓柱周邊上裝設(shè)有透光半球形罩，罩在電路板向上的一面上，該面上至少設(shè)置兩組聚光型紅外發(fā)射管，每組至少由一只發(fā)射管組成，每個發(fā)射管的聚光中心軸線與電路板基準(zhǔn)平面幾何中垂線組成一個不為0°、90°、180°的夾角。用以探測太陽方位角的發(fā)射管聚光中心軸線在電路板基準(zhǔn)平面上的投影，與探測太陽俯仰角的發(fā)射管聚光中心軸線在電路板基準(zhǔn)平面上的投影相互垂直，且同一組發(fā)射管的聚光中心軸線在電路板平面上的投影重合或平行。本傳感器捕捉太陽角度范圍大且探測靈敏度和精確度高，受反射和散射光線的影響小。
文檔編號G01C1/00GK2835950SQ20052013245
公開日2006年11月8日 申請日期2005年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月14日
發(fā)明者賈殿友 申請人:賈殿友