一种太阳光入射方位检测传感器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种太阳光入射方位检测传感器，以圆柱形密闭腔体作为光线入射方向的传感器，在密闭腔体的上面板上设置透光孔，在上面板设有飞缘，采用吸光处理密闭腔体内部桶壁，在密闭腔体的底板纵横方向上均匀布置光敏检测元件；光线通过透光孔照射到密闭腔体底板的光敏元件受光面上，接受到光线照射的光敏元件输出状态信息，根据光敏元件的位置及其所输出的状态信息，获得太阳光入射方向与太阳能电池板之间的偏移关系，决定传动机构在水平和前倾后仰方向的运动，以调整太阳能电池板的方位，完成电池板的对光控制。本实用新型采用光敏三极管实现光点位置检测，确定太阳光入射方向，可以使太阳能电池板实时调节运动，保证太阳能电池板正对太阳光。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于光电检测技术应用领域，具体涉及一种太阳光入射方位检测传感 器。 -种太阳光入射方位检测传感器
【背景技术】
[0002] 为了让太阳能电池板获得最大光能，除了采用最大功率点跟踪MPPT(Maximum Power Point Tracking)控制算法之外，还需要将电池板实施对光控制，以保证太阳能电池 板以最大的正对面积正对太阳光线，电池板能够接收到最大的太阳能。
[0003] 实施太阳能电池板对光控制的方法主要有实时探测太阳光入射角度的被动式跟 踪和根据天文知识计算太阳位置的主动式跟踪。前者不受计算误差及节气变更的影响，只 要光线检测传感器检测的精度足够高，就可以满足太阳能电池板的对光控制。后者需要进 行复杂的数学计算，需要繁复的天文知识支撑，太阳能电池板的控制精度受制于计算结果 的精确度，受节气变更的影响比较大，不管天气如何，太阳能电池板均按照其自身的控制轨 迹运行，如要进行合适地调整控制，需要辅以其他的控制手段。 实用新型内容
[0004] 发明目的针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种太阳光入 射方位检测传感器，使其具有良好的灵敏性，实时检测出太阳方位等特点，满足使用需求。
[0005] 技术方案：为了实现上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为：
[0006] 一种太阳光入射方位检测传感器，包括本体；所述的本体为圆柱体密封不透光结 构，由上面板、筒体和底板组成；在所述的上面板上设有透光孔，在所述的上面板边缘上设 置飞缘，太阳光通过该透光孔入射到腔内后投射到底板上形成光点；在所述的底板上有序 布置有多个光敏检测元件；所述的光敏检测元件与检测电路相连。
[0007] 所述透光孔的直径大于对角两光敏元件的感光外边距，同时小于水平或垂直方向 相隔的两光敏元件感光外边距。
[0008] 所述的光敏检测元件为光敏三极管，各光敏三极管有序布置在底板的X方向和y 方向；所述的检测电路包括供电电源母线及电源地线，在母线和地线之间并联有三个分支 串联电路，所述的分支串联电路由连接至电源的电阻和光敏三极管串联组成，两串联分支 放大电路均由连接至电源母线的电阻和晶体三极管串联组成，晶体三极管的发射极接地。 光敏三极管接受到光线照射形成的光电流经光敏三极管放大输出连至后续两串联分支放 大电路的晶体三极管基极输入端，经过放大电路放大，在晶体三极管集电极输出检测点相 应状态 Xi、yi ;各检测点检测电路输出相同横坐标位置的Xi彼此相连，相同纵坐标位置的yi 彼此相连，在以传感器中心为基准的纵、横向输出四组逻辑信号，这四组逻辑信号进行逻辑 运算后所形成的状态信息便确定太阳能电池板需要调整的控制要求。）
[0009] 有益效果：与现有技术相比，本实用新型的太阳光入射方位检测传感器，采用光敏 三极管实现光点位置检测，确定太阳光照射太阳能电池板的入射方向，可为太阳能电池板 准确、可靠地获得正对太阳光的调节运动提供准确的位置信息，能满足使用需求，具有很好 的实用性。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 图1是传感器结构示意图；
[0011] 图2是传感器底部结构示意图；
[0012] 图3是传感器底板光敏检测元件布置示意图；
[0013] 图4是光点大小与光敏检测兀件之间的关系不意图；
[0014] 图5是传感器底板感光检测电路不意图；
[0015] 图6是大偏角情况下太阳光入射形成的光点示意图；
[0016] 图7是外侧入射光方向检测电路图；
[0017] 图8是太阳能电池板对光控制方法流程图。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合具体附图对本实用新型作进一步的说明。
[0019] 太阳光入射方位检测传感器，如图1所示，该传感器本体1为一圆柱体密封不透光 结构，由上面板2、筒体3和底板4组成，在上面板2正中央开有一直径3-5mm的透光孔5， 在上面板2的边缘设置飞缘6,太阳光可以通过该透光孔5射入腔内。图2为底板4视图， 光线通过透光孔5入射到腔内后投射到底板4上，形成一个光点。该光点的位置反映了太 阳光的入射方向，若该传感器与太阳能电池板固定连接，按照传感器所检测的太阳光入射 方向，可以获得太阳能电池板方位调整的移动需求信息。
[0020] 在底板4上，按照横向（X)、纵向（y)均匀布置若干个光敏检测元件7,如图3所示。 为实现太阳能电池板位置的准确检测，底板4所布置的光敏检测元件应该紧凑、均匀，保证 入射到腔内的太阳光可以照射到底板4上的光敏检测元件表面。至于光点直径与光敏检测 元件大小之间的关系说明如图4所示。图4中，实线圆表示所布置的光敏检测元件，虚线圆 表示光点位置及大小示意。显然，为保证在任意情况下，光点移动时光敏检测元件可以接受 到太阳光的透光孔直径必须大于对角两光敏元件感光面边缘之间的距离，即传感器的上表 面入射孔直径应该大于对角两光敏元件的感光外边距。同时，为提升传感器检测精确度，光 点直径不要大于水平或者垂直方向相隔的两光敏检测元件外圆之间的距离，即传感器的上 表面入射孔直径应小于水平或垂直方向相隔的两光敏元件感光外边距（即中间间隔一个 光敏元件时横向或者纵向两光敏元件外边缘之间的距离）。
[0021] 传感器底板上各光点的检测电路如图5所示，选择的光敏检测元件为光敏三极 管。各光点检测电路包括供电电源母线及电源地线，在母线和地线之间并联有三个分支串 联电路，检测分支串联电路由连接至电源的电阻和光敏三极管串联组成，两串联分支放大 电路均由连接至电源母线的电阻和晶体三极管串联组成，晶体三极管的发射极接地。当太 阳光入射到底板表面时，布置于底板表面的光敏三极管接收到太阳光的照射，形成光电流， 该光电流作为光敏三极管的基极驱动电流，经过光敏三极管电流放大，其发射极流出光电 流β+l倍的发射极电流（β为光敏三极管的电流放大倍数），该发射极电流成为后接晶体 管的基极驱动电流，使后接晶体管导通，其集电极X、y输出电平由高电平变成低电平，其它 没有接受到光线照射的检测单元的晶体管输出状态为高电平。
[0022] 为实现光点位置的定位检测，将该光点检测电路输出端X与该点横坐标位置相同 (垂直方向）的各检测点输出端X相连，则在该点接受到光线照射后，与该点相连的所有垂 直方向上各检测点输出端X均被该点拉低电位，共同输出电平"〇"（正逻辑）。同样，将该 光点检测电路输出端y与该点纵坐标位置相同（沿水平方向）的各检测点输出端y相连， 则在该点接受到光线照射后，与该点相连的所有水平方向上各检测点输出端y均被该点拉 低电位，共同输出电平"〇"（正逻辑）。若只有这一检测点接收到光线照射，该点检测电路 输出叉="0"，7 = "0"，观察图3有：
[0023]
【权利要求】
1. 一种太阳光入射方位检测传感器，其特征在于：包括本体（1);所述的本体（1)为圆 柱体密封不透光结构，由上面板（2)、筒体（3)和底板（4)组成；在所述的上面板（2)上设有 透光孔（5)，在所述的上面板（2)边缘上设置飞缘（6)，太阳光通过该透光孔（5)入射到腔内 后投射到底板（4)上形成光点；在所述的底板（4)上有序布置有多个光敏检测元件（7);所 述的光敏检测元件（7)与检测电路相连。
2. 根据权利要求1所述的太阳光入射方位检测传感器，其特征在于：所述透光孔（5)的 直径大于对角两光敏元件的感光外边距，同时小于水平或垂直方向相隔的两光敏元件感光 外边距。
3. 根据权利要求1所述的太阳光入射方位检测传感器，其特征在于：所述的光敏检测 元件（7)为光敏三极管，各光敏三极管有序布置在底板（4)的X方向和y方向；所述的检测 电路包括供电电源母线及电源地线，在母线和地线之间并联有三个分支串联电路，所述的 分支串联电路由连接至电源的电阻和光敏三极管串联组成，两串联分支放大电路均由连接 至电源母线的电阻和晶体三极管串联组成，晶体三极管的发射极接地。
【文档编号】G05D3/12GK203837691SQ201420248066
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年5月14日 优先权日:2014年5月14日
【发明者】陈荣, 陈益飞, 王如刚, 陈多飞, 钟加杰 申请人:盐城工学院