[实用新型]一种光信号传感装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光信号传感装置。

背景技术

随着科学技术的不断进步，人们的环保意识逐渐增强，人们对能源利用的要求也越来越高。以煤炭、石油为代表的污染型能源逐渐受到人们的抵制，而以水能、风能、太阳能等为代表的可持续无污染绿色能源逐渐受到人们的青睐。太阳能发电是人们成功利用太阳能为人类做贡献的典型应用之一。太阳能发电以太阳光为能源，白天发电并存储，晚上使用，安全环保无污染，深受人们欢迎。为了使太阳能发电效率达到最高，一般都在太阳能发电装置上安装光信号传感器，以便使太阳能发电装置实时正对太阳光。传统的光信号传感装置，一般包括一个壳体，在壳体上安装有两个光电池，因为两个光电池的受光面不在同一个平面上，当太阳光不是直射在两个光电池中间时，太阳光照射两个光电池的角度是不同的，这样就导致两个光电池的输出电压时不同的，从而使驱动机构转动两个光电池，直到两个光电池的输出电压一致，这样就达到了光信号传感装置正对太阳的目的。传统光信号传感装置结构简单，对光方便，不足之处在于，在实际中，很难找到两个在同样光照条件下输出电信号完全相同的两个光电池，因此，传统光信号传感装置的对光精度较低，不利于太阳能的充分利用。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是针对上述不足提供一种结构合理、对光精度较高的光信号传感装置。

为解决上述技术问题，本光信号传感装置包括壳体，其结构特点是：壳体口部安装有能够聚光的透镜，壳体内设有受光面相邻设置在同一平面上的上位光电池、下位光电池、左位光电池和右位光电池，所述光电池以透镜焦点为中心均匀分布，壳体内还安装有对所述光电池输出电信号对比处理后输出控制信号的处理器。

本结构的光信号传感装置是通过聚光定位结构来实现对光精度较高的。

聚光定位结构主要是指设置在壳体上的透镜，透镜具有聚光性能，当太阳光正射在透镜上时，透镜会将近乎平行的太阳光聚集成一个焦点光斑，此时，焦点光斑处的太阳光强度与透过整个透镜的太阳光强度相同，但光线面积大大缩小，透镜起到了放大光强的作用；在壳体内还设置有与焦点光斑位置对应的上位光电池、下位光电池、左位光电池和右位光电池四个光电池，这四个光电池的受光面位于同一个平面上，并且以透镜的焦点光斑为中心均匀分布；这样，当太阳光正射透镜时，太阳光透过透镜产生的焦点光斑将位于透镜焦点处，而此处也是所述四个光电池的对称中心，因此，此时四个光电池所产生的电信号是相同的，处理器对比后不会输出驱动外部机构动作的控制信号；当本光信号传感器的透镜稍稍偏离太阳光正射光线时，太阳光透过透镜所形成的焦点光斑也会偏离四个光电池的对称中心，因为焦点光斑聚集了整个透镜面积的太阳光线强度，因此焦点光斑主要照射的那一个或两个光电池所输出的电信号比其他光电池所输出的电信号是大很多的，此时，处理器对比处理后，将向外输出控制信号，以便使外部驱动机构推动本光信号传感器及时、准确地跟踪太阳光的正射光线。

作为改进，上位光电池、下位光电池、左位光电池和右位光电池的受光面与透镜光轴垂直设置。

将所述四个光电池与透镜光轴垂直设置，可以使太阳光聚焦后的焦点光斑在光电池受光面上的面积更小，跟踪太阳光正射光线更准确。

作为改进，所述透镜为菲尼尔透镜，透镜与光电池相邻的侧面上涂装有透视膜。

采用菲尼尔透镜作为聚光透镜使用，透镜占用空间更小，聚光效果更好。设置透视膜以后，可以增强菲尼尔透镜的透光效果，有助于增强本光信号传感器的跟踪准确性。

作为进一步改进，壳体上设有与透镜对应设置的隔离罩，隔离罩上安装有平面透光镜。

在壳体上设置隔离罩，可以防止外界杂物附着在透镜上，在隔离罩上设置透光镜后，既起到隔离保护透镜的作用，又方便光线射进透镜内，有助于本光信号传感器稳定运行。

综上所述，采用这种结构的光信号传感装置，结构合理、对光精度较高，适合在各种太阳能系统上使用，尤其适合在跟踪精度要求较高的太阳能系统上使用，有助于提高太阳能的利用效率。

附图说明

结合附图对本实用新型做进一步详细说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为上位光电池、下位光电池、左位光电池和右位光电池的位置分布图。

图中：1为壳体，2为透镜，3为上位光电池，4为下位光电池，5为左位光电池，6为右位光电池，7为处理器，8为透视膜，9为隔离罩，10为透光镜，11为挡块，12为螺钉，13为支撑板，14为后盖。

具体实施方式

 如图1所示，该光信号传感装置包括壳体1，壳体1呈上端开口的筒状，壳体1的口部设有透镜2，在本实施例中，透镜2采用菲尼尔透镜，菲尼尔透镜的特点就是厚度较薄，但对平行光的聚光性能却更好。为了增强透镜2的聚光性能，透镜2内侧涂覆有一层透视膜8。为了方便固定透镜2，透镜2边部上端顶在壳体1口部，透镜2边部下端设有挡块11，挡块11上设有将挡块11紧固到壳体1上的螺钉12，这样设计，不论安装固定还是拆卸维修都非常方便。壳体1上部拧紧有隔离罩9，隔离罩9的主要作用是保护透镜2，防止外界灰尘附着到透镜2上。隔离罩9中部固设有透光镜10，这样既起到隔离作用，又方便外部光线照射到透镜2。壳体1内还设置有支撑板13，支撑板13为平板结构，支撑板13与透镜2的光轴垂直设置，透镜2的焦点位于与透镜2相邻的支撑板13侧面上。支撑板13与透镜2相邻的侧面上安装有上位光电池3、下位光电池4、左位光电池5和右位光电池6，如图2所示，上位光电池3、下位光电池4、左位光电池5和右位光电池6以透镜2在支撑板13上的焦点光斑为中心均匀分布，上位光电池3位于焦点光斑上方，下位光电池4位于焦点光斑下方，左位光电池5位于焦点光斑左方，右位光电池6位于焦点光斑右方。支撑板13下方的壳体1内设置有处理器7，上位光电池3、下位光电池4、左位光电池5和右位光电池6的输出端分别与处理器7的信号采集端构成电连接，这样，处理器7就可以实时采集上位光电池3、下位光电池4、左位光电池5和右位光电池6在焦点光斑照射下所产生的电信号。当太阳光线正射透镜2时，太阳光线与透镜2的光轴平行，此时太阳光经透镜2聚光后的焦点光斑位于透镜2的焦点处，也就是上位光电池3、下位光电池4、左位光电池5和右位光电池6的位置中心，此时，焦点光斑在上位光电池3、下位光电池4、左位光电池5和右位光电池6上的照射面积几乎相同，所以上位光电池3、下位光电池4、左位光电池5和右位光电池6所产生的电信号也是相同的，这样，处理器7就不会向外输出控制信号。当太阳照射透镜2的光线偏离透镜2光轴时，太阳光经透镜2聚光后的焦点光斑就会偏离透镜2焦点位置，此时如果焦点光斑偏向了左位光电池5一端，则左位光电池5产生的电信号是最高的，处理器7经过对比处理后将向外部驱动机构发送控制信号，使本光信号传感装置绕太阳向左转动，直到太阳光聚光后的焦点光斑回归透镜2的焦点位置，这样就达到了该光信号传感装置实时准确追踪太阳正射角度的目的。壳体1底部设有后盖14，通过拆卸后盖14可以方便对该光信号传感装置进行内部维修，非常方便。