Датчик слежения за положением Солнца Советский патент 1986 года по МПК F24J2/38 

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к датчикам слежения за положением Солнца.

Целью изобретения является новышение точности слежения нутем коррекции вырабатываемого датчиком электрического сигнала разориентации в зависимости от уровня солнечной радиации, уменьшения нагрева его фотоэлементов потоком излучения, не связанным с измерением величины разориентации, и уменьшения воздействия электромагнитных полей на линии электрической связи датчика с системой слежения гелиоустановки.

На фигЛ показана конструктивная с.хема датчика слежения за положением Солнца; на фиг.2 - измерительный узел датчика слежения, вид со стороны теневого экрана. Датчик слежения за положением Солнца (фиг.1) содержит имеющий оптическую ось 1 измерительный узел 2, выполненный в виде теневого экрана 3 с центральным диафрагмирующим отверстием 4 и световодов 5 и 6 грубого и точного слежения соответственно, входные торцы 7 и 8 которых разделены между собой расположенным вдоль оптической оси 1 непрозрачным стаканом 9 и закреплены в его основании 10, и фотопреобразователь 11 дифференциального типа, каждый фотоэлемент 12 которого расположен в зоне излучения выходных торцов 13 и 14 световодов 5 и 6 грубого и точного слежения соответственно, причем теневой экран 3 установлен на стакане 9.

Измерительный узел 2 снабжен по меньшей мере одним дополнительным световодом 15, входной торец 16 которого расположен внутри непрозрачного стакана 9 против дополнительно выполненного в теневом экране 3 периферийного диафрагмирующего отверстия 17, а фотопреобразователь 11 снабжен защитным кожухом 18 и дополнительным фотоэлементом 19, расположенным в зоне излучения выходного торца дополнительного световода 15, введенного вместе со световодами 5 и 6 грубого и точного слежения внутрь защитного кожуха 18.

Датчик слежения за положением Солнца имеет азимутальный и зенитальный каналы слежения и для каждого из них соответствующий дополнительный световод 15 и периферийное диафрагмирующее отверстие 17 (фиг.2).

Измерительный узел 2 (фпг.1) и фотопреобразователь 11 оптически связаны между собой световодами 5, 6 и 15, собранными в единый гибкий кабель 20, причем фотопреобразователь И установлен в защищенном от прямого солнечного излучения месте и может быть выполнен термостатированным и конструктивно объединенным с системой слежения гелиоустановки (не показано). Дополнительный фотоэлемент 19 включен в качестве сонротивления отрицательной обратной связи в первый каскад усилителя

системы слежения гелиоустановки, которым может служить операционный усилитель (не показан).

Фотопреобразователь 11, представляющий собой выносной блок, подключен к системе слежения (не показана) контактным соединителем 21.

Датчик слежения за положением Солнца работает следующим образом.

При большом угле разориентации датчика измерительного узла 2 солнечные лучи попадают па входные торцы 7 световодов 5 (фиг.1) грубого слежения, по которым поступают к фотоэлементам 12 фотопреобразователя 11 дифференциального типа через выходные торцы 13. Электрический сигнал, снимаемый с попарно включенных фотоэлементов 12, подается на схему усиления системы слежения гелиоустановки.

Усиленный сигнал подается на приводы гелиоустановки, последняя поворачивается за Солнцем, уменьшая угол рассогласования датчика. Амплитуда сигнала, вырабатываемого фотоэлементами 12, уменьщается и при падении солнечных лучей на теневой экран под углом, близким к 90°, световоды 5 грубого слежения затеняются экраном 3, а солнечное излучение через центральное диафрагмирующее отверстие 4 попадает на входные торцы 8 световодов 6 точного слежения, по которым поступает на те же фотоэлементы 12 через выходные торцы 14, в результате чего установка продолжает поворачиватья за Солнцем в режиме точного слежения. При этом солнечные лучи попадают через периферийные диафрагмирующие отверстия 17 на дополнительные световоды 15, по которым поступают к дополнительным фотоэлементам 19.

При изменении плотности солнечной радиации (в зависимости от высоты Солнца над горизонтом, облачности, запыленности и т. п.) световой поток, поступающий по световодам 5, 16 и 15, изменяет освеп 1енность фотоэлементов 12 и дополнительных фотоэлементов 19. Изменение электрического сигпала фотоэлементов 12 в зависимости от изменения освещенности компенсируется в каждом канале слежения пропорциональным изменением сопротивлепия отрицательной обратной связи, создаваемого фотоэлементом 19.

Фотопреобразователь 11, являясь выносным блоком, устанавливается за пределами воздействия прямых солнечных лучей и ветра, термостатирован и температурные колебания внутри него отсутствуют, а солнечные лучи, поступающие в измерительный узел 2, подводятся к фотопреобразователю 11 гибким световодным кабелем 20, не подвергающимся воздействию электромагнитных полей, что и обеспечивает повышение точности слежения.

Формула изобретения Датчик слежения за положением Солнца, содержащий имеющий оптическую ось измерительный узел, выполненный в виде теневого экрана с центральным диафрагмирующим отверстием и световодов грубого и точного слежения, входные торцы которых разделены между собой расположенным вдоль оптической оси непрозрачным стаканом и закреплены в его основании, и фотопреобразователь дифференциального типа, каждый фотоэлемент которого расположен в зоне излучения выходных торцов световодов грубого и точного слежения, причем теневой

экран установлен на стакане, отличающийся тем, что, с целью повышения точности слежения, измерительный узел снабжен по меньшей мере одним дополнительным световодом, входной торец которого расположен внутри непрозрачного стакана против дополнительно выполненного в теневом экране периферийного диафрагмирующего отверстия, а фотопреобразователь снабжен защитным кожухом и дополнительным фотоэлементом, расположенным в зоне излучения выходного торца дополнительного световода, введенного вместе со световодами грубого и точного слежения внутрь защитного кожуха.

Изобретение относится к гелиотехнике и направлено на повышение точности слежения за положением Солнца путем коррекции вырабатываемого датчиком электрического сигнала разориентации в зависимости от уровня солнечной радиации, уменьшения нагрева его фотоэлементов потоком излучения, не связанным с измерением величины, разориентации, и уменьшения воздействия электромагнитных полей на линии электрической связи датчика с системой слежения гелиоустановки (ГУ). Датчик слежения

77

cpaa.Z