[发明专利]一种基于光纤导光的太阳跟踪传感器

权利要求书

1.一种基于光纤导光的太阳跟踪传感器，包括采光模块和信号采集模块，所述采光模块主要包括精定位采光模块和粗定位采光模块，所述信号采集模块包括光电元件和采集电路，其特征在于：所述精定位采光模块包括凸透镜(1)、镜筒(2)、光纤固定管(3)和四根精定位光纤(41-44)，凸透镜(1)安装于镜筒(2)的顶端，四根精定位光纤(41-44)的入射端通过光纤固定管(3)固定于凸透镜(1)的正下方，四根精定位光纤(41-44)的中心连线为正方形，定义四根精定位光纤(41-44)所处的方位分别为A、B、C、D四个方向，所述镜筒(2)的中心轴线与四根精定位光纤(41-44)的端面垂直；

所述粗定位采光模块包括四个沿圆周方向均布在镜筒(2)侧面上的粗定位光纤组(45-48)，四个所述粗定位光纤组(45-48)分别位于A、B、C、D四个方向上，每个粗定位光纤组中的粗定位光纤数量相同，所述粗定位光纤的入射端面从镜筒(2)内穿过镜筒(2)的表面，每个粗定位光纤组中的粗定位光纤的入射端从上到下依次排列，并且粗定位光纤的入射端面的垂线与镜筒(2)中心轴线的夹角大于α_max，所述α_max为粗定位光纤的最大入射角；

所述信号采集模块包括四个光电池(61-64)、暗盒(5)和电路板(7)，所述镜筒(2)位于暗盒(5)的上表面，暗盒(5)内设有四个暗格，四个光电池(61-64)分别置于四个暗格内，且四个光电池(61-64)分别处于A、B、C、D四个方向上，所述电路板(7)设于暗盒(5)内部底面，且所述光电池(61-64)均集成在电路板(7)上；

位于A和C方向上的精定位光纤的中心线、粗定位光纤的中心线以及光电池的中心点均位于同一平面内，位于B和D方向上的精定位光纤的中心线、粗定位光纤的中心线以及光电池的中心点均位于同一平面内；

四根精定位光纤(41-44)和四个粗定位光纤组(45-48)组成四个采光组，每个采光组包括一根精定位光纤和一个粗定位光纤组，并且所述精定位光纤和一个粗定位光纤组的导出端均穿过暗盒(5)的上表面进入暗盒(5)中，四个光电池(61-64)分别与一个采光组连接，每个光电池与和其位于同一方向上的精定位光纤的导出端相连，并且与位于所述光电池对面方向上的粗定位光纤组的导出端相连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于光纤导光的太阳跟踪传感器，其特征在于，太阳光正入射时，凸透镜(1)聚焦光斑在四根精定位光纤(41-44)的入射端面上形成的光斑半径d满足：r’为精定位光纤纤芯的半径。

3.根据权利要求1所述的一种基于光纤导光的太阳跟踪传感器，其特征在于，所述四根精定位光纤(41-44)的入射端面与凸透镜中心的距离为L，

R为凸透镜(1)的半径，F为凸透镜(1)的焦距，r’为精定位光纤纤芯的半径。

4.根据权利要求1所述的一种基于光纤导光的太阳跟踪传感器，其特征在于，所述每个粗定光纤组中有N根粗定位光纤，N≥2，从上到下第i根粗定位光纤的入射端面垂线与镜筒(2)中心轴线夹角定义为η_i，η_i满足：2α_maxη_i-η_i-10，这里N≥i1。

5.根据权利要求3所述的一种基于光纤导光的太阳跟踪传感器，其特征在于，每个粗定光纤组中从上到下第1根粗定位光纤的入射端面垂线与镜筒(2)中心轴线夹角η₁满足：η₁≤α_max+β，所述β满足：h为太阳光正入射时，经凸透镜(1)聚焦到达精定位光纤(41-44)的入射端面时的光斑半径。

6.根据权利要求4所述的一种基于光纤导光的太阳跟踪传感器，其特征在于，每个粗定光纤组中从上到下第N根粗定位光纤的入射端面的垂线与镜筒(2)的中心轴线的夹角η_N满足：η_N+α_max≥90°。