金字塔式光源跟踪探测器制造技术

本发明专利技术公开了金字塔式光源跟踪探测器，包括基座，所述基座为四棱锥结构，在所述基座的四个三角形斜面上安装有四个光电探测器；相对三角形斜面上的两个所述光电探测器型号相同且相互对称。本发明专利技术通过将光电探测器设计成四棱锥形状，使得跟踪角度范围大大增加，大大增大了接受角度，帮助光源跟踪系统较快捕捉到目标。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提出一种新型的光源跟踪探测器，主要应用需要进行光学跟踪的场合，用于探测光源的方位，如光伏发电系统中太阳方位的跟踪，激光制导中对激光反射点位置的跟踪等。
技术介绍
在太阳能发电应用中，每天太阳从东方升起，西方落下，如果光伏电池板固定，接受太阳效率相对较低，如果使光伏板的方向随着太阳的运行旋转，可提高太阳利用效率30%以上。激光制导导弹头也有一个装置，自动检测轰炸目标反射的激光信号，自动调整导弹飞行方向，使导弹飞向目标，精准炸毁目标。在这些装置上都需要有一个光电探测器，探测光源的位置。目前这一类的光电探测器，一般是在一个平面上分四个象限放置四个完全相同的面积型光电探测器，称为四象限光电探测器，利用透镜光学成像或挡板的方式来工作。但是这类探测器只能探测前方的光源信号，而透镜成像式的接受角度更小。对于所跟踪光源位于侧后方的情形，就难以探测，比如前一天太阳落山后，光伏电池板朝向西方，第二天太阳升起后，太阳就位于侧后方，这时候就难以探测，目前的处理方式时通过软硬件控制较大幅度扫描出太阳方位。本专利技术提供一种大接受角度的光源跟踪探测器。
技术实现思路
本专利技术基于上述技术问题提出了一种能精准测试光源方位同时大大增大了接受角度的光源跟踪探测器。本专利技术的技术方案如下：金字塔式光源跟踪探测器，包括基座，所述基座为四棱锥结构，在所述基座的四个三角形斜面上安装有四个光电探测器；相对三角形斜面上的两个所述光电探测器型号相同且相互对称。所述基座为正四棱锥结构，所述基座上的四个三角形斜面上的光电探测器型号且安装位置相同。所述基座相对的两个三角形斜面之间的夹角为60-120°。本专利技术通过将光电探测器设计成四棱锥形状，使得跟踪角度范围可达（360°-θ），其中θ为相对两个斜面的夹角，而目前常用的平面型四象限探测器跟踪范围最大180°。这对于太阳能跟踪来说，前一天经过跟踪后整个系统偏西方，而第二天早晨太阳升起会光源在东方，有这样的大角度探测器后我们就可以很快地跟踪到太阳，无需通过大范围扫描来找寻光源。而对于激光制导系统来说，激光制导导弹发射出去后，激光照射的目标很有可能在导弹的侧后方，这样的大角度探测器能帮助系统较快捕捉到目标。附图说明图1为本专利技术金字塔式光电探测器示意图。图2为本专利技术金字塔式光电探测器截面图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案进行详细说明：图1为本专利技术金字塔式光电探测器示意图。如图1所示，本专利技术的金字塔式光电探测器包括基座和光电探测器。基座的底面是正方形，四周是四个等腰三角形所组成的几何体，即基座为一正四棱锥。本专利技术的金字塔式光电探测器的基座可以做成空心或实心，材料采用绝缘材料。在基座的四个三角形斜面上，紧贴着表面安装四个具有一定光学接受面的光电探测器，相对三角形斜面上的两个光电探测器型号相同且相互对称。四个斜面上安装的光电探测器位置相同并且安装位置相同，光电探测器均采用的是2DU10硅光电池探测器。这样，本专利技术的金字塔式光电探测器探测光源更加精准。在本专利技术中，四个光电探测器沿逆时针方向分别标号A、B、C、D。每一个光电探测器都有两个引线，具体接线要看具体光电探测器类型。图2是本专利技术的金字塔式光电探测器沿着相对的两个三角形斜面中心线所组成的平面所得到的截面图，假设这两个三角形斜面上分别贴着A、C探测器。如图2所示，该截面是一个等腰三角形，三角形的顶角θ其实也是对应两个三角形斜面的夹角，该角度理论上可选取0-180°范围内，实际应用中综合考虑探测灵敏度、跟踪精度和跟踪角度范围，一般选取在60-120°范围。在工作时，当光源正对着金字塔式光电探测器的时候，即金字塔式光电探测器的四棱锥顶点正对着太阳。图中A、C两个由于型号相同，响应相同，导致电学参数（电压、电流或电阻等）变化相同，经过探测电路转化后，送入微机（如单片机）系统后，通过单片机程序比较对向两个光电探测器产生的电信号大小，判断得到此时整个系统正对着光源。如果光源在如图2上方位置偏左侧，A探测器接收到的光通量比C探测器接收到的要多，响应就产生差异，导致电学参数变化就有差别，经过电路转化后，微机系统根据这两个光电探测器接收到的参数变化大小判断光源的偏向，发出控制信号，控制步进电机驱动机械系统调整方向，使整个系统正对着光源，直到两个光电探测器接收到的电学信号相同。在垂直的另一个轴向，通过检测B、D探测器的信号来驱动机械系统，矫正方向，这样就达到了双轴跟踪的目的。经过实验测试，这种跟踪式光伏电池系统每天产生的电量比固定式光伏系统多25%以上。在图2中当光源位于本专利技术金字塔式光电探测器截面三角形左斜边连线外左下侧的时候，A探测器能接收到光信号，而C探测器接收不到信号，使得两个光电探测器存在响应差别，通过后续电路、微机系统和机械系统就可以调节方向迅速跟踪到光源。理论上本专利技术的金字塔式光电探测器的跟踪角度范围可达（360°-θ），而目前常用的平面型四象限探测器跟踪范围最大180°。本专利技术的金字塔式光电探测器通过长杆支起固定在光学跟踪系统上，便于更早接收到太阳光。在金字塔式光电探测器的基座四棱锥的底面中心上打一个孔，把长杆插进去，用胶、螺丝等方式进行固定连接好，再将长杆固定在光学跟踪系统上。本专利技术的金字塔式光电探测器的基座底面与光电跟踪系统相互平行，在金字塔式光电探测器的四棱锥顶点正对着太阳时，光电跟踪系统正好正对着太阳。基座四个三角形斜面上的光电探测器的引线通过基座内部引出并与微机连接。本专利技术的长杆长度约为1m。以上所述仅为本专利技术的较佳实施方式，本专利技术的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本专利技术所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
金字塔式光源跟踪探测器，包括基座，其特征在于，所述基座为四棱锥结构，在所述基座的四个三角形斜面上安装有四个光电探测器；相对三角形斜面上的两个所述光电探测器型号相同且相互对称。

【技术特征摘要】
1.金字塔式光源跟踪探测器，包括基座，其特征在于，所述基座为四棱锥结构，在所述基座的四个三角形斜面上安装有四个光电探测器；相对三角形斜面上的两个所述光电探测器型号相同且相互对称。
2.根据权利要求1所述的金字塔式光源跟踪探测器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴旭峰，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32