[发明专利]一种模拟式太阳敏感器及其设计方法

权利要求书

1.一种模拟式太阳敏感器的设计方法，其特征在于，所述太阳敏感器包括探头和与探头相连的处理电路，所述探头包括光敏电池板和位于其上的光线引入装置，光线引入装置上形成有入射孔，

所述设计方法包括：

S1：设置太阳敏感器的视场角FOV、所述光线引入装置到光敏电池板的间距以及入射孔的边长；

S2：计算光敏电池板输出电流最大值和最小电流变化率；

S3：根据所述光敏电池板输出电流最大值和最小电流变化率设置处理电路的负载电阻器的阻值、放大倍数和AD芯片位数。

2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述太阳敏感器的视场角FOV、所述光敏电池板与所述光线引入装置的垂直距离h以及入射孔的边长d的关系为：

3.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述S2包括：

获取太阳光入射角步长ΔA；

利用所述太阳光入射角步长ΔA均分视场[-α,+α]，得到2α/ΔA+1组入射角度，以及在[0,2π]内以步长ΔA逐步旋转，得到2π/ΔA组入射光线，其中，α为太阳光线与入射孔中心O₂与其在光敏电池板上垂直投影O₁的连线的夹角；

在模拟式太阳敏感器视场[-α,+α]内遍历(2α/ΔA+1)*2π/ΔA组入射光，获取每组入射光对应的入射角度下所述光敏电池板的输出电流，并计算出光敏电池板输出电流最大值I_max、最小值I_min和最小电流变化率ΔI。

4.根据权利要求3所述的设计方法，其特征在于，所述光敏电池板包括逆时针排列的第一光敏电池区、第二光敏电池区、第三光敏电池区和第四光敏电池区，所述光敏电池板各区的输出电流为：

其中，I₀为所述光敏电池板的响应率，m为太阳光线在光敏电池上投影的中心点在距所述光敏电池板中心点O₁的水平距离，n为太阳光线在光敏电池上投影的中心点在距所述光敏电池板中心点O₁的垂直距离；

其中，β为太阳光线绕入射孔中心O₂与太阳光线在光敏电池板上垂直投影O₁的连线的旋转角，b为两个相邻光敏电池区之间的距离。

5.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述S3包括：

设置所述负载电阻器的阻值满足

R*I_max＜V_L1

其中，V_L1为在温度T₁(℃)时所述光敏电池板临界光生电压；

V_L1＝V_L0+S_T(T₁-T₀)

其中，V_L0为在温度T₀(℃)时所述光敏电池板的临界光生电压，S_T为光生电压的温漂；

设置所述处理电路包括的信号调理电路的放大倍数K为

K＝V_I/R*I_max

其中，所述V_I为AD采样电路的接口电压；

设置所述处理电路包括的AD采样电路的AD芯片位数n满足

V_I/2^n-1＜ΔI*R*K。

6.一种利用权利要求1-5中任一项所述的设计方法进行设计的模拟式太阳敏感器，包括探头和处理电路，其特征在于，

所述探头包括壳体、光线引入装置、基板和光敏电池板，其中，所述壳体与所述光线引入装置形成一个腔体，在所述腔体内部的表面上安装所述光敏电池板；

所述光敏电池板包括逆时针设置的第一光敏电池区、第二光敏电池区、第三光敏电池区和第四光敏电池区；

通过所述光线引入装置的太阳光线在光敏电池板上形成投影，根据所述第一光敏电池区、第二光敏电池区、第三光敏电池区和第四光敏电池区的输出电流，计算太阳光线的两轴矢量角：