专利名称：二维光强方位传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种智能控制技术，特别地，涉及一种二维光强方位传感
為°
背景技术：
目前太阳光方位跟踪控制器主要以电控为主，早先纯机械式跟踪方式由于 精度低、机构复杂、灵活性差等因素基本已停止应用。采用电控方式的太阳光 方位跟踪控制器，从原理上看有两类， 一种是时钟跟踪方式，另一种是传感器 跟踪方式。采用时钟跟踪方式大都采用极轴机构，线性跟踪，如天文观测仪器
等，但会存在累积偏差，需要人工修正；当使用在其它跟踪机构上，由于为非 线性跟踪，控制器多半采用工控机，算法也较复杂，成本会很高；采用传感器 跟踪，目前成品太阳光方位传感器尚未见报道，均停留在原理研究上，使用者 通常是选择一些光敏感器件进行开发、研制，有关温度及光强变化对跟踪精度 影响未见报道； 一些跟踪精度要求很高的太阳能聚光发电系统，控制器做的非 常复杂，通常采用时钟跟踪与传感器跟踪相结合的控制方式，成本高功耗大， 不适合普通光伏电板向阳跟踪控制。

实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种二维光强方位传感 器；本实用新型功耗低、体积小、成本低、使用方便、性能稳定可靠。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的 一种二维光强方位传感 器，它主要由光电池B1 B6、电阻R1 R6、两个对称双减法放大器4、 12、四 个比较器5、 6、 9、 10，两个电机7、 8和减法放大器11组成；其中，所述B1 B6的负极均接地；B 1的正极通过信号线连接到对称双减法放大器4的m输入 端，B2的正极通过信号线连接到对称双减法放大器4的n输入端，Rl的一端
直接连接到对称双减法放大器4的m输入端，另一端接地；R2的一端直接连接 到对称双减法放大器4的n输入端，另一端接地；B 3的正极通过信号线连接到 对称双减法放大器12的m输入端，B4的正极通过信号线连接到对称双减法放 大器12的n输入端，电阻R3的一端直接连接到对称双减法放大器12的m输入 端，另一端接地；R4的一端直接连接到对称双减法放大器12的n输入端，另一 端接地；B5的正极通过信号线连接到减法放大器11的p输入端，B6的正极 通过信号线连接到减法放大器11的o输入端，R5的一端直接连接到减法放大器 11的o输入端，另一端接地，R6的一端直接连接到减法放大器11的p输入端， 另一端接地；对称双减法放大器4中Al放大器的输出连接到比较器6的正相输 入端，对称双减法放大器4中A2放大器的输出连接到比较器5的正相输入端， 对称双减法放大器12中Al放大器的输出连接到比较器9的正相输入端，对称 .双减法放大器12中A2放大器的输出连接到比较器10的正相输入端；减法放大 器11的输出端分别与比较器5、 6、 9、 IO的反相输入端相连。比较器5和比较 器6的输出分别与电机7相连，比较器9和比较器10的输出分别与电机8相连。 本实用新型的有益效果是
1、 体积小、成本低、性能可靠，使用方便。
2、 控制电路采用全运放硬件电路，稳定性高。
3、 太阳光方位检测采用光强、温度补偿思想，提高了传感器的稳定性、灵敏度。


图l是本实用新型的二维光强方位传感器的传感器结构示意图；其中，(a) 为主视图，(b)为俯视图。
图2是减法放大器电路图3是对称双减法放大器电路图4是本实用新型的二维光强方位传感器的电路示意框图。 图中，主传感器l，硬质导线2，副传感器3，对称双减法放大器4、 12， 比较器5、 6、 9、 10，电机7、 8，减法放大器ll。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本实用新型，本实用新型的目的和效果将变得更加 明显。
如图l所示，主传感器l由焊接在一块PCB板的上5块光电池B1 B5组成， 其中，B1 B4光电池围成棱台状，B1光电池与B2光电池夹角范围为0 90。， B3光电池与B4光电池夹角范围也为0 90。 ， B5光电池位于棱台的顶部，Bl B5的感光面均朝外。主传感器1用于太阳光线方位的传感，副传感器3由B6光 电池焊接在另一块PCB板的中央组成，副传感3用于光强、温度补偿作用。主 传感器1和副传感器3通过硬质导线2连接组成太阳光线方位传感系统，太阳 光线方位传感系统安装在需实现向阳跟踪的设备上并随设备一起转动。
主传感器l在上方，副传感器3在下方，为不影响副传感器3接收环境漫 反射光强，主传感器1副传感器3两者的间距不小于主传感器1 PCB板宽度的 1/2;在正常工作时主传感器1仅将副传感器3上方的直射光挡住。
如图2所示，本实用新型的减法放大器11主要由电阻R7 R10和运算放大 器A组成；R7的一端与光电池B6正极相连，另一端与运算放大器A反相输入端 相连；R8的一端与运算放大器A反相输入端相连，另一端与运算放大器A的输 出端相连；R9的一端与光电池B5正极相连，另一端与运算放大器A正相输入端 相连；R10的一端与运算放大器A正相输入端相连，另一端接地。B5给出的信 号包括直射光强和漫射光强，B6给出的信号仅为漫射光强，通过减法放大器ll 运算，输出仅为直射光强分量，系统中作补偿信号用。
如图3所示，本实用新型的对称双减法放大器4、 12主要由电阻R12 R19 和运算放大器A1、 A2组成；R12与R17的一端相连，作为光强比较信号的一个 输入端m， R14与R18的一端相连，作为光强比较信号的另一个输入端n， R12 的另一端与运算放大器Al的反相输入端相连，R13的一端与运算放大器A1反相 输入端相连，另一端与运算放大器A1的输出端相连；R18的另一端与运算放大 器A2的反相输入端相连；R19的一端与运算放大器A2反相输入端相连，另一端 与运算放大器A2的输出端相连；R14的另一端与运算^C大器A1的正相输入端相 连，R17的另一端与运算放大器A2的正相输入端相连；R15 —端接运算放大器 Al的正相输入端，另一端接地；R16 —端接运算放大器A2的正相输入端，另一 端也接地。当m输入端信号大于n输入端信号Al输出方位信号，A2信号输出为 零；当m输入端信号小于n输入端信号A2输出方位信号，Al信号输出为零。
图4示出了本实用新型的二维光强方位传感器的电路示意框图，太阳光线 方位传感系统B1 B6光电池通过7芯信号电线与控制电路相连，其中6根为信号线， 一根为信号接地线。
B1 B6光电池的负极与控制电路的信号接地连接；Bl的正极通过信号线 连接到对称双减法放大器4的m输入端，B 2的正极通过信号线连接到对称双减 法放大器4的n输入端，Rl的一端直接连接到对称双减法放大器4的m输入端， 另一端接地；R2的一端直接连接到对称双减法放大器4的n输入端，另一端接 地，B3的正极通过信号线连接到对称双减法放大器12的m输入端，B4的正 极通过信号线连接到对称双减法放大器12的n输入端，R3的一端直接连接到对 称双减法放大器12的m输入端，另一端接地；R4的一端直接连接到对称双减法 放大器12的n输入端，另一端接地；B5的正极通过信号线连接到减法放大器 11的P输入端，B6的正极通过信号线连接到减法放大器11的o输入端，R5的 一端直接连接到减法放大器11的o输入端，另一端接地，R6的一端直接连接到 减法放大器11的P输入端，另一端接地；对称双减法放大器4中Al放大器的输 出连接到比较器6的正相输入端，对称双减法放大器4中A2放大器的输出连接 到比较器5的正相输入端，对称双减法放大器12中Al放大器的输出连接到比 较器9的正相输入端，对称双减法放大器12中A2放大器的输出连接到比较器 IO的正相输入端；减法放大器ll的输出端分别与比较器5、 6、 9、 IO的反相输 入端相连，实现温度和光强参量的补偿，降低温度及光强变化引发的光线方位 跟踪误差。比较器5、比较器6的输出决定X轴方位的电机7的跟踪状态，比较 器9、比较器10的输出决定Y轴方位电机8的跟踪状态，比较器5输出高电位 比较器6输出低电位电机7正转，比较器5输出低电位比较器6输出高电位电 机7反转，比较器5比较器6均输出高电位或低电位电机7不转；Y轴方位的电 机8的工作原理与X轴方位电机7相同，不再重复。
电机7、 8均为内含驱动的控制电机，有关电机驱动电路，相关专业人员均 可解决，不再说明。
上述实施例用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在 本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型作出的任何修改和 改变，都落入本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种二维光强方位传感器，其特征在于，它主要由光电池B1～B6、电阻R1～R6、两个对称双减法放大器(4、12)，四个比较器(5、6、9、10)、两个电机(7、8)和减法放大器(11)组成；其中，所述B1～B6的负极均接地；B1的正极通过信号线连接到对称双减法放大器(4)的m输入端，B2的正极通过信号线连接到对称双减法放大器(4)的n输入端，R1的一端直接连接到对称双减法放大器(4)的m输入端，另一端接地；R2的一端直接连接到对称双减法放大器(4)的n输入端，另一端接地；B3的正极通过信号线连接到对称双减法放大器(12)的m输入端，B4的正极通过信号线连接到对称双减法放大器(12)的n输入端，电阻R3的一端直接连接到对称双减法放大器(12)的m输入端，另一端接地；R4的一端直接连接到对称双减法放大器(12)的n输入端，另一端接地；B5的正极通过信号线连接到减法放大器(11)的p输入端，B6的正极通过信号线连接到减法放大器(11)的o输入端，R5的一端直接连接到减法放大器11的o输入端，另一端接地，R6的一端直接连接到减法放大器(11)的p输入端，另一端接地；对称双减法放大器(4)中A1放大器的输出连接到比较器(6)的正相输入端，对称双减法放大器(4)中A2放大器的输出连接到比较器(5)的正相输入端，对称双减法放大器(12)中A1放大器的输出连接到比较器(9)的正相输入端，对称双减法放大器(12)中A2放大器的输出连接到比较器(10)的正相输入端；减法放大器(11)的输出端分别与比较器(5、6、9、10)的反相输入端相连；比较器(5)和比较器(6)的输出分别与电机(7)相连，比较器(9)和比较器(10)的输出分别与电机(8)相连。
2. 根据权利要求1所述的二维光强方位传感器，其特征在于，所述减法放大器(11)主要由电阻R7 R10和运算放大器A组成；R7的一端作为减法放大器 (11)的o输入端，另一端与运算放大器A的反相输入端相连；R8的一端与 运算放大器A反相输入端相连，另一端与运算放大器A的输出端相连；R9的 一端作为减法放大器(11)的P输入端，另一端与运算放大器A的正相输入 端相连；R10的一端与运算放大器A正相输入端相连，另一端接地。
3. 根据权利要求1所述的二维光强方位传感器，其特征在于，所述对称双减法 放大器(4、 12)主要由电阻R12 R19和运算放大器A1、 A2组成；R12与R17 的一端相连，作为双减法放大器(4、 12)的m输入端，R14与R18的一端相 连，作为双减法放大器(4、 12)的的n输入端；R12的另一端与运算放大器 Al的反相输入端相连，R13的一端与运算放大器A1的反相输入端相连，另一 端与运算放大器Al的输出端相连；R18的另一端与运算放大器A2的反相输 入端相连；R19的一端与运算放大器A2的反相输入端相连，另一端与运算放 大器A2的输出端相连；R14的另一端与运算放大器A1的正相输入端相连， R17的另一端与运算放大器A2的正相输入端相连；R15 —端接运算放大器Al 的正相输入端，另一端接地；R16 —端接运算放大器A2的正相输入端，另一 端也接地。
专利摘要本实用新型公开了一种二维光强方位传感器，它主要由光电池B1～B6、电阻R1～R6、两个对称双减法放大器、四个比较器、两个电机和减法放大器组成。本实用新型体积小，成本低，性能可靠，使用方便；采用全运放硬件电路，稳定性高；太阳光方位检测采用光强、温度补偿，提高了传感器的稳定性和灵敏度。
文档编号G01J1/44GK201188192SQ20082008652
公开日2009年1月28日 申请日期2008年4月30日 优先权日2008年4月30日
发明者潘玉良 申请人:杭州电子科技大学