一種光敏太陽(yáng)定位傳感器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種光敏太陽(yáng)定位傳感器,包括第一定位傳感器和第二定位傳感器,兩個(gè)定位傳感器底部平行,側(cè)壁平行,所述的第一定位傳感器包括第一鏡筒、凸透鏡、蓋板、光敏二極管陣列、平面反光鏡;所述的鏡筒為圓柱形結(jié)構(gòu),鏡筒的上底面開(kāi)有一個(gè)圓孔,圓孔上設(shè)有蓋板,蓋板上開(kāi)有多個(gè)通光孔,蓋板上側(cè)設(shè)有凸透鏡,所述的第二定位傳感器包括鏡筒、凸透鏡、蓋板和光敏二極管陣列,鏡筒的上底面開(kāi)有圓孔,圓孔上設(shè)有蓋板,蓋板上開(kāi)有多個(gè)通光孔,蓋板上側(cè)設(shè)有凸透鏡,鏡筒的下底面設(shè)有圓形光敏二極管陣列,本發(fā)明使太陽(yáng)方位定位傳感器的尺寸縮小,并且精度進(jìn)一步提高,且不會(huì)導(dǎo)致光敏陣列誤動(dòng)作,進(jìn)一步提高了定位精度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種光敏太陽(yáng)定位傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光敏太陽(yáng)定位傳感器,具體涉及一種光敏太陽(yáng)定位傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能作為一種清潔無(wú)污染的能源,而且取之不盡,用之不竭。但是,至今人們對(duì)太陽(yáng)能的利用還是很有限,包括太陽(yáng)能電池,太陽(yáng)能照明等一系列應(yīng)用,還都處在初級(jí)階段,而且有很多問(wèn)題需要解決,光導(dǎo)照明系統(tǒng)是一種為直接利用太陽(yáng)能而開(kāi)發(fā)出來(lái)的系統(tǒng)。目前該系統(tǒng)有兩種實(shí)現(xiàn)形式:光導(dǎo)管和光纖光導(dǎo),這兩種實(shí)現(xiàn)方式都需要定位精確的太陽(yáng)方位傳感器來(lái)引導(dǎo)整個(gè)系統(tǒng)正常工作,如果離開(kāi)了高精度的太陽(yáng)能定位傳感器,光導(dǎo)照明系統(tǒng)以及太陽(yáng)能發(fā)電就會(huì)受到很大影響,甚至無(wú)法正常工作。
[0003]現(xiàn)在有些研究者應(yīng)用全球定位系統(tǒng)來(lái)完成對(duì)太陽(yáng)的跟蹤,確定太陽(yáng)的方位,但是太陽(yáng)光通過(guò)大氣時(shí)會(huì)發(fā)生折射,而且由于信號(hào)的長(zhǎng)距離傳輸,時(shí)域內(nèi)會(huì)導(dǎo)致延遲,這對(duì)于精確的測(cè)量是極為不利的。而且根據(jù)相對(duì)論觀點(diǎn),太陽(yáng)光線(xiàn)經(jīng)過(guò)地球上空會(huì)發(fā)生彎曲。同時(shí)也會(huì)由于氣候的原因?qū)е麓髿夥植疾痪鶆?,局部?huì)發(fā)生多次折射,會(huì)進(jìn)一步增大誤差,以至于用全球定位系統(tǒng)會(huì)帶來(lái)很大的誤差。[0004]最可靠的方法就是在采光點(diǎn)附近監(jiān)測(cè)太陽(yáng)的運(yùn)行方位,這樣一些誤差就可以消除。而這一類(lèi)的太陽(yáng)能定位系統(tǒng)有的因?yàn)轶w型太大,很難推廣到各個(gè)應(yīng)用。有的因?yàn)槎ㄎ痪炔桓撸荒艽罅科占笆褂?,只能用在特定系統(tǒng)上,這就限制了太陽(yáng)能的使用與太陽(yáng)能發(fā)電照明設(shè)備的推廣。本文旨在改進(jìn)一種太陽(yáng)能定位傳感器,不僅實(shí)現(xiàn)小型化,而且能夠?qū)μ?yáng)的跟蹤更加精確,滿(mǎn)足現(xiàn)有太陽(yáng)能定位的精度要求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,利用光學(xué)以及電子學(xué)原理,提出了一種光敏太陽(yáng)定位傳感器。
[0006]本發(fā)明一種光敏太陽(yáng)定位傳感器,包括第一定位傳感器和第二定位傳感器,兩個(gè)定位傳感器底部平行,側(cè)壁平行,所述的第一定位傳感器包括第一鏡筒、第一凸透鏡、第一蓋板、第一光敏二極管陣列、第一平面反光鏡和第二平面反光鏡;
所述的第一鏡筒是高為h的圓柱形結(jié)構(gòu),第一鏡筒的上底面開(kāi)有一個(gè)直徑為Cl1的圓孔,圓孔上設(shè)有第一蓋板,第一蓋板上開(kāi)有多個(gè)直徑為d2的第一通光孔,通光孔之間的距離為d3,第一蓋板上側(cè)設(shè)有第一凸透鏡,第一蓋板、圓孔和第一凸透鏡的直徑相同;第一凸透鏡的焦距為r1,且滿(mǎn)足r1=0.6屯,Cl1=IOd2=Bd3 ;
第一鏡筒的內(nèi)側(cè)上底面設(shè)有圓環(huán)形的第一平面反光鏡,第一平面反光鏡的內(nèi)徑為d5,外徑為d6,第一鏡筒的內(nèi)側(cè)下底面設(shè)有圓形第二平面反光鏡,第二平面反光鏡的直徑為d4,第一光敏二極管陣列為圓環(huán)型排布并設(shè)置在第一鏡筒內(nèi)側(cè)的下底面,其外徑大小與第一鏡筒的內(nèi)徑大小一致,設(shè)為d8,其內(nèi)徑為d7,滿(mǎn)足的關(guān)系式為1^=311, (I1=Cl5, d6≥3/2d7,d4≤1/2d6,1/2d7≤d4≤d7,d8≥2/3d7,其中第一光敏二極管陣列中光敏二極管之間的
距離為0.3cm ;所述的第一蓋板、第一凸透鏡、第一平面反光鏡、第二平面反光鏡、第一光敏二極管陣列與第一鏡筒的上下底面同軸設(shè)置;
所述的第二定位傳感器包括第二鏡筒、第二凸透鏡、第二蓋板和第二光敏二極管陣列,所述的第二鏡筒是高為h的圓柱形結(jié)構(gòu),第二鏡筒的上底面開(kāi)有一個(gè)直徑為d9的圓孔,圓孔上設(shè)有第二蓋板,第二蓋板上開(kāi)有多個(gè)直徑為d10的通光孔,通光孔之間的距離為dn,第二蓋板上側(cè)設(shè)有第二凸透鏡,第二蓋板、圓孔和第二凸透鏡的直徑相同;第二凸透鏡的焦距為r2,且滿(mǎn)足r2=0.6d9, d9=10d10=6dn ;第二鏡筒的下底面設(shè)有直徑為I1的圓形光敏二極管陣列,滿(mǎn)足r2=h1; r1*1l≥Sr2*d4,其中第二光敏二極管陣列中光敏二極管之間的距離為
0.3cm ;所述的第二蓋板、第二凸透鏡、第二光敏二極管陣列與第二鏡筒的上下底面同軸設(shè)置;
所述的鏡筒為pc遮光材料。
[0007]本發(fā)明具有的有益效果是:本發(fā)明利用太陽(yáng)光線(xiàn)的反射與折射原理,選擇合適的凸透鏡實(shí)現(xiàn)光線(xiàn)的匯聚,再加上把相對(duì)較長(zhǎng)的光路經(jīng)過(guò)多次反射,使太陽(yáng)方位定位傳感器的尺寸縮小,并且精度進(jìn)一步提高。此外,由于蓋板上通光孔的控制,使進(jìn)入傳感器的太陽(yáng)光線(xiàn)強(qiáng)度適當(dāng),不會(huì)導(dǎo)致光敏陣列誤動(dòng)作,進(jìn)一步提高了定位精度。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)說(shuō)明:本實(shí)施方式案例以本發(fā)明提出的太陽(yáng)能定位傳感器為前提,但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于下述實(shí)施方式與案例。
[0010]如圖1所示,一種光敏太陽(yáng)定位傳感器,包括第一定位傳感器和第二定位傳感器,所述的第一定位傳感器包括第一鏡筒1、第一凸透鏡2、第一蓋板5、第一光敏二極管陣列6、第一平面反光鏡3和第二平面反光鏡4 ;
所述的第一鏡筒是高為7cm的圓柱形結(jié)構(gòu),第一鏡筒的上底面開(kāi)有一個(gè)直接為IOcm的圓孔,圓孔上設(shè)有第一蓋板,第一蓋板上開(kāi)有多個(gè)直徑為1cm的第一通光孔,通光孔之間的距離為1.5cm,第一蓋板上側(cè)設(shè)有第一凸透鏡,第一蓋板、圓孔和第一凸透鏡的直徑相同;第一凸透鏡的焦距為6cm ;
第一鏡筒的內(nèi)側(cè)上底面設(shè)有圓環(huán)形的第一平面反光鏡,第一平面反光鏡的內(nèi)徑為10cm,外徑為10cm,第一鏡筒的內(nèi)側(cè)下底面設(shè)有圓形第二平面反光鏡,第二平面反光鏡的直徑為d4,第一光敏二極管陣列為圓環(huán)型排布并設(shè)置在第一鏡筒內(nèi)側(cè)的下底面,其外徑大小與第一鏡筒的內(nèi)徑大小一致,設(shè)為30cm,其內(nèi)徑為10cm,其中第一光敏二極管陣列中光敏二極管之間的距離為0.3cm ;所述的第一蓋板、第一凸透鏡、第一平面反光鏡、第二平面反光鏡、第一光敏二極管陣列與第一鏡筒的上下底面同軸設(shè)置;
應(yīng)用中可達(dá)到的精度受多種因素限制,需要特別指出的是光敏陣列對(duì)聚焦光斑感應(yīng)的靈敏度和精度都小于二極管之間的間距,這是因?yàn)樘?yáng)非嚴(yán)格平行光,即使跟蹤偏差小于行列間距,聚焦光斑偏離陣列中心距離小于行間距,其聚焦光斑不再是圓點(diǎn),而是擴(kuò)散成特定圖案,激發(fā)多個(gè)光敏二極管導(dǎo)通,通過(guò)計(jì)算程序即可判斷出這種微小偏離的方向和距離。所以用兩個(gè)不同焦距的凸透鏡組成雙反饋回路。
[0011]所述的位傳感器包括第二鏡筒、第二凸透鏡、第二蓋板和第二光敏二極管陣列,所述的第二鏡筒是高為7cm的圓柱形結(jié)構(gòu),第二鏡筒的上底面開(kāi)有一個(gè)直徑為IOcm的圓孔,圓孔上設(shè)有第二蓋板,第二蓋板上開(kāi)有多個(gè)直徑為Icm的通光孔,通光孔之間的距離為
1.5cm,第二蓋板上側(cè)設(shè)有第二凸透鏡,第二蓋板、圓孔和第二凸透鏡的直徑相同;第二凸透鏡的焦距為5cm,第二鏡筒的下底面設(shè)有直徑為4cm的圓形光敏二極管陣列,其中第二光敏二極管陣列中光敏二極管之間的距離為0.3cm ;所述的第二蓋板、第二凸透鏡、第二光敏二極管陣列與第二鏡筒的上下底面同軸設(shè)置;
把具有不同焦距的兩個(gè)定位傳感器安裝在一個(gè)長(zhǎng)方形支架上,兩個(gè)定位傳感器底部平行,側(cè)壁平行,保證了接受太陽(yáng)光線(xiàn)的角度一致性,在傳感器和太陽(yáng)光的偏移角度過(guò)大時(shí),第一個(gè)光學(xué)傳感器工作,把定位信息傳出,控制整個(gè)裝置的偏轉(zhuǎn),隨著角度變小后,第二個(gè)傳感器開(kāi)始工作,測(cè)量出更精確的角度信息傳給控制系統(tǒng),這樣的工作方式能夠相互彌補(bǔ)由于跟蹤偏差而帶來(lái)的誤差,使定位精度達(dá)到更高水平。
【權(quán)利要求】
1.一種光敏太陽(yáng)定位傳感器,包括第一定位傳感器和第二定位傳感器,其特征在于:兩個(gè)定位傳感器底部平行,側(cè)壁平行,所述的第一定位傳感器包括第一鏡筒、第一凸透鏡、第一蓋板、第一光敏二極管陣列、第一平面反光鏡和第二平面反光鏡; 所述的第一鏡筒是高為A的圓柱形結(jié)構(gòu),第一鏡筒的上底面開(kāi)有一個(gè)直徑為4的圓孔,圓孔上設(shè)有第一蓋板,第一蓋板上開(kāi)有多個(gè)直徑為d2的第一通光孔,通光孔之間的距離為4,第一蓋板上側(cè)設(shè)有第一凸透鏡,第一蓋板、圓孔和第一凸透鏡的直徑相同;第一凸透鏡的焦距為r”且滿(mǎn)足r7=0.^d1, dJ=IQcl2=^cl3 ; 第一鏡筒的內(nèi)側(cè)上底面設(shè)有圓環(huán)形的第一平面反光鏡,第一平面反光鏡的內(nèi)徑為d5,外徑為 <,第一鏡筒的內(nèi)側(cè)下底面設(shè)有圓形第二平面反光鏡,第二平面反光鏡的直徑為4,第一光敏二極管陣列為圓環(huán)型排布并設(shè)置在第一鏡筒內(nèi)側(cè)的下底面,其外徑大小與第一鏡筒的內(nèi)徑大小一致,設(shè)為d8,其內(nèi)徑為d7,滿(mǎn)足的關(guān)系式為Cl1=Cl9 d6
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光敏太陽(yáng)定位傳感器,其特征在于:所述的鏡筒為pc遮光材料。
【文檔編號(hào)】G02B17/08GK103885457SQ201310668555
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】程知群, 連心想, 賈民仕, 欒雅 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)