CN103354449A - 一种聚光式逐光光电开关 - Google Patents

Abstract

一种聚光式逐光光电开关。它包括壳体、聚光透镜、折射棱镜和光敏电阻，壳体为全密封的壳体，光敏电阻占据壳体底面的前后左右四个方位，且在每个光敏电阻的上方对应安装一个折射棱镜，折射棱镜为上端大下端小的锥状体，四个折射棱镜的上表面基本处于同一面上且分别占据前后左右四个方位，且在壳体顶部的面板上安装一个聚光透镜，聚光透镜将收集的光线聚焦到折射棱镜上。通过透光孔的光线，经过聚光、折射后直接作用于光敏电阻，形成的光电效应，然后再通过相应的电路实现控制。相对于传统的小孔成像技术方案，本方案的聚光效果更好，且光线得到了有效的加强，有效的避免了光线对相邻的光敏电阻的干扰，具有较好的显示意义。

Description

一种聚光式逐光光电开关

技术领域

本发明涉及一种光电开关，具体地说是一种聚光式逐光光电开关。

背景技术

从工业革命以来，人类所使用的主要能源为石化能源，然而其蕴藏量有限，大量使用造成全球环境生态和气候产生莫大的变化，同时大气中的温室气体浓度大幅提高，造成气温逐渐升高、海平面上升等温室效应的现象，威胁了我们生存的环境。因此在环保意识抬头的今日，积极开发低污染及低危险性能源乃为迫切的需要。而太阳能是一种免费、无污染且又取之不尽、用之不竭，是一种可以利用来发电的一种相当好的能源。而目前的太阳能发电效率普遍都不高，所以如何增加太阳能发电***的发电效率是值得研究的。由于太阳会随著四季的季节和天气有规律的变化，而太阳能板如能一年里都和太阳成垂直时，其接收日照强度是最好的。

目前太阳能电池板的支架设计形式大体包括三类，一式固定式，即面板对着某一角度不变，二是单轴追踪时，即只是每天左右角度(东西方向)上进行追踪，三是双轴跟踪式，双轴跟踪式，此种结构，阳光照射于太阳电池板上的单位面积照度最强，发电也最多，此***可以提高照射能量密度，取得光照的最大量、以及在相同的发电量下，使用较少的太阳电池以降低发电成本，因此极具研究发展的重要性。

而双轴跟踪***中，现有的太阳能自动跟踪控制器无外乎两种：一是使用一只光敏传感器与施密特触发器或单稳态触发器，构成光控施密特触发器或光控单稳态触发器来控制电机的停、转；二是使用两只光敏传感器与两只比较器分别构成两个光控比较器控制电机的正反转。由于一年四季、早晚和中午环境光和阳光的强弱变化范围都很大，所以上述两种控制器很难使大阳能接收装置四季全天候跟踪太阳。由于光具有衍射、折射等现象，所以干扰较强，使得控制精度难以保证。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚光式逐光光电开关，提供一种具有良好聚光效果的光电开关，提高逐光精度。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种聚光式逐光光电开关，其特征在于，包括壳体、聚光透镜、折射棱镜和光敏电阻，所述壳体为全密封的壳体，所述光敏电阻占据壳体底面的前后左右四个方位，且在每个光敏电阻的上方对应安装一个折射棱镜，所述折射棱镜为上端大下端小的锥状体，四个折射棱镜的上表面基本处于同一面上且分别占据前后左右四个方位，且在所述壳体顶部的面板上安装一个聚光透镜，所述聚光透镜将收集的光线聚焦到折射棱镜上。

在每个折射棱镜的侧面设有隔光层，避免相互影响。

左右两个折射棱镜的上表面为圆柱形状，中间两个折射棱镜的上表面为矩形，且在四个折射棱镜的上表面相交处设有空白区。

其中与两个上表面为矩形的折射棱镜相对应的光敏电阻用于控制太阳能的左右角调节。

本发明的有益效果是，通过透光孔的光线，经过聚光、折射后直接作用于光敏电阻，形成的光电效应，然后再通过相应的电路实现控制。相对于传统的小孔成像技术方案，本方案的聚光效果更好，且光线得到了有效的加强，有效的避免了光线对相邻的光敏电阻的干扰，具有较好的显示意义。

附图说明

图1为本光电开关的原理图；

图2为本发明的原理图；

图3为四个折射棱镜上表面布局图；

图4为折射棱镜的立体结构示意图之一；

图5为折射棱镜的立体结构示意图之二；

具体实施方式

如图1，光电开关控制太阳能逐光的原理如下，在一个平面区域中划分为四个有效的子区域，在每个子区域中分别集成有多个光敏电阻，负责四个方位的光源强度，在区域的总上方预设一个成像小孔，当阳光透过小孔时，阳光照射在对应区域的光敏电阻上。

光敏电阻的工作原理是基于光电导效应，其结构是在玻璃底版上涂一层对光敏感的半导体物质，两端有梳状金属电极，然后在半导体上覆盖一层漆膜。当光敏电阻受到一定波长范围的光照射时，因光敏电阻光导材料吸收光能而生成电子一空穴对，这时电子移向正极，空穴移向负极，它的阻值急剧减少，电流迅速增大。光电流的大小变化控制电路中的电压电流变化。当光照射停止时，自由电子与空穴复合，电阻又恢复原值，电路有只有微弱暗电流通过。

如图2至图5所示，一种聚光式逐光光电开关，包括壳体1、聚光透镜2、折射棱镜3和光敏电阻4。壳体1为全密封的金属壳体，壳体1的顶部安装聚光透镜2，底部安装光敏电阻4，光敏电阻4占据壳体底面的前后左右四个方位，分别接受来自四个相对方位的光线。在每个光敏电阻的上方对应安装一个折射棱镜3，其中的折射棱镜两两一组，一组接受来自东西方向的阳光并将光信号集束后作用于对应的光敏电阻上，用于比较东西方向上的光照强度并作出左右调节方位的控制。其过程如下：当东西向的光敏电阻接受到的光线信号强度不一样时，***会依据根据得到的电压信号判断，并输出数字信号控制相应的步进电机正传或者反转，当两者得到的信号相同时，停止转动，此时光线处于空白区域；另一组接受来自南北方向的阳光并将光信号集束后作用于对应的光敏电阻上，用于比较南北方向上的光照强度并作出左右调节方位的控制，不常用。

具体地，为起到接受阳光并将光信号集束传递的能力，将折射棱镜制作成为上端大下端小的锥状体，四个折射棱镜的上表面基本处于同一面上且分别占据前后左右四个方位，其中左右两个折射棱镜的上表面为圆柱形状，为受光面31，下表面为圆形，为出光面32，下表面的有效面积略小于光敏电阻。中间两个折射棱镜的上表面为矩形，下表面为圆形，下表面的有效面积略小于光敏电阻，且在四个折射棱镜的上表面相交处设有空白区5，空白区域用黑色涂覆，如图3所示。

其中的聚光透镜安装在壳体顶部的面板上，用于采集阳光并将光线进行集束，容易想到的是，在聚光透镜与折射棱镜的最佳距离为等于聚光透镜焦距，以便有效的提高聚光透镜将收集的光线聚焦到折射棱镜上的光照强度。

为防止折射棱镜中的光线对相邻的折射棱镜产生影响，在每个折射棱镜的侧面设有隔光层，该隔光层可以为镀膜层、毛面、镜面等方式进行设置，起到光线隔离的作用即可。

本发明存在其他结构形式的变形情况，本发明不再一一举例，只要总的原理符合聚光、折射、采集信号的原理即可落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种聚光式逐光光电开关，其特征在于，包括壳体、聚光透镜、折射棱镜和光敏电阻，所述壳体为全密封的壳体，所述光敏电阻占据壳体底面的前后左右四个方位，且在每个光敏电阻的上方对应安装一个折射棱镜，所述折射棱镜为上端大下端小的锥状体，四个折射棱镜的上表面处于同一面上且分别占据前后左右四个方位，且在所述壳体顶部的面板上安装一个聚光透镜，所述聚光透镜将收集的光线聚焦到折射棱镜上。

2.依据权利要求1所述的一种聚光式逐光光电开关，其特征在于，在每个折射棱镜的侧面设有隔光层。

3.依据权利要求1或2所述的一种聚光式逐光光电开关，其特征在于，左右两个折射棱镜的上表面为圆柱形状，中间两个折射棱镜的上表面为矩形，且在四个折射棱镜的上表面相交处设有空白区。

4.依据权利要求3所述的一种聚光式逐光光电开关，其特征在于，其中与两个上表面为矩形的折射棱镜相对应的光敏电阻用于控制太阳能的左右角调节。

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