專利名稱：一種隨動雙軸跟蹤的智能傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傳感器，具體涉及一種隨動雙軸跟蹤的智能傳感器，屬于太陽能 應(yīng)用技術(shù)和傳感器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著地球資源的不斷匱乏，太陽能作為一種清潔無污染的能源越來越被人們所重 視，發(fā)展前景非常廣闊，然而它也存在著密度低、間歇性、空間分布不斷變化的問題，這就對 太陽能的收集和利用提出了更高的要求。在太陽能熱利用中，為了得到中高溫?zé)崮?，必須?集熱器從日出到日落跟蹤太陽；在太陽能光發(fā)電中，相同條件下，自動跟蹤發(fā)電設(shè)備要比固 定發(fā)電設(shè)備的發(fā)電量提高35%，成本下降25%，因此在太陽能利用中，進(jìn)行跟蹤是很有必 要的，而跟蹤裝置的精度和性能直接地影響設(shè)備利用太陽能的性能，因此對跟蹤裝置及控 制裝置的研究是一項很有意義的工作?？刂蒲b置一般有閉環(huán)、開環(huán)、混合控制方式，其中閉 環(huán)控制方式和混合控制方式均需使用傳感器來測定入射太陽光線和系統(tǒng)光軸間的偏差，當(dāng) 偏差超過一個閥值時，通過電機驅(qū)動機械部分轉(zhuǎn)動，減小偏差，直到使太陽光線與系統(tǒng)光軸 重新平行，實現(xiàn)對太陽方位角和高度角的跟蹤。跟蹤系統(tǒng)的有效控制很大程度依賴于傳感器，因此，傳感器的可靠性、抗干擾、精 確度涉及整個控制系統(tǒng)的優(yōu)劣。常用的光敏傳感元件有光電池、光敏電阻、光敏管等，一般 是直接接入測量電路，存在安裝不便、精度不高、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一等問題，使用不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種不僅安裝方便，而且精度高、生產(chǎn)成本低的隨動雙軸跟蹤的 智能傳感器。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種隨動雙軸跟蹤的智能傳感器，包 括罩殼和電路控制板，所述電路控制板設(shè)在殼體內(nèi)；所述電路控制板包括電源電路、CPU模 塊、光敏元件陣列、通信模塊和接口模塊，電源電路的輸入端與接口模塊的輸出端電連接， 電源電路的輸出端與CPU模塊的第一輸入端、光敏元件陣列的輸入端和通信模塊的輸入端 電連接，光敏元件陣列的輸出端與CPU模塊的第二輸入端電連接，CPU模塊與通信模塊通信 連接，通信模塊的輸出端與接口模塊的輸入端電連接。所述電路控制板還包括溫度傳感器，溫度傳感器的輸出端與CPU模塊的第三輸入 端電連接，且溫度傳感器的輸入端與電源電路的輸出端電連接。所述電路控制板還包括存儲模塊，存儲模塊與CPU模塊通信連接，且存儲模塊的 輸入端與電源電路的輸出端電連接。所述電路控制板還包括編碼模塊，編碼模塊與CPU模塊通信連接，且編碼模塊的 輸入端與電源電路的輸出端電連接。所述光敏元件陣列包括6個光敏元件，6個光敏元件的輸出端分別與CPU模塊的 第二輸入端中的6個接口電連接，光敏元件為光敏電阻或者為光敏二極管或者為光敏三極管。
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所述罩殼包括透明頂蓋、殼體和底板，殼體上部端口的兩側(cè)分別設(shè)有一個凹口，且 每個凹口內(nèi)分別裝有1個光敏元件e和光敏元件f，殼體上部設(shè)有第一沉孔，下部設(shè)有第二 沉孔，且第一沉孔內(nèi)裝有4個光敏元件a、b、c、d，6個光敏元件a、b、c、d、e、f的感光面均 朝上，電路控制板置于第二沉孔內(nèi)，且底板與殼體的下部端口固定連接。所述溫度傳感器為DS18B20溫度傳感器或者為NTC溫敏電阻或者為PT100溫度傳 感器或者為PT1000溫度傳感器。所述存儲模塊為EEPR0M存儲芯片或者為flash存儲芯片。所述編碼模塊為多位撥碼開關(guān)，多位撥碼開關(guān)與CPU模塊通信連接。所述CPU模塊為ATmegal6L集成芯片，通信模塊為MAX232集成芯片。本發(fā)明所具有的積極效果是由于本發(fā)明包括罩殼和電路控制板，所述電路控制 板設(shè)在殼體內(nèi)；所述電路控制板包括電源電路、CPU模塊、光敏元件陣列、通信模塊和接口 模塊，電源電路的輸入端與接口模塊的輸出端電連接，電源電路的輸出端與CPU模塊的第 一輸入端、光敏元件陣列的輸入端和通信模塊的輸入端電連接，光敏元件陣列的輸出端與 CPU模塊的第二輸入端電連接，CPU模塊與通信模塊通信連接，通信模塊的輸出端與接口模 塊的輸入端電連接，使用時，將跟蹤執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動器的與接口模塊和通信模塊電連接，本 發(fā)明的中心光軸與跟蹤執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動器的跟蹤轉(zhuǎn)軸在同一平面內(nèi)，安裝方便，本發(fā)明的 接口模塊的輸出端輸出入射光線偏差方向信號，將采集到太陽方位角和高度角的信息送至 跟蹤執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動器，實現(xiàn)不同時刻跟蹤太陽方位角和高度角的信息，提高了自動跟蹤 發(fā)電設(shè)備的發(fā)電量。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，生產(chǎn)成本低，精度高，可廣泛應(yīng)用于提高太 陽能利用率的跟蹤控制場合。


圖1為本發(fā)明的一種隨動雙軸跟蹤的智能傳感器的結(jié)構(gòu)原理圖； 圖2是圖1的俯視圖(不包括透明頂蓋)；
圖3為本發(fā)明電路控制板電路原理方框圖； 圖4為本發(fā)明電路控制板原理圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖及給出的實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。如圖1、2、3、4所示，一種隨動雙軸跟蹤的智能傳感器，包括罩殼1和電路控制板2， 所述電路控制板2設(shè)在殼體1內(nèi)；所述電路控制板2包括電源電路2-l、CPU模塊2-2、光敏 元件陣列2-3、通信模塊2-4和接口模塊2-5，電源電路2-1的輸入端與接口模塊2_5的輸 出端電連接，電源電路2-1的輸出端與CPU模塊2-2的第一輸入端、光敏元件陣列2-3的輸 入端和通信模塊2-4的輸入端電連接，光敏元件陣列2-3的輸出端與CPU模塊2-2的第二 輸入端電連接，CPU模塊2-2與通信模塊2-4通信連接，通信模塊2-4的輸出端與接口模塊 2-5的輸入端電連接。如圖3、4所示，為了便于測量環(huán)境溫度，增加溫度參數(shù)，提高太陽方位角和高度角 的精確度，所述電路控制板2還包括溫度傳感器2-6，溫度傳感器2-6的輸出端與CPU模塊 2-2的輸入端電連接，且溫度傳感器2-6的輸入端與電源電路2-1的輸出端電連接，所述溫
4度傳感器2-6為DS18B20溫度傳感器或者為NTC溫敏電阻或者為PT100溫度傳感器或者為 PT1000溫度傳感器。如圖3、4所示，為了便于存儲測量數(shù)據(jù)，分析歷史數(shù)據(jù)，所述電路控制板2還包括 存儲模塊2-7，存儲模塊2-7與CPU模塊2-2通信連接，且存儲模塊2_7的輸入端與電源電 路2-1的輸出端電連接，所述存儲模塊2-7為EEPR0M存儲芯片或者為flash存儲芯片。如圖3、4所示，為了使得本發(fā)明通信更靈活，便于識別信號來源，所述電路控制板 2還包括編碼模塊2-8，編碼模塊2-8與CPU模塊2-2通信連接，且編碼模塊2_8的輸入端 與電源電路2-1的輸出端電連接，所述編碼模塊2-8為多位撥碼開關(guān)，多位撥碼開關(guān)與CPU 模塊2-2通信連接。如圖3、4所示，所述光敏元件陣列2-3包括6個光敏元件，6個光敏元件的輸出端 分別與CPU模塊2-2的第二輸入端中的6個接口電連接，光敏元件為光敏電阻或者為光敏
二極管或者為光敏三極管。如圖1所示，為了便于安裝電路控制板2在罩殼1內(nèi)，所述罩殼1包括透明頂蓋 1-1、殼體1-2和底板1-3，殼體1-2上部端口的兩側(cè)分別設(shè)有一個凹口 1-2-1，且每個凹口
1-2-1內(nèi)分別裝有1個光敏元件e和光敏元件f，殼體1-2上部設(shè)有第一沉孔1-2-2，下部設(shè) 有第二沉孔1-2-3，且第一沉孔1-2-2內(nèi)裝有4個光敏元件a、b、c、d，6個光敏元件a、b、c、 d、e、f的感光面均朝上，電路控制板2置于第二沉孔1-2-3內(nèi)，且底板1-3與殼體1-2的下 部端口固定連接。其中，分別裝在殼體1-2上部端口的兩側(cè)凹口 1-2-1內(nèi)的光敏元件e和 f為光源方位角大幅偏差檢測的光敏元件，裝在第一沉孔1-2-2內(nèi)中間兩個并排光敏元件a 和b為該方位角精確檢測的光敏元件，兩個并排光敏元件a和b兩側(cè)的光敏元件c和d為 光源仰角檢測的光敏元件。本發(fā)明所述CPU模塊2-2為ATmegal6L集成芯片，通信模塊2-4為MAX232集成芯 片。本發(fā)明工作原理過程將本發(fā)明安裝在跟蹤機構(gòu)上，使得殼體1-2上部端口平行 于太陽能器件的工作面，使得跟蹤機構(gòu)的方位角跟蹤軸與4個光敏元件a和b以及兩個凹 口 1-2-1的光敏元件e和f 方向垂直，使得仰角跟蹤軸與光敏元件c和d方向垂直，接口模 塊2-5和通信模塊2-4的輸出端與跟蹤執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動器電連接，當(dāng)太陽光線照射到傳感 器上時，由于6個光敏元件安放的角度不同，照在6個光敏元件上的光強不同，6個光敏元 件感應(yīng)不同量值的模擬信號送至CPU模塊2-2進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換和處理，CPU模塊2-2處理計 算出太陽光線與傳感器中線有夾角，即太陽此刻的方位角，CPU模塊2-2將處理后得到的轉(zhuǎn) 換信號送至通信模塊2-4和接口模塊2-5輸出送至跟蹤執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動器，同時，CPU模塊
2-2將數(shù)據(jù)存儲到存儲模塊2-7中，溫度傳感器2-6輸出的溫度信號和編碼模塊2-8輸出 的碼值送至CPU模塊2-2處理得到溫度數(shù)據(jù)和編碼數(shù)據(jù)，將測量的溫度數(shù)據(jù)和編碼數(shù)據(jù)通 過CPU模塊2-2輸出給通信模塊2-4輸出，最終送至跟蹤執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動器或者輸出存儲 到存儲模塊2-7，便于分析歷史數(shù)據(jù)，實現(xiàn)雙軸跟蹤，提高太陽能的利用率。
權(quán)利要求
一種隨動雙軸跟蹤的智能傳感器，其特征在于a、包括罩殼(1)和電路控制板(2)，所述電路控制板(2)設(shè)在殼體(1)內(nèi)；b、所述電路控制板(2)包括電源電路(2 1)、CPU模塊(2 2)、光敏元件陣列(2 3)、通信模塊(2 4)和接口模塊(2 5)，電源電路(2 1)的輸入端與接口模塊(2 5)的輸出端電連接，電源電路(2 1)的輸出端與CPU模塊(2 2)的第一輸入端、光敏元件陣列(2 3)的輸入端和通信模塊(2 4)的輸入端電連接，光敏元件陣列(2 3)的輸出端與CPU模塊(2 2)的第二輸入端電連接，CPU模塊(2 2)與通信模塊(2 4)通信連接，通信模塊(2 4)的輸出端與接口模塊(2 5)的輸入端電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨動雙軸跟蹤的智能傳感器，其特征在于所述電路控制板 (2)還包括溫度傳感器(2-6)，溫度傳感器(2-6)的輸出端與CPU模塊(2-2)的第三輸入端 電連接，且溫度傳感器(2-6)的輸入端與電源電路(2-1)的輸出端電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨動雙軸跟蹤的智能傳感器，其特征在于所述電路控制板 (2 )還包括存儲模塊(2-7 )，存儲模塊(2-7 )與CPU模塊(2-2 )通信連接，且存儲模塊(2_7 ) 的輸入端與電源電路(2-1)的輸出端電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨動雙軸跟蹤的智能傳感器，其特征在于所述電路控制板 (2 )還包括編碼模塊(2-8 )，編碼模塊(2-8 )與CPU模塊(2-2 )通信連接，且編碼模塊(2-8 ) 的輸入端與電源電路(2-1)的輸出端電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨動雙軸跟蹤的智能傳感器，其特征在于所述光敏元件陣 列(2-3)包括6個光敏元件，6個光敏元件的輸出端分別與CPU模塊(2-2)的第二輸入端中 的6個接口電連接，光敏元件為光敏電阻或者為光敏二極管或者為光敏三極管。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的隨動雙軸跟蹤的智能傳感器，其特征在于所述罩殼(1)包 括透明頂蓋(1-1)、殼體(1-2)和底板(1-3)，殼體(1-2)上部端口的兩側(cè)分別設(shè)有一個凹口 (1-2-1),且每個凹口( 1-2-1)內(nèi)分別裝有1個光敏元件e和光敏元件f，殼體(1-2)上部設(shè) 有第一沉孔(1-2-2)，下部設(shè)有第二沉孔(1-2-3)，且第一沉孔(1-2-2)內(nèi)裝有4個光敏元 件a、b、c、d，6個光敏元件a、b、c、d、e、f的感光面均朝上，電路控制板(2)置于第二沉孔 (1-2-3)內(nèi)，且底板(1-3)與殼體(1-2)的下部端口固定連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隨動雙軸跟蹤的智能傳感器，其特征在于所述溫度傳感器 (2-6)為DS18B20溫度傳感器或者為NTC溫敏電阻或者為PT100溫度傳感器或者為PT1000 溫度傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的隨動雙軸跟蹤的智能傳感器，其特征在于所述存儲模塊 (2-7)為EEPR0M存儲芯片或者為flash存儲芯片。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的隨動雙軸跟蹤的智能傳感器，其特征在于所述編碼模塊 (2-8)為多位撥碼開關(guān)，多位撥碼開關(guān)與CPU模塊(2-2)通信連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨動雙軸跟蹤的智能傳感器，其特征在于所述CPU模塊 (2-2)為ATmegal6集成芯片，通信模塊(2-4)為MAX232集成芯片。
全文摘要
本發(fā)明公開一種隨動雙軸跟蹤的智能傳感器，包括罩殼和電路控制板，所述電路控制板設(shè)在殼體內(nèi)；所述電路控制板包括電源電路、CPU模塊、光敏元件陣列、通信模塊和接口模塊，電源電路的輸入端與接口模塊的輸出端電連接，電源電路的輸出端與CPU模塊的第一輸入端、光敏元件陣列的輸入端和通信模塊的輸入端電連接，光敏元件陣列的輸出端與CPU模塊的第二輸入端電連接，CPU模塊與通信模塊通信連接，通信模塊的輸出端與接口模塊的輸入端電連接。本發(fā)明不僅安裝方便，而且精度高、生產(chǎn)成本低。
文檔編號G05D3/00GK101976082SQ20101053847
公開日2011年2月16日 申請日期2010年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月10日
發(fā)明者宋加才, 尹海峰, 沈金榮, 肖磊, 邱婷婷 申請人:河海大學(xué)常州校區(qū)