[发明专利]一种太阳光传感器

说明书

技术领域

本发明属光电子技术领域，尤指一种无零角偏太阳光可逆追踪传感器和导航传感器.

背景技术

21世纪初社会生产力的加快，传统能源欠缺和环境污染已成为国际关注的问题，太阳能技术的空前发展是人类渴望已久的目标，在地球上对太阳能的利用主要是对太阳光的利用，由于太阳光是运动的、是分散的、而且从弱光到强光有100倍以上的变化，因此需要对太阳光追踪、聚光、目标传送和角度测控，但是目前太阳光传感器存在过于复杂、弱光工作不可靠成本高工作寿命短，灵敏度低追踪范围窄其精度都超过0.3度以上等缺陷.现有技术知识中所有太阳光追踪传感器都采用传统的结构和习惯控制电路，其弊端是很难同时突破高可靠性和高精度的要求.在大气层低空自然天气条件太阳光辐射强度和辐射角度参考分析：在雨雪天气情况下，以日出半小时之后和日没半小时之前为参照对象，一般情况为700LEX至3500LUX光强的变化，阴天与多云天为1800LUX至28000LUX光强的变化，无云雾遮挡的晴天为7000LEX至120000LUX光强的变化，其中天空散射光本发明指漫辐射太阳光为500LUX至15000LUX光强的变化，其中无云雾遮挡的强太阳直射光从地平线自东向西以每4分钟/1度的角速度运行，角度是均匀变化的，而漫辐射太阳光又是固定的角度正南天空(北半球地区)向地面辐射太阳光，这两个角度的太阳光早晚与正午相比相差80度左右，正午时分才接近重合，在直射光减弱漫辐射光增强要求追踪传感器在上午加快向西追踪的角速度，下午先向东再缓慢向西追踪.因此，用于光伏发电的太阳光追踪传感器必须具有极高的自适应性和可靠性.

发明内容

本发明的目的是：解决目前太阳光追踪传感器在阴天不能工作/在多云天不能自适应和可靠性追踪强光面而减少光伏发电量，即使在强太阳直射光的情况下也有正负1.5度至正负3度的误差而降低太阳能透镜的聚光效果和热利用效率.提供直射太阳光高精度无零角偏传感器和航空太阳光线导航传感器以及太空航天导航传感器.

本发明的实现所具备的基本物理理论原理：石冰心孙言明(Shi-Sun)导航仪器无零偏控制论，当时(1979-1984)他们是以非常微弱的地球磁场为研究对象，利用较细的磁针作传感元件，采用脉动N极磁悬浮消除地球万有引力和阻力误差，在靠近磁针的S端采用脉动N磁场消除惯性误差，同时采用脉动S磁场产生对立效应，以同性相斥产生过零现象，并获得了无零偏方向控制信号.我们将这种从未公开的基于地磁传感器的技术方法移植到宇宙光学传感器中.

本发明所述传感器的实现，在园管形传感器外壳前端装有一空心球，在球的中切面周围设有4个微型球面感光探头，以采集太阳光方位角和高度角的偏差与微偏信号，在球的中切面左右的球壳开有与园管直径相等的两个大孔并套装在传感器壳体的前端，感光探头引线与传感器内部回路连接，经比较器和过零调整电路再通过输出的两个线端输出正向和反向调整电平，达到阴天漫辐射太阳光和晴天强太阳直射光可靠性追踪；无零角偏输入的光信号由设在传感器外壳前端与管内径偶合的园柱体部件提供，园柱体部件为固体挡光材料，该部件沿两半园柱的中间处分别制成两个微细孔导光隧道且与园柱体轴向高精度平行，在传感器壳内中部靠近隧道口分别装有两只内感光探头，安装在二维支架上的光追踪传感器在电机的驱动下产生公共运动，传感器前端指向强光面作小偏角游摆，当传感器的指向角与太阳直射光线完全重合为零时，同时太阳光导光隧道射中内感光探头受光，过零调整电路工作暂时截止。本发明所述的传感器是将二维追踪所采用的4个感光探头为对称安装在同一球壳上，因整体传感器外表为园形球面，没有任何角面的遮光，具有受光均衡性，4个感光探头采用性能良好的光敏电阻或光敏二极管制成，表面采用石粉材料和耐热胶粘合封装以产生对强光的衰减效果，4个感光探头在工艺生产上须保持严格的一致性，确保角位检测的灵敏性，采用微角差比较器提高可靠性，自适应强光和弱光，确保传感器在500-200000LUX之间高可靠性工作.

本发明所述的传感器，在比较器之后设一种过零调整电路，在一个很窄的角速度内冲过零角度，而不是随机地，对于每一个上位调整和下位调整都是如此，实施主动追踪太阳光，因二维追踪传感器设有两个内部过零截止感光探头，当传感器轴向指向太阳并与太阳光完全重合为零角度，太阳光通过园柱体的两个导光隧道射中传感器内部两个感光探头，完成过零截止，给追踪系统提供了无零误差的精准传感基础.

具体实施方式