专利名称：复合凸透镜采光结合四象限感光器的阳光追踪探测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及阳光追踪技术，具体涉及一种复合凸透镜采光结合四象限感光器的阳光追踪探测装置。
背景技术：
在现有四象限感光器太阳光跟踪装置的技术中，所用元件主要包括平凸透镜和四象限感光器以及不透光筒体，四个感光象限区各焊接出一根引线。其结构是平凸透镜安装在不透光筒体的上端，四象限感光器固定在不透光筒体内部。现有的四象限太阳光跟踪传感器可以采集到大部分时段的太阳光，但是当太阳光与平凸透镜的法线夹角过大时，平凸透镜聚焦效果差，形成的光斑较分散，无法准确及时地完成太阳光的追踪，尤其是当太阳光水平入射时，平凸透镜无法聚焦，则无法完成太阳光的跟踪。
发明内容针对上述现有技术中存在的缺陷或不足，本实用新型的目的在于，提供一种复合凸透镜采光结合四象限感光器的阳光追踪探测装置，该装置通过复合凸透镜与四象限感光器的结合，能够有效克服现有的四象限太阳光跟踪传感器存在的太阳光与平凸透镜平行时无法聚焦的问题，该装置可以实际应用在太阳能追光系统的阳光光线追踪与定位，以实现太阳能利用率的最大化。为达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案:一种复合凸透镜与四象限感光器结合的阳光追踪探测装置，包括小凸透镜、大凸透镜、遮光筒体和四象限感光器；所述大凸透镜为半球形，大凸透镜上部中间有圆形槽；在圆形槽中镶嵌小凸透镜，小凸透镜为曲率小于大凸透镜的球面镜，小凸透镜底面向下镶嵌在大凸透镜的圆形槽内，小凸透镜、大凸透镜组成复合凸透镜；遮光筒体为上下开口的圆形筒体，其截面圆的内径与大凸透镜底面直径相等；大凸透镜底面朝下固定在遮光筒体的上端开口处；四象限感光器位于大凸透镜正下方，四象限感光器与大凸透镜下表面平行，且其感光面朝上固定在遮光筒体的底部；小凸透镜和大凸透镜的球心与四象限感光器的中心处于同一条竖直线上。优选的，所述四象限感光器采用圆形的太阳能硅光电池板，在其正面有以其圆心为中心的由激光割出的“十”字形沟道，太阳能硅光电池板的四个象限各焊接一根引线引出。优选的，所述复合凸透镜与四象限感光器需同时满足以下三个条件:I)大凸透镜与小凸透镜的半径满足
权利要求1.一种复合凸透镜与四象限感光器结合的阳光追踪探测装置，其特征在于，包括小凸透镜(I)、大凸透镜(2)、遮光筒体(3)和四象限感光器；所述大凸透镜(2)为半球形，大凸透镜(2)上部中间有圆形槽；在圆形槽中镶嵌小凸透镜(1)，小凸透镜(I)为曲率小于大凸透镜(2 )的球面镜，小凸透镜(I)底面向下镶嵌在大凸透镜(2 )的圆形槽内，小凸透镜(I)、大凸透镜(2)组成复合凸透镜；遮光筒体(3)为上下开口的圆形筒体，其截面圆的内径与大凸透镜(2)底面直径相等；大凸透镜(2)底面朝下固定在遮光筒体(3)的上端开口处；四象限感光器位于大凸透镜(2)正下方，四象限感光器与大凸透镜(2)下表面平行，且其感光面朝上固定在遮光筒体(3)的底部；小凸透镜(I)和大凸透镜(2)的球心与四象限感光器的中心处于同一条竖直线上。
2.如权利要求1所述的复合凸透镜与四象限感光器结合的阳光追踪探测装置，其特征在于，所述四象限感光器采用圆形的太阳能硅光电池板，在其正面有以其圆心为中心的由激光割出的“十”字形沟道，太阳能硅光电池板的四个象限各焊接一根引线引出。
3.如权利要求1所述的复合凸透镜与四象限感光器结合的阳光追踪探测装置，其特征在于，所述复合凸透镜与四象限感光器需同时满足以下三个条件: 1)大凸透镜与小凸透镜的半径满足:
4.如权利要求1所述的复合凸透镜与四象限感光器结合的阳光追踪探测装置，其特征在于，所述大凸透镜(2)的半径R2为1.5cm，小凸透镜(I)的半径R1为0.9cm，小凸透镜嵌入大凸透镜的深度H1为0.6cm,四象限感光器与大凸透镜之间的距离H2为0.5cm,小凸透镜(I)的曲率为大凸透镜(2)曲率的三分之一至三分之二。
5.如权利要求1所述的复合凸透镜与四象限感光器结合的阳光追踪探测装置，其特征在于，所述大凸透镜(2)的半径R2为1.2cm，小凸透镜(I)的半径R1为0.6cm，小凸透镜嵌入大凸透镜(2)的深度H1为0.5cm,四象限感光器与大凸透镜之间的距离H2为0.3cm，小凸透镜(I)曲率为大凸透镜(2)曲率的三分之一。
6.一种利用权利要求1所述的阳光追踪探测装置进行阳光追踪的太阳能发电装置，其特征在于，包括底座(4)、安装在底座(4)上的竖直转轴(5)、安装在竖直转轴(5)上的支架(6)、安装在支架(6)上的水平转轴、安装在水平转轴上的太阳能电池板(7)、安装在底座(4)中的竖直转轴驱动电机、安装在支架(6)上的水平转轴驱动电机(8)、安装在底座(4)中的单片机和阳光追踪探测装置(9)，其中，水平转轴驱动电机(8)与水平转轴之间、竖直转轴驱动电机和竖直转轴(5)之间的传动方式采用齿轮传动；阳光追踪探测装置(9)安装在太阳能电池板(7)的正面用于追踪太阳光，使得太阳光始终垂直照射在太阳能电池板(7)上；阳光追踪探测装置(9)的四象限感光器的四个象限引出的引线分别与单片机的输入端连接，竖直转轴驱动电机和水平转轴驱动电机(8)分别与单片机的输出端连接。
专利摘要本实用新型公开了一种复合凸透镜与四象限感光器结合的阳光追踪探测装置，包括小凸透镜、大凸透镜、遮光筒体和四象限感光器；大凸透镜上部中间有圆形槽，在圆形槽中镶嵌小凸透镜，小凸透镜底面向下镶嵌在大凸透镜的圆形槽内；遮光筒体为上下开口的圆形筒体；大凸透镜底面朝下固定在遮光筒体的上端开口处；四象限感光器位于大凸透镜正下方，四象限感光器与大凸透镜下表面平行，且其感光面朝上固定在遮光筒体的底部；小凸透镜和大凸透镜的球心与四象限感光器的中心处于同一条竖直线上。本实用新型能够有效克服现有的四象限太阳光跟踪传感器存在的太阳光与平凸透镜平行时无法聚焦的问题实现阳光追踪与精确定位，以实现太阳能利用率的最大化。
文档编号G05D3/12GK202975841SQ20122069461
公开日2013年6月5日 申请日期2012年12月14日 优先权日2012年12月14日
发明者郑晅, 胡慈波, 李梦, 王恒, 丁婷, 徐造林, 袁志清, 李贝嘉, 赵宁 申请人:长安大学