一种基于栅格光电感应效应的槽式太阳能集热器及其位置传感器制造技术

本发明专利技术属于位置传感器技术领域，尤其涉及一种基于栅格光电感应效应的槽式太阳能集热器位置传感器，包括双面栅格光电感应器、电流/电压放大器、数据采集与处理器、微控制器及外接插头，所述双面栅格光电感应器通过所述微控制器与所述电流/电压放大器连接，所述电流/电压放大器通过所述数据采集与处理器与所述外接插头连接。相对于现有技术，本发明专利技术基于栅格光电感应效应，直接对焦平面实时光斑分布特性进行测量与反演分析，并与理论光斑进行对比分析计算，计算实时位置偏差，获得集热器的跟踪策略，避免了外界因素对跟踪精度的影响，提高系统跟踪精度。

Trough type solar energy heat collector based on grating photoelectric induction effect and its position sensor

The invention belongs to the technical field of position sensor, in particular to a collector position sensor trough solar photoelectric sensor based on the effect of grid, including double grid photoelectric sensors, current / voltage amplifier, data acquisition and processing, the micro controller and the outer plug, the double grid photoelectric sensor is connected with the microcontroller and the current / through the voltage amplifier, the current / voltage amplifier through the data acquisition and processing and the external plug connection. Compared with the prior art, the invention of raster photoelectric effect based on the focal plane, direct real-time spot distribution characteristics analysis measurement and inversion, and comparative analysis and theoretical calculation of real-time spot position deviation, obtain the tracking strategy of the collector, avoid the influence of external factors on the tracking precision, improve the tracking accuracy.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于位置传感器
，尤其涉及一种基于栅格光电感应效应的槽式太阳能集热器及其位置传感器。
技术介绍
目前，槽式聚光集热器的位置传感，主要包括使用倾角传感器、采用脉冲或电机转动量累计等方法。该位置传感器可以为槽式集热器传动系统的跟踪控制提供控制信号。其中基于电容式技术的倾角传感器对集热器的倾斜角度进行测量，并同时通过太阳位置对目标角度进行计算，通过当前位置与目标角度之差进行对比并确定驱动器的运动方向与运动量，以实现聚光器对太阳的追踪，该方法所使用的倾角传感器受系统周边电磁环境影响较大，因此会影响集热器跟踪精度。基于脉冲及电机转动量累计的集热器跟踪方式，则存在掉电失忆、累积误差等问题，跟踪精度不高。有鉴于此，确有必要提供一种基于栅格光电感应效应的槽式太阳能集热器及其位置传感器，其基于栅格光电感应效应，直接对焦平面实时光斑分布特性进行测量与反演分析，并与理论光斑进行对比分析计算，计算实时位置偏差，获得集热器的跟踪策略，避免了外界因素对跟踪精度的影响，提高系统跟踪精度。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提出一种基于栅格光电感应效应的槽式太阳能集热器位置传感器，其基于栅格光电感应效应，直接对焦平面实时光斑分布特性进行测量与反演分析，并与理论光斑进行对比分析计算，计算实时位置偏差，获得集热器的跟踪策略，避免了外界因素对跟踪精度的影响，提高系统跟踪精度。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于栅格光电感应效应的槽式太阳能集热器位置传感器，包括双面栅格光电感应器、电流/电压放大器、数据采集与处理器、微控制器及外接插头，所述双面栅格光电感应器通过所述微控制器与所述电流/电压放大器连接，所述电流/电压放大器通过所述数据采集与处理器与所述外接插头连接。作为本专利技术基于栅格光电感应效应的槽式太阳能集热器位置传感器的一种改进，所述双面栅格光电感应器包括上层光电感应面、下层光电感应面和设置于所述上层光电感应面与所述下层光电感应面之间的绝缘隔热层，所述上层光电感应面与所述下层光电感应面均由若干个栅格点排列而成，每个所述栅格点独立地通过微控制器连接导线束和所述微控制器与所述电流/电压放大器相连，为所述数据采集与处理器提供电压电流阵列信号。作为本专利技术基于栅格光电感应效应的槽式太阳能集热器位置传感器的一种改进，所述双面栅格光电感应器的中点位置处的所述栅格点为零位栅格，以所述零位栅格为中心的宽度为D的栅格区域形成光斑核心区，所述光斑核心区的两侧分别形成左光斑外延区和右光斑外延区。作为本专利技术基于栅格光电感应效应的槽式太阳能集热器位置传感器的一种改进，所述左光斑外延区和所述右光斑外延区的宽度均大于D。作为本专利技术基于栅格光电感应效应的槽式太阳能集热器位置传感器的一种改进，所述微控制器的型号为C8051FO2O。作为本专利技术基于栅格光电感应效应的槽式太阳能集热器位置传感器的一种改进，所述绝缘隔热层的材料为陶瓷纤维、玻璃纤维、石棉或岩棉。相对于现有技术，本专利技术中，双面栅格光电感应器感应投射在其表面的光强，并通过光电效应转化为电流(电压)信号，来自各个栅格点的电流电压信号传输给电流/电压放大器，并经过数据采集与处理器处理并反演获得光斑分布情况，根据计算所得的光斑分布特征与精确跟踪下光斑分布特征的偏差，计算出传动系统的运动方向与运动补偿量，并输出控制型号给传动设备，驱动集热器至目标位置。也就是说，本专利技术通过直接对焦平面实时光斑分布特性进行测量与反演分析，并与理论光斑进行对比分析计算，计算实时位置偏差，获得集热器的跟踪策略，避免了外界因素对跟踪精度的影响，提高系统跟踪精度。本专利技术的另一个目的在于提供一种基于栅格光电感应效应的槽式太阳能集热器，包括槽式聚光器主体和安装于所述槽式聚光器主体上的位置传感器，所述位置传感器为本专利技术所述的基于栅格光电感应效应的槽式太阳能集热器位置传感器，并且所述双面栅格光电感应器安装于所述槽式聚光器主体的焦平面上且与所述槽式聚光器主体的开口平面平行。作为本专利技术基于栅格光电感应效应的槽式太阳能集热器的一种改进，所述双面栅格光电感应器的上层光电感应面朝外，所述双面栅格光电感应器的下层光电感应面朝向所述槽式聚光器主体的反射面。作为本专利技术基于栅格光电感应效应的槽式太阳能集热器的一种改进，所述零位栅格的安装位置与所述槽式聚光器主体的轴线重合，所述光斑核心区还连接有吸热管。本专利技术的集热器由于采用了本专利技术所述的位置传感器，可以避免外界因素对跟踪精度的影响，提高系统跟踪精度，提高了聚光器跟踪的准确性，并减少了角度测量类传感器受外界环境干扰而造成跟踪精度不高及信号波动等问题。附图说明图1为本专利技术实施例1的结构示意图。图2为本专利技术实施例1中双面栅格光电感应器的结构原理图。图3为本专利技术实施例1中双面栅格光电感应器的原理图的俯视图。图4为本专利技术实施例2的结构示意图。具体实施方式以下将结合具体实施例对本专利技术及其有益效果作进一步详细的描述，但是，本专利技术的具体实施方式并不限于此。实施例1如图1至图3所示，本专利技术提供的一种基于栅格光电感应效应的槽式太阳能集热器位置传感器，包括双面栅格光电感应器1、电流/电压放大器4、数据采集与处理器3、微控制器5及外接插头2，双面栅格光电感应器1通过微控制器5与电流/电压放大器4连接，电流/电压放大器4通过数据采集与处理器3与外接插头2连接。双面栅格光电感应器1感应投射在其表面的光强，并通过光电效应转化为电流(电压)信号，来自各个栅格点11的电流电压信号传输给电流/电压放大器4，并经过数据采集与处理器3处理并反演获得光斑分布情况，为驱动系统提供控制策略。外接插头2为数据采集与处理模块3与传动控制系统进行信号传输的连接接头，根据通信协议与方式进行设计。数据采集与处理模块3的型号为TMS320。双面栅格光电感应器1包括上层光电感应面6、下层光电感应面9和设置于上层光电感应面6与下层光电感应面9之间的绝缘隔热层7，即双面栅格光电感应器1具有三明治结构，绝缘隔热层7可以避免两层间的电流(电压)干扰，上层光电感应面6与下层光电感应面9均由若干个栅格点11排列而成，每个栅格点11可感应照射在其上的光强，并转换为电流(电压)信号，每个栅格点11独立地通过微控制器连接导线束8和微控制器5与电流/电压放大器4相连，为数据采集与处理器3提供电压电流阵列信号。上层光电感应面6、下层光电感应面9均为窄带状栅格式光电感应材料(如聚吡咯、聚苯硫醚、聚苯胺、聚噻吩)，上层光电感应面6直接面向太阳，测试非聚光条件下太阳辐照情况，下层光电感应面9面向槽式聚光器的反射面，通过栅格光电感应器1对聚光器发射光线在不同位置上的分布特征进行测试。各栅格点11的宽度根据测试精度要求及加工工艺进行确定，减小栅格宽度，可以提升光斑的离散化数量，并提升测量精度。双面栅格光电感应器1的中点位置处的栅格点为零位栅格10，以零位栅格10为中心的宽度为D的栅格区域形成光斑核心区13，光斑核心区13的两侧分别形成左光斑外延区12和右光斑外延区14。左光斑外延区12和右光斑外延区14用于判断实际光斑偏离核心区13的计算校核区。左光斑外延区12和右光斑外延区14的宽度均大于D，以满足双面栅格光电感应器1对光斑的捕捉以及对光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于栅格光电感应效应的槽式太阳能集热器位置传感器，其特征在于，包括双面栅格光电感应器、电流/电压放大器、数据采集与处理器、微控制器及外接插头，所述双面栅格光电感应器通过所述微控制器与所述电流/电压放大器连接，所述电流/电压放大器通过所述数据采集与处理器与所述外接插头连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于栅格光电感应效应的槽式太阳能集热器位置传感器，其特征在于，包括双面栅格光电感应器、电流/电压放大器、数据采集与处理器、微控制器及外接插头，所述双面栅格光电感应器通过所述微控制器与所述电流/电压放大器连接，所述电流/电压放大器通过所述数据采集与处理器与所述外接插头连接。2.根据权利要求1所述的基于栅格光电感应效应的槽式太阳能集热器位置传感器，其特征在于，所述双面栅格光电感应器包括上层光电感应面、下层光电感应面和设置于所述上层光电感应面与所述下层光电感应面之间的绝缘隔热层，所述上层光电感应面与所述下层光电感应面均由若干个栅格点排列而成，每个所述栅格点独立地通过微控制器连接导线束和所述微控制器与所述电流/电压放大器相连，为所述数据采集与处理器提供电压电流阵列信号。3.根据权利要求2所述的基于栅格光电感应效应的槽式太阳能集热器位置传感器，其特征在于，所述双面栅格光电感应器的中点位置处的所述栅格点为零位栅格，以所述零位栅格为中心的宽度为D的栅格区域形成光斑核心区，所述光斑核心区的两侧分别形成左光斑外延区和右光斑外延区。4.根据权利要求3所述的基于栅格光电感应效应的槽式太阳能集热...

【专利技术属性】
技术研发人员：季杰，蔡靖雍，赖光兴，
申请(专利权)人：广东五星太阳能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44