專(zhuān)利名稱：一種隨動(dòng)雙軸跟蹤的智能傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傳感器，具體涉及一種隨動(dòng)雙軸跟蹤的智能傳感器，屬于太陽(yáng)能 應(yīng)用技術(shù)和傳感器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著地球資源的不斷匱乏，太陽(yáng)能作為一種清潔無(wú)污染的能源越來(lái)越被人們所重 視，發(fā)展前景非常廣闊，然而它也存在著密度低、間歇性、空間分布不斷變化的問(wèn)題，這就對(duì) 太陽(yáng)能的收集和利用提出了更高的要求。在太陽(yáng)能熱利用中，為了得到中高溫?zé)崮?，必須?集熱器從日出到日落跟蹤太陽(yáng)；在太陽(yáng)能光發(fā)電中，相同條件下，自動(dòng)跟蹤發(fā)電設(shè)備要比固 定發(fā)電設(shè)備的發(fā)電量提高35%，成本下降25%，因此在太陽(yáng)能利用中，進(jìn)行跟蹤是很有必 要的，而跟蹤裝置的精度和性能直接地影響設(shè)備利用太陽(yáng)能的性能，因此對(duì)跟蹤裝置及控 制裝置的研究是一項(xiàng)很有意義的工作?？刂蒲b置一般有閉環(huán)、開(kāi)環(huán)、混合控制方式，其中閉 環(huán)控制方式和混合控制方式均需使用傳感器來(lái)測(cè)定入射太陽(yáng)光線和系統(tǒng)光軸間的偏差，當(dāng) 偏差超過(guò)一個(gè)閥值時(shí)，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械部分轉(zhuǎn)動(dòng)，減小偏差，直到使太陽(yáng)光線與系統(tǒng)光軸 重新平行，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)方位角和高度角的跟蹤。跟蹤系統(tǒng)的有效控制很大程度依賴于傳感器，因此，傳感器的可靠性、抗干擾、精 確度涉及整個(gè)控制系統(tǒng)的優(yōu)劣。常用的光敏傳感元件有光電池、光敏電阻、光敏管等，一般 是直接接入測(cè)量電路，存在安裝不便、精度不高、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一等問(wèn)題，使用不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種不僅安裝方便，而且精度高、生產(chǎn)成本低的隨動(dòng)雙軸跟蹤的 智能傳感器。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種隨動(dòng)雙軸跟蹤的智能傳感器，包 括罩殼和電路控制板，所述電路控制板設(shè)在殼體內(nèi)；所述電路控制板包括電源電路、CPU模 塊、光敏元件陣列、通信模塊和接口模塊，電源電路的輸入端與接口模塊的輸出端電連接， 電源電路的輸出端與CPU模塊的第一輸入端、光敏元件陣列的輸入端和通信模塊的輸入端 電連接，光敏元件陣列的輸出端與CPU模塊的第二輸入端電連接，CPU模塊與通信模塊通信 連接，通信模塊的輸出端與接口模塊的輸入端電連接。所述電路控制板還包括溫度傳感器，溫度傳感器的輸出端與CPU模塊的第三輸入 端電連接，且溫度傳感器的輸入端與電源電路的輸出端電連接。所述電路控制板還包括存儲(chǔ)模塊，存儲(chǔ)模塊與CPU模塊通信連接，且存儲(chǔ)模塊的 輸入端與電源電路的輸出端電連接。所述電路控制板還包括編碼模塊，編碼模塊與CPU模塊通信連接，且編碼模塊的 輸入端與電源電路的輸出端電連接。所述光敏元件陣列包括6個(gè)光敏元件，6個(gè)光敏元件的輸出端分別與CPU模塊的 第二輸入端中的6個(gè)接口電連接，光敏元件為光敏電阻或者為光敏二極管或者為光敏三極管。
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所述罩殼包括透明頂蓋、殼體和底板，殼體上部端口的兩側(cè)分別設(shè)有一個(gè)凹口，且 每個(gè)凹口內(nèi)分別裝有1個(gè)光敏元件e和光敏元件f，殼體上部設(shè)有第一沉孔，下部設(shè)有第二 沉孔，且第一沉孔內(nèi)裝有4個(gè)光敏元件a、b、c、d，6個(gè)光敏元件a、b、c、d、e、f的感光面均 朝上，電路控制板置于第二沉孔內(nèi)，且底板與殼體的下部端口固定連接。所述溫度傳感器為DS18B20溫度傳感器或者為NTC溫敏電阻或者為PT100溫度傳 感器或者為PT1000溫度傳感器。所述存儲(chǔ)模塊為EEPR0M存儲(chǔ)芯片或者為flash存儲(chǔ)芯片。所述編碼模塊為多位撥碼開(kāi)關(guān)，多位撥碼開(kāi)關(guān)與CPU模塊通信連接。所述CPU模塊為ATmegal6L集成芯片，通信模塊為MAX232集成芯片。本發(fā)明所具有的積極效果是由于本發(fā)明包括罩殼和電路控制板，所述電路控制 板設(shè)在殼體內(nèi)；所述電路控制板包括電源電路、CPU模塊、光敏元件陣列、通信模塊和接口 模塊，電源電路的輸入端與接口模塊的輸出端電連接，電源電路的輸出端與CPU模塊的第 一輸入端、光敏元件陣列的輸入端和通信模塊的輸入端電連接，光敏元件陣列的輸出端與 CPU模塊的第二輸入端電連接，CPU模塊與通信模塊通信連接，通信模塊的輸出端與接口模 塊的輸入端電連接，使用時(shí)，將跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)器的與接口模塊和通信模塊電連接，本 發(fā)明的中心光軸與跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)器的跟蹤轉(zhuǎn)軸在同一平面內(nèi)，安裝方便，本發(fā)明的 接口模塊的輸出端輸出入射光線偏差方向信號(hào)，將采集到太陽(yáng)方位角和高度角的信息送至 跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)不同時(shí)刻跟蹤太陽(yáng)方位角和高度角的信息，提高了自動(dòng)跟蹤 發(fā)電設(shè)備的發(fā)電量。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，生產(chǎn)成本低，精度高，可廣泛應(yīng)用于提高太 陽(yáng)能利用率的跟蹤控制場(chǎng)合。


圖1為本發(fā)明的一種隨動(dòng)雙軸跟蹤的智能傳感器的結(jié)構(gòu)原理圖； 圖2是圖1的俯視圖(不包括透明頂蓋)；
圖3為本發(fā)明電路控制板電路原理方框圖； 圖4為本發(fā)明電路控制板原理圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖及給出的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。如圖1、2、3、4所示，一種隨動(dòng)雙軸跟蹤的智能傳感器，包括罩殼1和電路控制板2， 所述電路控制板2設(shè)在殼體1內(nèi)；所述電路控制板2包括電源電路2-l、CPU模塊2-2、光敏 元件陣列2-3、通信模塊2-4和接口模塊2-5，電源電路2-1的輸入端與接口模塊2_5的輸 出端電連接，電源電路2-1的輸出端與CPU模塊2-2的第一輸入端、光敏元件陣列2-3的輸 入端和通信模塊2-4的輸入端電連接，光敏元件陣列2-3的輸出端與CPU模塊2-2的第二 輸入端電連接，CPU模塊2-2與通信模塊2-4通信連接，通信模塊2-4的輸出端與接口模塊 2-5的輸入端電連接。如圖3、4所示，為了便于測(cè)量環(huán)境溫度，增加溫度參數(shù)，提高太陽(yáng)方位角和高度角 的精確度，所述電路控制板2還包括溫度傳感器2-6，溫度傳感器2-6的輸出端與CPU模塊 2-2的輸入端電連接，且溫度傳感器2-6的輸入端與電源電路2-1的輸出端電連接，所述溫
4度傳感器2-6為DS18B20溫度傳感器或者為NTC溫敏電阻或者為PT100溫度傳感器或者為 PT1000溫度傳感器。如圖3、4所示，為了便于存儲(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)，分析歷史數(shù)據(jù)，所述電路控制板2還包括 存儲(chǔ)模塊2-7，存儲(chǔ)模塊2-7與CPU模塊2-2通信連接，且存儲(chǔ)模塊2_7的輸入端與電源電 路2-1的輸出端電連接，所述存儲(chǔ)模塊2-7為EEPR0M存儲(chǔ)芯片或者為flash存儲(chǔ)芯片。如圖3、4所示，為了使得本發(fā)明通信更靈活，便于識(shí)別信號(hào)來(lái)源，所述電路控制板 2還包括編碼模塊2-8，編碼模塊2-8與CPU模塊2-2通信連接，且編碼模塊2_8的輸入端 與電源電路2-1的輸出端電連接，所述編碼模塊2-8為多位撥碼開(kāi)關(guān)，多位撥碼開(kāi)關(guān)與CPU 模塊2-2通信連接。如圖3、4所示，所述光敏元件陣列2-3包括6個(gè)光敏元件，6個(gè)光敏元件的輸出端 分別與CPU模塊2-2的第二輸入端中的6個(gè)接口電連接，光敏元件為光敏電阻或者為光敏
二極管或者為光敏三極管。如圖1所示，為了便于安裝電路控制板2在罩殼1內(nèi)，所述罩殼1包括透明頂蓋 1-1、殼體1-2和底板1-3，殼體1-2上部端口的兩側(cè)分別設(shè)有一個(gè)凹口 1-2-1，且每個(gè)凹口
1-2-1內(nèi)分別裝有1個(gè)光敏元件e和光敏元件f，殼體1-2上部設(shè)有第一沉孔1-2-2，下部設(shè) 有第二沉孔1-2-3，且第一沉孔1-2-2內(nèi)裝有4個(gè)光敏元件a、b、c、d，6個(gè)光敏元件a、b、c、 d、e、f的感光面均朝上，電路控制板2置于第二沉孔1-2-3內(nèi)，且底板1-3與殼體1-2的下 部端口固定連接。其中，分別裝在殼體1-2上部端口的兩側(cè)凹口 1-2-1內(nèi)的光敏元件e和 f為光源方位角大幅偏差檢測(cè)的光敏元件，裝在第一沉孔1-2-2內(nèi)中間兩個(gè)并排光敏元件a 和b為該方位角精確檢測(cè)的光敏元件，兩個(gè)并排光敏元件a和b兩側(cè)的光敏元件c和d為 光源仰角檢測(cè)的光敏元件。本發(fā)明所述CPU模塊2-2為ATmegal6L集成芯片，通信模塊2-4為MAX232集成芯 片。本發(fā)明工作原理過(guò)程將本發(fā)明安裝在跟蹤機(jī)構(gòu)上，使得殼體1-2上部端口平行 于太陽(yáng)能器件的工作面，使得跟蹤機(jī)構(gòu)的方位角跟蹤軸與4個(gè)光敏元件a和b以及兩個(gè)凹 口 1-2-1的光敏元件e和f 方向垂直，使得仰角跟蹤軸與光敏元件c和d方向垂直，接口模 塊2-5和通信模塊2-4的輸出端與跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)器電連接，當(dāng)太陽(yáng)光線照射到傳感 器上時(shí)，由于6個(gè)光敏元件安放的角度不同，照在6個(gè)光敏元件上的光強(qiáng)不同，6個(gè)光敏元 件感應(yīng)不同量值的模擬信號(hào)送至CPU模塊2-2進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換和處理，CPU模塊2-2處理計(jì) 算出太陽(yáng)光線與傳感器中線有夾角，即太陽(yáng)此刻的方位角，CPU模塊2-2將處理后得到的轉(zhuǎn) 換信號(hào)送至通信模塊2-4和接口模塊2-5輸出送至跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)器，同時(shí)，CPU模塊
2-2將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)模塊2-7中，溫度傳感器2-6輸出的溫度信號(hào)和編碼模塊2-8輸出 的碼值送至CPU模塊2-2處理得到溫度數(shù)據(jù)和編碼數(shù)據(jù)，將測(cè)量的溫度數(shù)據(jù)和編碼數(shù)據(jù)通 過(guò)CPU模塊2-2輸出給通信模塊2-4輸出，最終送至跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)器或者輸出存儲(chǔ) 到存儲(chǔ)模塊2-7，便于分析歷史數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)雙軸跟蹤，提高太陽(yáng)能的利用率。
權(quán)利要求
一種隨動(dòng)雙軸跟蹤的智能傳感器，其特征在于a、包括罩殼(1)和電路控制板(2)，所述電路控制板(2)設(shè)在殼體(1)內(nèi)；b、所述電路控制板(2)包括電源電路(2 1)、CPU模塊(2 2)、光敏元件陣列(2 3)、通信模塊(2 4)和接口模塊(2 5)，電源電路(2 1)的輸入端與接口模塊(2 5)的輸出端電連接，電源電路(2 1)的輸出端與CPU模塊(2 2)的第一輸入端、光敏元件陣列(2 3)的輸入端和通信模塊(2 4)的輸入端電連接，光敏元件陣列(2 3)的輸出端與CPU模塊(2 2)的第二輸入端電連接，CPU模塊(2 2)與通信模塊(2 4)通信連接，通信模塊(2 4)的輸出端與接口模塊(2 5)的輸入端電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨動(dòng)雙軸跟蹤的智能傳感器，其特征在于所述電路控制板 (2)還包括溫度傳感器(2-6)，溫度傳感器(2-6)的輸出端與CPU模塊(2-2)的第三輸入端 電連接，且溫度傳感器(2-6)的輸入端與電源電路(2-1)的輸出端電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨動(dòng)雙軸跟蹤的智能傳感器，其特征在于所述電路控制板 (2 )還包括存儲(chǔ)模塊(2-7 )，存儲(chǔ)模塊(2-7 )與CPU模塊(2-2 )通信連接，且存儲(chǔ)模塊(2_7 ) 的輸入端與電源電路(2-1)的輸出端電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨動(dòng)雙軸跟蹤的智能傳感器，其特征在于所述電路控制板 (2 )還包括編碼模塊(2-8 )，編碼模塊(2-8 )與CPU模塊(2-2 )通信連接，且編碼模塊(2-8 ) 的輸入端與電源電路(2-1)的輸出端電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨動(dòng)雙軸跟蹤的智能傳感器，其特征在于所述光敏元件陣 列(2-3)包括6個(gè)光敏元件，6個(gè)光敏元件的輸出端分別與CPU模塊(2-2)的第二輸入端中 的6個(gè)接口電連接，光敏元件為光敏電阻或者為光敏二極管或者為光敏三極管。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的隨動(dòng)雙軸跟蹤的智能傳感器，其特征在于所述罩殼(1)包 括透明頂蓋(1-1)、殼體(1-2)和底板(1-3)，殼體(1-2)上部端口的兩側(cè)分別設(shè)有一個(gè)凹口 (1-2-1),且每個(gè)凹口( 1-2-1)內(nèi)分別裝有1個(gè)光敏元件e和光敏元件f，殼體(1-2)上部設(shè) 有第一沉孔(1-2-2)，下部設(shè)有第二沉孔(1-2-3)，且第一沉孔(1-2-2)內(nèi)裝有4個(gè)光敏元 件a、b、c、d，6個(gè)光敏元件a、b、c、d、e、f的感光面均朝上，電路控制板(2)置于第二沉孔 (1-2-3)內(nèi)，且底板(1-3)與殼體(1-2)的下部端口固定連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隨動(dòng)雙軸跟蹤的智能傳感器，其特征在于所述溫度傳感器 (2-6)為DS18B20溫度傳感器或者為NTC溫敏電阻或者為PT100溫度傳感器或者為PT1000 溫度傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的隨動(dòng)雙軸跟蹤的智能傳感器，其特征在于所述存儲(chǔ)模塊 (2-7)為EEPR0M存儲(chǔ)芯片或者為flash存儲(chǔ)芯片。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的隨動(dòng)雙軸跟蹤的智能傳感器，其特征在于所述編碼模塊 (2-8)為多位撥碼開(kāi)關(guān)，多位撥碼開(kāi)關(guān)與CPU模塊(2-2)通信連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨動(dòng)雙軸跟蹤的智能傳感器，其特征在于所述CPU模塊 (2-2)為ATmegal6集成芯片，通信模塊(2-4)為MAX232集成芯片。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種隨動(dòng)雙軸跟蹤的智能傳感器，包括罩殼和電路控制板，所述電路控制板設(shè)在殼體內(nèi)；所述電路控制板包括電源電路、CPU模塊、光敏元件陣列、通信模塊和接口模塊，電源電路的輸入端與接口模塊的輸出端電連接，電源電路的輸出端與CPU模塊的第一輸入端、光敏元件陣列的輸入端和通信模塊的輸入端電連接，光敏元件陣列的輸出端與CPU模塊的第二輸入端電連接，CPU模塊與通信模塊通信連接，通信模塊的輸出端與接口模塊的輸入端電連接。本發(fā)明不僅安裝方便，而且精度高、生產(chǎn)成本低。
文檔編號(hào)G05D3/00GK101976082SQ20101053847
公開(kāi)日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月10日
發(fā)明者宋加才, 尹海峰, 沈金榮, 肖磊, 邱婷婷 申請(qǐng)人:河海大學(xué)常州校區(qū)