专利名称：太阳光跟踪传感器及其太阳灶应用装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳光利用技术领域，具体涉及一种太阳光跟踪传感器，以及采用该传感器自动跟踪太阳的太阳灶应用装置。
太阳光能是自然界取之不尽，用之不竭的天然能源，人类至今研制出各种各样的太阳热利用装置，太阳灶就是其中一例。据调查我国目前大量在用的太阳灶结构简陋，没有跟踪装置，使用中需要不时人工调整方向，很不方便。为了能高效利用太阳热，使太阳灶应用装置跟踪太阳的视运动，始终对准太阳入射光线，各种不同工作原理的太阳光跟踪传感器应运而生。例如，专利号为特开平7-43599号、名称为“太阳光跟踪传感器”的日本专利公开了这样一种传感器该传感器的整个受光面上备有一根或多根带有吸光层的光纤，在太阳光采集装置中设有一不透明简体，简体上端有中央为孔的不透明环形盖，上述传感器设于该简体下端与环盖内径相等的对称位置上。这种传感器感光面仅为几个受光点，而不是一个全方位受光面，必然会存在受光盲区，不能全面、完整、精确地对太阳光进行探测，因此很难使采集装置全方位对太阳光跟踪控制，影响对太阳光的有效采集利用。
针对以上现有技术存在的缺陷及实际应用中存在的问题，本发明的目的在于提出一种结构简单，经济实用的太阳光跟踪传感器；并在此基础上提供一种采用该传感器的太阳灶应用装置。通过采用本发明的传感器，确保本实用新型的太阳灶应用装置对太阳光的高效跟踪采集。
为了达到上述目的，本发明的太阳光跟踪传感器包括光信号接收器和分别连接反馈处理电路的四组信号输出端，光信号接收器由四象限感光面光伏探测器、两组相交的挡光板组成，其中两组相交的挡光板立置于光伏探测器的四象限感光面上，两组相交挡光板的交线与四象限感光面光伏探测器的中心轴(z轴)基本重合，光伏探测器的四象限感光面各引出一组信号输出端。
当太阳光线与传感器Z轴线呈一夹角时，光伏探测器某一象限受到一部分阳光直接照射，而相对方向的另一象限由于受到挡光板的遮挡只能接收到散射光，结果两象限的输出信号产生差异，经反馈处理电路比较放大处理后便可控制跟踪装置，使太阳光线与传感器Z轴平行、光伏探测器各象限受到的光信号相等，从而达到跟踪太阳的目的。
本发明提供的太阳灶应用装置包括主镜、副镜、平面反射镜组成的光学系统，驱动该光学系统的机械传动装置，光信号反馈处理电路。其中机械传动装置包括主轴机构和辅轴机构及主镜、平面反射镜联动驱动机构，此外，还包括信号输出端接光信号反馈处理电路的太阳光眼踪传感器，该太阳光跟踪传感器包括光信号接收器和分别连接反馈处理电路的四组信号输出端，光信号接收器由四象限感光面光伏探测器、两组相交的挡光板组成，其中两组相交的挡光板立置于光伏探测器的四象限感光面上，两组相交挡光板的交线与四象限感光面光伏探测器的中心轴(z轴)基本重合，该中心线(z轴)与主副镜中心轴线平行，光伏探测器的四象限感光面各引出一组信号输出端。所述辅轴机构主要由平行四边形两对角线连杆、可逆电机(含减速器)、外套、丝杆螺母升降机构、螺母延伸板、辅轴、托架、主镜背座板组成，外套上开有腰形槽，其中装有丝杆螺母升降机构，该机构中的螺母与从腰形槽中伸出的螺母延伸板固连，两连杆中心通过转动销连接，主镜背座板和第一根连杆的一端均与辅轴固连，平面反射镜转轴铰支于该连杆下端，辅轴铰支于托架上，托架与外套固连，第二根连杆一端与螺母延伸板以转动销连接，另一端悬挂灶具锅体。当太阳光照射到四象限光电池的某一象限感光面时，该感光面将接收到的光信号转化成电信号输送至比较放大电路处理，从而驱动相应的电机带动主轴或辅轴转动，直至太阳入射光线与Z轴平行，此时主镜正对太阳，从而实现太阳热的高效采集。
本发明太阳灶应用装置具有两大优点(1)太阳光跟踪传感器结构简单，没有死区，跟踪精度较高；(2)由于两连杆组成的平行四边形对角线夹角变化时两对边保持平行，所以采用该原理的辅轴机构不仅能实现主镜绕辅轴轴线转动，调整倾角；同时亦很好的解决了灶具锅体随主镜转动问题，而且锅底始终保持水平。整个太阳灶应用装置可使人的操作强度大大降低，操作环境大大改善，实用性明显提高。
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例一传感器结构示意图。
图2是本发明实施例二传感器结构示意图。
图3是采用本发明传感器的太阳灶应用装置结构示意图。
使用中，当太阳光线与传感器Z轴线呈一夹角时，例如太阳光线投影与+X、+Y轴方向都呈45°夹角，此时第一象限的光电池n1不仅受到一部分阳光直接照射，而且还受到另一部分经挡光板2的反射面反射后的太阳光的照射，相对方向的光电池n2由于受到挡光板2的遮挡只能接收到散射光，显然n1的输出信号大于n2的输出信号，n3、n4接收到的太阳光信号相等，光伏探测器的输出信号经反馈处理电路比较放大处理后，驱动相应电机带动主镜向相应方向运转直至n1、n2接收的光信号相等，此时挡光板未在光伏探测器上留下任何阴影，太阳光线与传感器轴线夹角为0°，主镜正对太阳，从而达到跟踪目的。同理，假如太阳光线投影与正X轴的夹角在0°到45°之间，则n1不仅受到一部分阳光直接照射，而且还受到另一部分经挡光板反射面反射后的太阳光的照射，而n2由于挡光板遮挡只能接收到太阳散射光信号，因此n1的输出信号大于n2的输出信号；同样，n4受太阳光直射面积远大于n3受太阳光直射面积，n4的输出信号大于n3的输出信号，信号经反馈处理电路比较放大处理后驱动两个电机向相应方向运转，直至n1与n2、n3与n4接收到的光信号分别相等，此时挡光板未在光伏探测器上留下任何阴影，主镜正对太阳，从而达到跟踪目的。
同理，当太阳光线投影与正x轴、正y轴均成45°夹角时，第一象限的光电池n1不仅受到阳光直接照射，而且还受到挡光板反射光的照射，相对方向的光电池n2由于受到挡光板的遮挡只能接收到散射光，显然n1的输出信号大于n2的输出信号，n3、n4接收到的太阳光信号相等，光伏探测器的输出信号经反馈处理电路比较放大处理后，驱动相应电机带动主镜向相应方向运转直至n1、n2接收的光信号相等，此时挡光板未在光伏探测器上留下任何阴影，太阳光线与传感器轴线夹角为0°，主镜正对太阳，达到跟踪目的。
使用时，主副镜中心轴线应与传感器Z轴平行，即如图3所示将传感器安装于副镜的中心轴线上，根据上文并结合图3，不难看出其工作过程及优点，因此不另缀述。除以上实施例外，本发明还有许多其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案均落在本发明的保护范围中。
权利要求
1．一种太阳光跟踪传感器，包括光信号接收器和分别连接反馈处理电路的四组信号输出端，其特征在于所述光信号接收器由四象限感光面光伏探测器、两组相交的挡光板组成，其中两组相交的挡光板立置于光伏探测器的四象限感光面上，两组相交挡光板的交线与四象限感光面光伏探测器的中心轴(z轴)基本重合，所述光伏探测器的四象限感光面各引出一组信号输出端。
2．一种如权利要求1所述的太阳光跟踪传感器，其特征在于所述挡光板表面覆有光反射层。
3．一种如权利要求2所述的太阳光跟踪传感器，其特征在于所述光反射层为粘贴反光铝膜、镶贴薄玻璃镜片、抛光基材或涂覆的反光涂料。
4．一种如权利要求1所述的太阳光跟踪传感器，其特征在于整体采用较高透光率外壳封装。
5．一种如权利要求1所述的太阳光跟踪传感器，其特征在于所述光伏探测器为四象限光电池或其他四象限光敏元件阵列。
6．一种太阳灶应用装置，包括主镜、副镜、平面反射镜组成的光学系统，驱动该光学系统的机械传动装置，光信号反馈处理电路，所述机械传动装置包括主轴机构、安装在主轴机构上的辅轴机构及主镜、平面反射镜联动驱动机构，其特征在于还包括信号输出端接光信号反馈处理电路的太阳光跟踪传感器，所述太阳光跟踪传感器的光信号接收器由四象限感光面光伏探测器、两组相交的挡光板组成，其中两组相交的挡光板立置于光伏探测器的四象限感光面上，两组相交挡光板的交线与四象限感光面光伏探测器的中心轴(z轴)基本重合，该中心线(z轴)与主副镜中心轴线平行，所述光伏探测器的四象限感光面各引出一组信号输出端。
7．一种如权利要求6所述的太阳灶应用装置，其特征在于所述辅轴机构主要由平行四边形两对角线连杆、可逆电机(含减速器)、外套、丝杆螺母升降机构、螺母延伸板、辅轴、托架、主镜背座板组成，外套上开有腰形槽，其中装有丝杆螺母升降机构，该机构中的螺母与从腰形槽中伸出的螺母延伸板固连，两连杆中心通过转动销连接，主镜背座板和第一根连杆的一端均与辅轴固连，平面反射镜转轴铰支于该连杆另一端，辅轴铰支于托架上，托架与外套固连，第二根连杆一端与螺母延伸板以转动销连接，另一端悬挂灶具锅体。
8．一种如权利要求6所述的太阳灶应用装置，其特征在于所述主镜、平面反射镜联动驱动机构主要由大传动轮、小传动轮，平面反射镜转轴组成，大传动轮与平面反射镜转轴固连，小传动轮与托架固连，并空套于辅轴上，平面反射镜转轴铰支于第一根连杆下端，大、小传动轮半径之比为2∶1，两者通过链条或同步齿形带连接。
全文摘要
本发明公开了一种太阳光跟踪传感器及其太阳灶应用装置，太阳光跟踪传感器包括光信号接收器和四组信号输出端，光信号接收器由四象限光伏探测器、挡光板组成，其中相交的挡光板立置于光伏探测器的四象限感光面上，交线与所述光伏探测器的中心轴基本重合，光伏探测器的四象限感光面各引出一组信号输出端。太阳灶应用装置包括上述太阳光跟踪传感器，主镜、副镜、平面反射镜组成的光学系统，机械传动装置，光信号反馈处理电路。本发明结构简单，成本经济，跟踪精度较高，设计构思巧妙，实用性大大提高，具有良好推广前景。
文档编号F24J2/38GK1317676SQ0011220
公开日2001年10月17日 申请日期2000年4月13日 优先权日2000年4月13日
发明者张耀明, 张振远, 陈强, 张文进, 孙利国, 管陵生, 郝思俊 申请人:南京春辉科技实业有限公司