一种用于污水处理太阳光线偏角传感器的制作方法

本发明属于污水处理新能源设备领域，具体涉及一种用于污水处理太阳光线偏角传感器。

背景技术：

光传感器被广泛用于光电跟踪太阳的装置来进行光强的检测，并将所检测光信号对应成电信号传输给控制器，进而使控制器控制电机带动太阳能板向着太阳的方位进行移动，以获得更多的太阳能量；传统的光传感器结构较为复杂，其大多都使用光敏电阻、硅光电池等光敏型传感器件，这些器件多数只能在较小的光照范围内工作，而且线性度较差，反应迟钝，很难响应光线的变化，因此采集的数据波动很大；

另外，这类感应精度和反应速度受天气条件的影响较大，其在没有云层的天气条件下，由于太阳辐照度较强，跟踪效果比较好，一旦遇到多云天气，就会造成跟踪失败或停止跟踪的情况发生，因此，不能很好的获得与光强所对应的电信号，影响了光传感器的适用范围。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种用于污水处理太阳光线偏角传感器，该传感器结构简单、其线性度好、反应速度快、波动范围小，另外，其反应速度和感应精度受天气条件影响小，其跟踪精度高。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于污水处理太阳光线偏角传感器，包括基座、机壳罩、扭变聚光镜、光感仪和控制器；

所述扭变聚光镜内部具有上下贯通的圆柱形空腔，其外部为横断面呈连续的方齿状的扭曲拉制结构，且在其外表面涂覆有石墨材料；

所述基座固定连接在扭变聚光镜的下端，且其具有连通所述圆柱形空腔的容纳空间；

所述光感仪包括玻璃管状的直射进光杆、散射光纤、由感光材料制成的可双面感光的半透明的光敏电阻、多个由有机玻璃材质制成的聚光镜、环形光纤和反射格栅；

所述直射进光杆、散射光纤均设置在扭变聚光镜的圆柱形空腔的中心区域，所述光敏电阻、聚光镜、环形光纤和反射格栅由上到下地依次相间隔地固定设置在基座的容纳空间中；

所述直射进光杆固定设置在扭变聚光镜的轴心线上，其顶部与扭变聚光镜的顶部相平齐，其底端到光敏电阻的距离为5mm～10mm，其外表面涂覆有石墨涂层；所述散射光纤为绕直射进光杆旋转轴心的螺旋式结构，其下端固定连接在光敏电阻的上表面；所述光敏电阻的外缘面与基座的内侧壁之间留有供经过扭变聚光镜内侧壁折射的光通过的环形空间；多个聚光镜在所述环形光纤上部等间距地排列，聚光镜上部外表面呈球冠形，且在其表面涂覆有银光涂层，聚光镜的下端的与环形光纤的一端连接，环形光纤的一端与控制器的光口连接；

所述反射格栅由多条呈十字交叉网状排列的格栅组成，所述格栅由不锈钢材质制成；

所述机壳罩为由透明材料制成的圆柱形结构，其内部具有圆柱形空腔，其罩设在扭变聚光镜和基座的外部；

所述控制器分别与光敏电阻的上表面和下表面连接。

在该技术方案中，通过扭变聚光镜的设置能够有效屏蔽掉由其侧壁方向入射的光线对直射进光杆所需要采光的影响，通过散射光纤的设置能对由扭变聚光镜上开口端进入直射进光杆的光线进行补光增强的作用，进而可以在进入直射进光杆的光线较弱的情况下仍能有效激发光敏电阻的上表面，进而可以在光线较弱时仍能通过直射进光杆和光敏电阻来获得与直射进入的光相对应的电信号强度。通过环形空间的设置，可以使一部分经过扭变聚光镜多轮折射后的光通过聚光镜的上表面再折射到光敏电阻的下表面，还可以使一部分经过扭变聚光镜多轮折射后的光通过反射格栅折射到光敏电阻的下表面，这样还能通过光敏电阻的下表面来获取经过扭变聚光镜多轮折射后的光所对应的电信号强度。通过光敏电阻上下表面分别获得的电信号强度能够更精确地分析光强，从而能有效地保证感应精度和反应速度，能更有效地提高跟踪精度，同时，也能更有利于判断光线的入射角度。该传感器结构简单、其线性度好、反应速度快、波动范围小，另外，其反应速度和感应精度受天气条件影响小，其跟踪精度高。

进一步，为了具有良好的透光效果，所述机壳罩采用玻璃钢制成。

作为一种优选，所述基座为圆柱形。

进一步，为了提高过滤外侧壁入射光的效果，同时也能提高内部折射光的折射效果，所述扭变聚光镜顶部截面相对于底部截面的水平扭曲度为15～25度。

进一步，为了提高补光效果，所述散射光纤的螺旋直径为10mm～30mm，其螺旋间距为10mm～30mm。

进一步，为了提高反射效果，所述聚光镜数量为7个。

作为一种优选，所述机壳罩高度为20mm～60mm，直径为10mm～20mm。

附图说明

图1是本发明的结构示意图一；

图2是本发明的结构示意图二；

图3是本发明中扭变聚光镜的结构示意图。

图中：3-4-1、机壳罩，3-4-2、扭变聚光镜，3-4-3、基座，3-4-4、光感仪，3-4-4-1、散射光纤，3-4-4-2、直射进光杆，3-4-4-3、光敏电阻，3-4-4-4、聚光镜，3-4-4-5、环形光纤，3-4-4-6、反射格栅。

具体实施方式

下面对本发明作进一步说明。

如图1至图3所示，一种用于污水处理太阳光线偏角传感器，包括基座3-4-3、机壳罩3-4-1、扭变聚光镜3-4-2、光感仪3-4-4和控制器；

所述扭变聚光镜3-4-2内部具有上下贯通的圆柱形空腔，其外部为横断面呈连续的方齿状的扭曲拉制结构，且在其外表面涂覆有石墨材料，以防止光从其外侧壁射入，并能保证其内侧壁具有较好的折射率，扭变聚光镜3-4-2采用玻璃材质制成；

所述基座3-4-3固定连接在扭变聚光镜3-4-2的下端，且其具有连通所述圆柱形空腔的容纳空间；

所述光感仪3-4-4包括玻璃管状的直射进光杆3-4-4-2、散射光纤3-4-4-1、由感光材料制成的可双面感光的半透明的光敏电阻3-4-4-3、多个由有机玻璃材质制成的聚光镜3-4-4-4、环形光纤3-4-4-5和反射格栅3-4-4-6；光敏电阻3-4-4-3为片状，其用于接收由直射进光杆3-4-4-2照射进入的直射光源，同时并接收散射光纤3-4-4-1照射的散射光源；

所述直射进光杆3-4-4-2、散射光纤3-4-4-1均设置在扭变聚光镜3-4-2的圆柱形空腔的中心区域，所述光敏电阻3-4-4-3、聚光镜3-4-4-4、环形光纤3-4-4-5和反射格栅3-4-4-6由上到下地依次相间隔地固定设置在基座3-4-3的容纳空间中；光敏电阻3-4-4-3可以通过侧向延伸的支柱与基座3-4-3的内侧壁固定连接，当然也可以通过向下延伸的支柱与基座3-4-3的底壁固定连接；环形光纤3-4-4-5可以通过侧向延伸的支柱与基座3-4-3的内侧壁固定连接，当然也可以通过向下延伸的支柱与基座3-4-3的底壁固定连接；反射格栅3-4-4-6可以通过侧向延伸的支柱与基座3-4-3的内侧壁固定连接，当然也可以通过向下延伸的支柱与基座3-4-3的底壁固定连接，也可以直接固定设置在基座3-4-3的底壁上。

所述直射进光杆3-4-4-2固定设置在扭变聚光镜3-4-2的轴心线上，直射进光杆3-4-4-2的下部侧壁可以通过侧向延伸的支柱与基座3-4-3的内侧壁固定连接，当然也可以通过侧向延伸并向下弯折的支柱与光敏电阻3-4-4-3的上部固定连接，当然，直射进光杆3-4-4-2的上端还可以与散射光纤3-4-4-1固定连接，直射进光杆3-4-4-2下端还可以与散射光纤3-4-4-1固定连接；其顶部与扭变聚光镜3-4-2的顶部相平齐，其底端到光敏电阻3-4-4-3的距离为5mm～10mm，其外表面涂覆有石墨涂层；所述散射光纤3-4-4-1为绕直射进光杆3-4-4-2旋转轴心的螺旋式结构，其下端固定连接在光敏电阻3-4-4-3的上表面；所述光敏电阻3-4-4-3的外缘面与基座3-4-3的内侧壁之间留有供经过扭变聚光镜3-4-2内侧壁折射的光通过的环形空间，环形空间的设置是为了使散射光通过此缝隙传递到底部，并能被底部的聚光镜3-4-4-4所接收；多个聚光镜3-4-4-4在所述环形光纤3-4-4-5上部等间距地排列，聚光镜3-4-4-4上部外表面呈球冠形，且在其表面涂覆有银光涂层，这样可以接收微弱的光，在阴天等光线较弱时还能进行补光的作用，以在光线不好时实现对光的有效捕捉；聚光镜3-4-4-4优选为玻璃材质制成，聚光镜3-4-4-4的下端的与环形光纤3-4-4-5的一端连接，环形光纤3-4-4-5的一端与控制器的光口连接，这样能对射入聚光镜3-4-4-4内部的光线进行光功率测定，从而能便于对光线的强度进行分析；聚光镜3-4-4-4用于接收未进入直射进光杆3-4-4-2的光源；环形光纤3-4-4-5用于接收聚光镜3-4-4-4的光源；这样能对射入聚光镜3-4-4-4内部的光线进行光功率测定，从而能便于对光线的强度进行分析。

所述反射格栅3-4-4-6由多条呈十字交叉网状排列的格栅组成，所述格栅由不锈钢镜面材质制成；

所述机壳罩3-4-1为由透明材料制成的圆柱形结构，其内部具有圆柱形空腔，其罩设在扭变聚光镜3-4-2和基座3-4-3的外部；为了便于装配和维护，机壳罩3-4-1最好上端为开口结构，并在其上端开口嵌设有玻璃片，该玻璃片最好为防爆玻璃片；机壳罩3-4-1的下端可以通过侧向延伸的支柱与基座3-4-3的外侧壁固定连接；

所述控制器分别与光敏电阻3-4-4-3的上表面和下表面连接，具体的，感觉基片上表面和下表面均相间隔地设置有正电极和负电极，控制器分别与正电极和负电极连接。光敏电阻3-4-4-3的上表面主要控制折射光，便于用来分析折射光各参数，光敏电阻3-4-4-3的下表面接收散射光，当阴雨天，通过补光作用实现对天空中强光区域的捕捉。

通过扭变聚光镜3-4-2的设置能够有效屏蔽掉由其侧壁方向入射的光线对直射进光杆3-4-4-2所需要采光的影响，通过散射光纤3-4-4-1的设置能对由扭变聚光镜3-4-2上开口端进入直射进光杆3-4-4-2的光线进行补光增强的作用，进而可以在进入直射进光杆3-4-4-2的光线较弱的情况下仍能有效激发光敏电阻3-4-4-3的上表面，进而可以在光线较弱时仍能通过直射进光杆3-4-4-2和光敏电阻3-4-4-3来获得与直射进入的光相对应的电信号强度。通过环形空间的设置，可以使一部分经过扭变聚光镜3-4-2多轮折射后的光通过聚光镜3-4-4-4的上表面再折射到光敏电阻3-4-4-3的下表面，还可以使一部分经过扭变聚光镜3-4-4-4多轮折射后的光通过反射格栅3-4-4-6折射到光敏电阻3-4-4-3的下表面，这样还能通过光敏电阻3-4-4-3的下表面来获取经过扭变聚光镜3-4-2多轮折射后的光所对应的电信号强度。通过光敏电阻3-4-4-3上下表面分别获得的电信号强度能够更精确地分析光强，从而能有效地保证感应精度和反应速度，能更有效地提高跟踪精度，同时，也能更有利于判断光线的入射角度。

所述控制器为x2n-128mr-001型三菱plc可编程多功能控制器。

为了具有良好的透光效果，所述机壳罩3-4-1采用玻璃钢制成。

作为一种优选，所述基座3-4-3为圆柱形，且其内部具有防水结构；

为了提高过滤外侧壁入射光的效果，同时也能提高内部折射光的折射效果，所述扭变聚光镜3-4-2顶部截面相对于底部截面的水平扭曲度为15～25度。

为了提高补光效果，所述散射光纤3-4-4-1的螺旋直径为10mm～30mm，其螺旋间距为10mm～30mm。

为了提高反射效果，所述聚光镜3-4-4-4数量为7个。

作为一种优选，所述机壳罩3-4-1高度为20mm～60mm，直径为10mm～20mm。