Фотодатчик для гелиотехнических установок Советский патент 1988 года по МПК G01J1/44 

4

к

со

i Изобретение относится к гелиотех- и может быть применено в устрой- CTJBcix управления гелиостатами солнеч- нь|к электрических станций.

; Целью изобретения является растирание диапазона режимов работы фотодатчиков .

На чертеже приведена функциональ- Hc-jiH схема фотодатчика.

I Фотодатчик содержит оптический блок 1, четырехквадрантный фотоприемник 2, первый, второй, третий, чет- в 1ртый, пятый и. шестой фотоэлементы 3-8, третий, второй и первый дифферен шальные усилители 9-11, третий, второй и первый релейные элементы 12-14, инвертор 15J третий, второй и первый э1пементы 2И-ШШ-НЕ 16-18, элемент ИЛИ-НЕ 19 и электрический вход 20. I Фотодатчик работает следующим обра1 ом. При фокусировке светового пятна в ентре четырехквадрантного фотоприем- 2 первый, второй, третий и четвертый фотоэлементы 3-6 засвечены одинаково, пятьш фотоэлемент 7 засвечен полностью, п шестой фотоэлемент 8 освещен только фоном, окрзокающим источник излучения (т.е. солнце). Таким образом, разности выходных с сигналов первого и третьего фотоэлементов 3 и 5 и второго и четвертого фотоэлементов А и 6 равны нулю, а ;разность вькодных сигналов пятого и шестого фотоэлементов 7 и 8 равна разности световых потоков источника излучения и фона. При изменении направления оптических лучей вследствие например, перемещения источника излучения световое пятно смещается в каком-либо направлении. При этом одна пара фотоэлементов, например пер- вый и третий фотоэлементы 3 и 5 , (или обе пары фотоэлементов, т.е, первый и третий фотоэлементы 3 и 5 и второй и четвертый фотоэлементы 4 и 6), оказываются освещенными неодинаково. Сигнал интенсивности светового потока через третий дифференциальный усилитель 9 и сигналы разностей через второй и первый дифференциальные усилители 10 и П поступают на входы третьего,овторого и первого релейных элементов 12-14. Уставки срабатывания третьего, второго и первого релейных элементов 12-14 выраба- тьгоаются из условия требуемой чувствительности фотодатчика к интенсив

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

ности светового потока и требуемой точности регистрации смещения светового пятна. В режиме нормального слежения на вход 20 фотодатчика Расфокусировка подается сигнал, поэтому на выходы третьего и второго элементов 2-ИЛИ-НЕ 16 и 17 будет пропущен выходной сигнал второго релейного . элемента 13, который зависит от расг согласования между выходными сигналами первого и третьего фотоэлементов 3 и 5, а на выходе первого элемента

18будет присутствовать сигнал интенсивности с выхода третьего элемента 12, который зависит от разности выходных сигналов пятого и йестого фотоэлементов 7 и В. Выходные сигналы первого релейного элемента 14 и третьего и второго элементов 2И-1 ШИ- НЕ 16 и 17 поступают на выходы фотодатчика и на входы элемента ИЛИ-НЕ 19о Наличие логического сигнала 1 на любом из входов элемента ИЛИ-НЕ

19свидетельствует о том, что пер- вьй, второйS третий и четвертый фотоэлементы 3-6 засвечены и интенсивность излучения вьапе интенсивности фона и, следовательно, фотодатчик находится в режиме слежения. При изменении направления лучей на угол, превыиающий угол захвата фотодатчи- ка, либо при появлении между источником излучения и оптическим блоком 1

предмета, препятствующего прохождению лучей, освещенность всех шести фотоэлементов 3 - 8; оказывается одинаковой и равной интенсивности фоновой засветки. При этом на выходе элемента ИЛИ-НЕ 19 устанавливается логический сигнал 1, что является сигналом потери режима Слежение,

При подаче на вход 20 фотодатчика Расфокусировка низкого потенциала на выходах третьего и второго элементов 2-ИЛИ-НЕ 16 и Г/ появляются сигналы, свидетельствующие о наличии рассогласования методу выходными сигналами пятого и шестого фотоэлементов 7 и В, а на выходе первого элемента 2И-ИЛИ-НЕ 18 появляется сигнал интенсивности излучения, свидетельствующий о разности световых потоков , падающих на первый и третий фотоэдементы 3 и 5. Под действием этого сигнала система управления производит разворот гелиостата до положения, при котором пятый и шестой фотоэлементы 7 и В будут засвечены

3

одинаково, первый фотоэлемент 3 будет полностью засвечен, а третий фотоэлемент 5 будет освещен фоном (положение светового пятна в этом случае показано на чертеже пунктиром), В дапьнейшем в режиме расфокусировки сигнал на выходе фотодатчика Слежение определяется выходными сигналами первой пары фотодатчиков 4 и 6 и второй пары фотодатчиков 7 и 8. Поскольку фотоэлектрическая ось фотоприемника, состоящего из второго четвертого, пятого и шестого фотоэлементов 4,6, 7 и 8, смещена относительно фотоэлектрической оси фотоприемника, состоящего из первого,третьего, второгб и четвертого фотоэлементов 3-6, то происходит пространственное смещение направления отраженных от гелиостата солнечных лучей, т.е. расфокусировка.

Фотодатчик позволяет одновременно с регистрацией смещения светового пятна относительно фотоэлектрической оси фотодатчика выполнять расфокусировку гелиоустановки без использования сложной вычислительной техники путем подачи сигнала высокого или низкого уровня на вход 20 фотодатчика Расфокусировка.

Формула изобретения

Фотодатчик для гелиотехнических установок, содержа1чий инвертор, оптический блок, в фокусе которого уста- .новлен четырехквадрантный фотоприемник, на вертикальной и горизонтальной осях которого симметрично его центру расположены четыре фотоэлемента, а в центре - пятьлй фотоЪлемент, первые вьсходы противоположных относительно центра фотоэлементов подключены попарно к входам соответст:: венно первого и второго дифференци- альньГх усилителей, . первьй выход пято 29102

0

5

0

5

0

5

0

5

го центрального фотоэлемента подключен к прямому входу третьего дифференциального усилителя, вторые-выходы первого, второго, третьего, четвертого и пятого фотоэлементов соединены с общей шиной, выходы первого, второго и третьего дифференциальных усилителей соединены с входами соответственно, первого, второго и третьего релейных элементов, первьш и второй выходы первого релейного элемента соединены с первым и вторым входами элемента ИЛИ-НР;, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона режимов работы фотодатчика, в него дополнительно введены три элемента 2И-ИЛИ-НЕ и щестой фотоэлемент, который установлен на вертикальной оси четырехквадрантного фотоприемника на расстоянии от его центра, равном расстоянию между противоположными относительно центра фотоэлементами, первый выход шестого фотоэлемента соединен с инверсным входом третьего дифференциального усилителя, а второй - с общей шиной, электрический вход фо тодатчика соединен с первыми входами первого, второго и третьего элементов 2И-ИЛИ-НЕ и с входом инвертора, подключенного выходом к третьим входам первого, второго и третьего элементов 2И-ИЛИ-НЕ, первый выход второго релейного элемента с.оединен с вторым входом второго элемента 2И-ИЛИ-НЕ, а второй выход - с четвертым входом первого элемента 2И-ИЛИ- НЕ и с вторым входом третьего элемента 2И-ИЛИ-НЕ, первый выход третьего релейного элемента подключен к второму входу первого элемента 2И-ИПИ- НЕ и к четвертому входу второго элемента 2И-ИЛИ-НЕ, а второй вход - к четвертому входу третьего элемента 2И-ИЛИ-НЕ, выходы первого, второго и третьего элементов 2И-ИЛИ-НЕ соединены с четвертым, третьим и пятым входами элемента ИЛИ-НЕ.

U

§

1

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть применено в устройствах управления гелиостатами солнечных электрических станций. Целью изобретения является расширение диапазона режимов работы фотодатчика. Поставленная цель достигается за счет того, что дополнительный фотоприемник установлен на вертикальной оси четырехквадрантного фотоприемника на расстоянии от его центра, равном расстоянию между противоположными относительно центра фотоэлементами, и за счет организации логической обработки выходных сигналов всех фотоэлементов с помощью дополнительно введенных трех элементов 2И-ИЛИ-НЕ. При этом фотодатчик позволяет выполнять режим расфокусировка солнечного пятна на котле парогенератора без привлечения дополнительных средств вычислительной техники. 1 ил § (Л

nil