专利名称：太阳跟踪光电传感探测头的制作方法
太阳跟踪光电传感探测头所属领域本发明涉及一种太阳跟踪装置上用于实时探测太阳当前方位的光电传感探测头。
背景技术：
太阳跟踪装置是在白昼期间，实时扑捉当前太阳方位并驱动工作平台对准太阳的机电一体化装备。用光电转换器件作为感知元件，将阳光照射信号转化为电信号，通过控制系统驱动跟踪装置的工作平台运作的方式称为光电传感太阳跟踪模式。用这种跟踪模式构建的太阳跟踪装置，一般由光电传感探测器、控制系统、执行机构三部分组成。其中，光电传感探测器由光电传感探测头和逻辑电路两部分组成。太阳跟踪装置的跟踪精度，在一定程度上取决于光电传感探测头的构型。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够精确地探测太阳当前方位的光电传感探测头。它能实时地探测太阳当前所在方位，以便太阳跟踪装置准确、及时、有效地跟踪太阳运作。太阳跟踪光电传感探测头，由八组光电传感器件、用于安装光电传感器件的基座构成。基座是带有中心通孔的正四棱台非透明、绝缘几何体，沿正四棱台形体对称轴线方向，在上、下底面间开通一圆柱孔。在正四棱台的每个侧面上对称固联规格、数量、结构相同的一组光电转换器件，在靠近正四棱台下底面的圆柱孔内侧壁面上，对称安装四组规格、数量、结构相同的光电转换器件。将正四棱台的下底面置于水平工作平台的台面上，并将四个侧面分别朝向北、南、 西、东。北侧面上安装第一光电转换器件组；南侧面上安装第二光电转换器件组；西侧面上安装第三光电转换器件组；东侧面上安装第四光电转换器件组。圆柱通孔内，北侧安装第五光电转换器件组；南侧安装第六光电转换器件组；西侧安装第七光电转换器件组；东侧安装第八光电转换器件组。第一、二、三、四光电转换器件组在平行于正四棱台下底面的平面内共面设置；第五、六、七、八光电转换器件组在平行于正四棱台下底面的平面内共面设置；第一、二、五、六光电转换器件组在垂直于正四棱台下底面的平面内共面设置；第三、四、七、八光电转换器件组在垂直于正四棱台下底面的平面内共面设置。第一、二、三、四光电转换器件组用于探测太阳的大致方位，实现对太阳跟踪装置工作平台粗略调整，第五、六、七、八光电转换器件组用于探测太阳的精确方位，实现对太阳跟踪装置工作平台精确调整。由于采用了粗、精两级太阳方位探测和调整，提高了太阳跟踪装置工作的灵敏度和精确度。本发明的具体结构和工作原理由以下实施方案及其附图给出。
图I是本发明提出的太阳跟踪光电传感探测头及其逻辑电路的结构图。实施方案结合图I详细说明本发明提出的太阳跟踪光电传感探测头的细节及工作情况。太阳跟踪光电传感探测头由带有中心通孔的正四棱台基座(9)和八组光电转换器件⑴、(2)、(3)、⑷、(5)、(6)、(7)、⑶组装构成。正四棱台基座(9)用非透明、绝缘固体材料制作，沿垂直于正四棱台上、下底的形体对称轴线(10)方向开一圆柱形通孔(11)，圆柱形通孔(11)的直径小于或等于正四棱台上底边长(12)。在正四棱台的每个侧面上各对称固联规格、数量、结构相同的一组光电转换器件， 分别命名为第一光电转换器件组(I)、第二光电转换器件组(2)、第三光电转换器件组(3)、 第四光电转换器件组(4)。光电转换器件组一⑴、二(2)、三(3)、四⑷用于探测太阳当前大致方位，所产生的光电信号，通过控制系统用于驱动太阳跟踪装置工作平台完成初步调整，实现工作平台大致对准太阳。第一、二光电转换器件组(I)、(2)，通过光电信号转换和逻辑运算用于驱动和调整工作平台绕X轴转动；第三、四光电转换器件组(3)、(4)，通过光电信号转换和逻辑运算用于驱动和调整工作平台绕Y轴转动。靠近正四棱台下底面的圆柱形通孔(11)内侧壁面上，对称固联四组规格、数量、 结构相同的光电转换器件，分别命名为第五光电转换器件组(5)、第六光电转换器件组 (6)、第七光电转换器件组(7)、第八光电转换器件组(8)。光电转换器件组五(5)、六(6)、 七(7)、八(8)用于探测太阳当前的精确方位，所产生的光电信号，通过控制系统用于驱动太阳跟踪装置工作平台完成精确调整，实现工作平台对准太阳。第五(5)、六(6)光电转换器件组，通过光电信号转换和逻辑运算用于驱动和调整工作平台绕X轴转动；第七(7)、八
(8)光电转换器件组，通过光电信号转换和逻辑运算用于驱动和调整工作平台绕Y轴转动。第一、二、三、四光电转换器件组(I)、(2)、(3)、(4)在平行于正四棱台下底面的平面内共面设置；第五、六、七、八光电转换器件组(5)、(6), (7)、(8)在平行于正四棱台下底面的平面内共面设置；第一、二、五、六光电转换器件组(I)、(2)、(5)、(6)在垂直于正四棱台下底面的平面内共面设置；第三、四、七、八光电转换器件组(3)、(4)、(7)、(8)在垂直于正四棱台下底面的平面内共面设置。以下说明太阳跟踪光电传感探测头的工作情况。探测头是太阳跟踪装置信号感知部件，其工作原理是根据阳光照射方位不同，各光电转换器件组受光照射强度不同，所产生的光电流强度不同，对装的光电转换器件组产生光电流强度差，这个光电流强度差有三种数据结果，分别为+、0、-物理量，用这个电流强度差值信号作为驱动太阳跟踪装置工作平台运作的源信号。使用前，将太阳跟踪光电传感探测头正四棱台的下底面固定安装在太阳跟踪工作平台的台面上。当太阳在正东方(如图1，X轴正向)上空出现时阳光照射在太阳跟踪光电传感探测头上，此时，由于光电转换器件组四(4)处于迎光面板上，受阳光照射强度高，光电转换器件组四(4)产生的光电流强度大；由于光电转换器件组三(3)处于背光面板上，受阳光照射强度低，光电转换器件组三(3)产生的光电流强度小。将光电转换器件组四⑷、三⑶产生的光电流同时接入Y轴粗调比较电路(15)，两路光电流作差后数值为+，用此+信号通知控制系统，命令Y轴驱动电机正转，实现对太阳跟踪装置工作平台粗调，直至两路光电流强度差为0，Y轴驱动电机停止转动，粗调结束，此时，太阳跟踪装置工作平台已大致对准太阳方位。由于太阳跟踪装置机构运动惯性等因素的影响，粗调后的工作平台时常出现运动过位或不到位现象，此时，有必要启动精确调整运作，加以修正。设太阳仍处于正东方(如图1，X轴正向)上空，以粗调不到位情况为例说明工作平台精调原理。第五、六、七、八光电转换器件组(5)、(6)、(7)、(8)由于处于深孔底部，对阳光照射方位敏感，此时，第七光电转换器件组(7)、接受光照强度高，产生的光电流强度大； 第八光电转换器件组(8)、接受光照强度低，产生的光电流强度小。将这两路光电流同时接入Y轴精调比较电路(13)，经比较电路作差后数值为+，用此+信号通知控制系统，命令Y 轴驱动电机正转，实现对太阳跟踪装置工作平台精调，直至两路光电流强度差为0，电机停止转动，精调结束，此时，阳光照射线与工作平台垂直。当太阳在东南方向(如图1，X轴正向、Y轴负向)上空出现时对装的第四、三光电转换器件组⑷、(3)中，第四光电转换器件组⑷处于迎光面板上，接受阳光照射的强度高，产生的光电流强度大；第三光电转换器件组(3)处于背光面板上，接受阳光照射的强度低，产生的光电流强度小。将此两路光电流同时接入Y轴粗调比较电路(15),两路光电流作差后数值为+,用此+信号通知控制系统,命令Y轴驱动电机正转，实现对太阳跟踪装置工作平台粗调，直至两路光电流强度差为0，Y轴驱动电机停止转动，Y轴粗调结束，此时，太阳照射线接近垂直于正四棱台底面且过Y轴的平面。与此同时， 对装的第二、一光电转换器件组(2)、(I)中，第二光电转换器件组(2)由于处于迎光面板上，接受阳光照射的强度高，产生的光电流强度大；第一光电转换器件组(I)处于背光面板上，接受阳光照射的强度低，产生的光电流强度小。将此两路光电流同时接入X轴粗调比较电路(16),两路光电流作差后数值为+,用此+信号通知控制系统,命令X轴驱动电机正转， 实现对太阳跟踪装置工作平台粗调，直至两路光电流强度差为0，X轴驱动电机停止转动，X 轴粗调结束，此时，太阳照射线接近垂直于正四棱台底面且过X轴的平面。由于太阳跟踪装置机构运动惯性等因素的影响，粗调后的工作平台时常出现运动过位或不到位现象，此时，有必要启动精确调整运作，加以修正。设由于粗调运动不到位，太阳仍然在东南方向(如图1，X轴正向、Y轴负向)上空出现时，处于深孔底部的第五、六、七、八光电转换器件组(5)、(6)、(7)、(8)中，对装的第七、八光电转换器件组(7)、(8)，由于第七光电转换器件组(7)接受阳光照射的强度高，产生的光电流强度大；而第八光电转换器件组(8)接受阳光照射的强度低，产生的光电流强度小。将此两路光电流同时接入Y轴精调比较电路(13)，两路光电流经比较电路作差后数值为+，用此+信号通知控制系统，命令Y轴驱动电机正转，实现对太阳跟踪装置工作平台精调，直至两路光电流强度差为0，Y轴驱动电机停止转动，Y轴精调结束，此时，太阳照射线在垂直于正四棱台底面且过Y轴的平面内。与此同时，对装的第五、六光电转换器件组(5)、
(6)中，由于第五光电转换器件组(5)接受阳光照射的强度高，产生的光电流强度大；而第六光电转换器件组(6)接受阳光照射的强度低，产生的光电流强度小。将此两路光电流同时接入X轴精调比较电路(14)，两路光电流经比较电路作差后数值为+，用此+信号通知控制系统，命令X轴驱动电机正转，实现对太阳跟踪装置工作平台精调，直至两路光电流强度差为0，X轴驱动电机停止转动，X轴精调结束，此时，太阳照射线在垂直于正四棱台底面且过X轴的平面内。工作平台经过粗、精两级调整后，阳光照射线方位与正四棱台的形体对称轴线
(10)重合，即阳光照射线方向与太阳跟踪装置工作平台垂直。太阳处于其它方位的情况，工作平台的调整原理与上述调整过程相似，在此不再赘述。本发明所涉及的太阳跟踪光电传感探测头，由于采用了粗、精两级对中调整，一定程度上提高了太阳跟踪装置的跟踪精度和运作可靠性。
权利要求
1.一种太阳跟踪光电传感探测头，由光电转换器件组、安装光电转换器件组的基座(9)构成，其特征是基座(9)由带有中心通孔的正四棱台非透明、绝缘几何体构成，沿正四棱台形体对称轴线(10)方向，在上、下底面间开通一圆柱孔(11)，圆柱孔(11)的直径小于或等于正四棱台上底边长(12)，在正四棱台的每个侧面上对称固联规格、数量、结构相同的一组光电转换器件，在靠近正四棱台下底面的圆柱孔(11)内侧壁面上，对称固联四组规格、数量、结构相同的光电转换器件；将正四棱台的下底面置于水平工作平台的台面上，并将四个侧面分别朝向北、南、西、东。北侧面上安装第一光电转换器件组(I)，南侧面上安装第二光电转换器件组(2)，西侧面上安装第三光电转换器件组(3)，东侧面上安装第四光电转换器件组(4);圆柱通孔(11)内，北侧安装第五光电转换器件组(5)，南侧安装第六光电转换器件组出)，西侧安装第七光电转换器件组(7)，东侧安装第八光电转换器件组(8);第一、二、三、四光电转换器件组(I)、(2)、(3)、(4)在平行于正四棱台下底面的平面内共面设置，第五、六、七、八光电转换器件组(5)、(6)、(7)、(8)在平行于正四棱台下底面的平面内共面设置，第一、二、五、六光电转换器件组(I)、(2) > (5)、(6)在垂直于正四棱台下底面的平面内共面设置，第三、四、七、八光电转换器件组(3)、(4)、(7)、(8)在垂直于正四棱台下底面的平面内共面设置。
全文摘要
用光电转换器件作为感知元件，将阳光照射的光强信号转化为电信号，通过控制系统驱动太阳跟踪装置工作平台运作的方式称为光电传感太阳跟踪模式。用该模式构建的太阳跟踪装置，一般由光电传感探测器、控制系统、执行机构三部分组成。光电传感探测头的构型在一定程度上决定或影响着太阳跟踪装置的跟踪精度。本发明提供了一种能够精确地探测太阳当前方位的光电传感探测头。由光电转换器件组与安装光电转换器件组的基座构成，由于结构上采用了粗、精两级太阳方位探测和调整，提高了太阳跟踪装置工作的灵敏度和精确度。
文档编号G05D3/12GK102609006SQ20121007329
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月20日 优先权日2012年3月20日
发明者侯长来 申请人:辽宁科技学院