一种光电池日射计数字传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种光电池日射计数字传感器，包括硒、硅、锗等多种光电池传感器、AD芯片、数字温度计、MCU单片机、RS485总线芯片，光电池传感器通过电流电压转换电路与AD芯片连接，MCU单片机与AD芯片、数字温度计、RS485总线芯片分别连接。将硒、硅、锗多种材质的光电池同时接入微控制器系统，根据多种材质光电池对不同谱系的反应计算得出较为完整的谱系日射量，微控制器和总线系统相结合，具有数字化输出、总线控制、智能化采集等特点，可以方便的接入各种自动化程控系统，满足不同工控环境及农业控制对日射量测量的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光电测量传感器、电子控制、总线传输技术，尤其涉及一种光电池日射计数字传感器。
技术介绍
日射量测量在农业生产、气象及空间技术研究中具有重要作用。传统的高精度日射计使用两块高吸收率的金属片作接收器。一片接收太阳光照；另一片屏蔽，并安装有电加热装置。每片上都安置热电偶，测量金属片的温度，当二者温差为零时，屏蔽片加热电流的功率便是单位时间接收的太阳辐射量。其接收器大多是水平放置的黑白相间或黑色圆盘形的热电堆，并用半球形玻璃壳保护，防止外界干扰，同时形成一个小型温室环境，防止辐射能散失。这类日射计可以精确的全谱系测量日射量，但是传感器结构复杂，造价昂贵，且由于靠屏蔽金属片和日晒金属片的温度差来测量日射量，因此响应较慢，并需要玻璃壳保护，形成测量温室，体积较大。随着嵌入式系统和数字技术的不断提高，各种数字化传感器应运而生。光电池是一种高效的光敏元件，具有体积小、造价低、灵敏度高、时间常数小、直接电信号输出等特点，可简单高效的接入嵌入式系统，制成数字光强测量传感器。但是光电池随温度漂移较大，且不同材质的光电池，对不同的光谱敏感，因此无法全谱系测量日射量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种结构简单、自动化程度高、适应性强的光电池日射计数字传感器。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的:本专利技术的光电池日射计数字传感器，包括多种光电池传感器、AD芯片、数字温度计、MCU单片机、RS485总线芯片，所述光电池传感器通过电流电压转换电路与AD芯片连接，所述MCU单片机与所述AD芯片、数字温度计、RS485总线芯片分别连接。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术实施例提供的光电池日射计数字传感器，将砸、硅、锗多种材质的光电池同时接入微控制器系统，根据多种材质光电池对不同谱系的反应计算得出较为完整的谱系日射量，微控制器和总线系统相结合，具有数字化输出、总线控制、智能化采集等特点，可以方便的接入各种自动化程控系统，满足不同工控环境及农业控制对日射量测量的要求。【附图说明】图1为硅光电池温度特性曲线；图2为不同材料光电池的光谱特性；图3为本专利技术实施例提供的光电池日射计数字传感器的原理模块图。图中:1、砸光电池传感器，2、硅光电池传感器，3、锗光电池传感器，4、AD芯片(TLC25434模数AD转换)，5、数字温度计(DS18B205数字温度传感器)，6、MCU单片机(AT89C2051微控制器)，7、RS485总线芯片，8、电流电压转换电路。【具体实施方式】下面将对本专利技术实施例作进一步地详细描述。本专利技术的光电池日射计数字传感器，其较佳的【具体实施方式】是:包括多种光电池传感器、AD芯片、数字温度计、MCU单片机、RS485总线芯片，所述光电池传感器通过电流电压转换电路与AD芯片连接，所述MCU单片机与所述AD芯片、数字温度计、RS485总线芯片分别连接。所述多种光电池传感器包括砸光电池传感器、娃光电池传感器、锗光电池传感器。所述多种光电池传感器将其短路电流电信号传送到AD芯片；所述MCU单片机控制所述AD芯片采集电流信号，同时读取数字温度计输出的温度值并进行温度补偿；所述MCU单片机根据所述多种光电池传感器的输出值加权求和得出日射量值，并由串口通过RS485总线芯片进行总线数据传输与控制，形成数字化的传感器。本专利技术的光电池日射计数字传感器，克服了单一材质光电池无法全谱系测量日射量的技术缺陷，使用多种材质光电池传感器1、2、3，并将光电池传感器1、2、3与MCU单片机6、总线技术7相结合，三种材质的光电池传感器1、2、3输出的短路电流在经过TL084电路8后转变成电压信号，AT89C2051微控制器6控制TLC25434对电压信号进行AD转换，同时读取DS18B205数字温度传感器输出的温度值，微控制器6根据光电池1、2、3出厂参数进行温度补偿。微控制器6将三种材质的光电池传感器1、2、3输出值加权求和得出日射量值，并通过RS485总线7进行数据传输。光电池的短路电流与光照度成线性关系，是理想的光强测量传感器。本专利技术正是利用这一特性选取光电池作为日射量传感元件。但是作为日射计传感器，光电池传感器存在温度漂移较大、不能全谱系测量太阳光照等问题。具体实施例:图1为硅光电池温度特性曲线。图2为硅光电池、锗光电池和砸光电池的光谱特性曲线。由图2可见，不同材质的光电池最大灵敏度峰值所对应的入射波长不同，硅光电池的光谱响应峰值在0.8 μ m附近，波长范围0.4?1.2 μ m，砸光电池光谱响应峰值在0.5 μ m附近，波长范围0.38?0.75 μ m。如图3所示，为了尽量克服光电池温漂较大、不能全谱系感受太阳光的缺陷，在测量系统中加装温度传感器6对测量进行温度补偿，并同时使用硅1、砸2、锗3多种不同材质的光电池作为光敏传感器，感受不同光谱的太阳光，已达到最大范围的覆盖太阳光谱系。日射计数字传感器由光电池传感器1、2、3、TL084电流电压转换电路8、AT89C2051微控制器6、TLC25434模数AD转换，DS18B205数字温度传感器，RS485总线芯片7组成。光电池作为半导体器件存在较大的温漂，因此系统加装了 DS18B20数字温度计5，用于环境监控和软件温度补偿。此外DS18B205自带的E2PR0M存储器，作为本系统各种运行参数的存储空间。通信线路采用可远距离传输的串行485通信协议7。光电池传感器1、2、3以短路电流特性为依据，因此需使用电流电压转换电路8将光电池的短路电流放大并装换为电压信号后再进行模数装换。本系统选用12位高精度AD装换芯片TLC2543I作为模数转换器件4，同时为了实现系统自检，TLC2543I4还负责采集供电电压、系统电压等信号，作为参考数据。工作中，三种材质的光电池传感器1、2、3输出的短路电流在经过TL084电路8后转变成电压信号，AT89C2051微控制器6控制TLC25434对电压信号进行AD转换，同时读取DS18B205输出的温度值，微控制器6根据光电池1、2、3出厂参数进行温度补偿。微控制器6将三种材质的光电池传感器1、2、3输出值加权求和得出日射量值，并通过RS485总线7进行数据传输。以上所述，仅为本专利技术较佳的【具体实施方式】，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。因此，本专利技术的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。【主权项】1.一种光电池日射计数字传感器，其特征在于，包括多种光电池传感器、AD芯片、数字温度计、MCU单片机、RS485总线芯片，所述光电池传感器通过电流电压转换电路与AD芯片连接，所述MCU单片机与所述AD芯片、数字温度计、RS485总线芯片分别连接。2.根据权利要求1所述的光电池日射计数字传感器，其特征在于，所述多种光电池传感器包括砸光电池传感器、硅光电池传感器、锗光电池传感器。3.根据权利要求2所述的光电池日射计数字传感器，其特征在于，所述多种光电池传感器将其短路电流电信号传送到AD芯片； 所述MCU单片机控制所述AD芯片采集电流信号，同时读取数字温度计输出的温度值并进行温度补偿； 所述MCU单片机根据所述多种光电池传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电池日射计数字传感器，其特征在于，包括多种光电池传感器、AD芯片、数字温度计、MCU单片机、RS485总线芯片，所述光电池传感器通过电流电压转换电路与AD芯片连接，所述MCU单片机与所述AD芯片、数字温度计、RS485总线芯片分别连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：熊玉珍，陈征，喻建军，董云开，李涛，吴立恒，李宏，
申请(专利权)人：中国地震局地壳应力研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11