本發(fā)明屬于污水處理新能源設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種用于污水處理太陽(yáng)光線偏角傳感器。

背景技術(shù)：

光傳感器被廣泛用于光電跟蹤太陽(yáng)的裝置來(lái)進(jìn)行光強(qiáng)的檢測(cè)，并將所檢測(cè)光信號(hào)對(duì)應(yīng)成電信號(hào)傳輸給控制器，進(jìn)而使控制器控制電機(jī)帶動(dòng)太陽(yáng)能板向著太陽(yáng)的方位進(jìn)行移動(dòng)，以獲得更多的太陽(yáng)能量；傳統(tǒng)的光傳感器結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，其大多都使用光敏電阻、硅光電池等光敏型傳感器件，這些器件多數(shù)只能在較小的光照范圍內(nèi)工作，而且線性度較差，反應(yīng)遲鈍，很難響應(yīng)光線的變化，因此采集的數(shù)據(jù)波動(dòng)很大；

另外，這類感應(yīng)精度和反應(yīng)速度受天氣條件的影響較大，其在沒(méi)有云層的天氣條件下，由于太陽(yáng)輻照度較強(qiáng)，跟蹤效果比較好，一旦遇到多云天氣，就會(huì)造成跟蹤失敗或停止跟蹤的情況發(fā)生，因此，不能很好的獲得與光強(qiáng)所對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，影響了光傳感器的適用范圍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于污水處理太陽(yáng)光線偏角傳感器，該傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、其線性度好、反應(yīng)速度快、波動(dòng)范圍小，另外，其反應(yīng)速度和感應(yīng)精度受天氣條件影響小，其跟蹤精度高。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于污水處理太陽(yáng)光線偏角傳感器，包括基座、機(jī)殼罩、扭變聚光鏡、光感儀和控制器；

所述扭變聚光鏡內(nèi)部具有上下貫通的圓柱形空腔，其外部為橫斷面呈連續(xù)的方齒狀的扭曲拉制結(jié)構(gòu)，且在其外表面涂覆有石墨材料；

所述基座固定連接在扭變聚光鏡的下端，且其具有連通所述圓柱形空腔的容納空間；

所述光感儀包括玻璃管狀的直射進(jìn)光桿、散射光纖、由感光材料制成的可雙面感光的半透明的光敏電阻、多個(gè)由有機(jī)玻璃材質(zhì)制成的聚光鏡、環(huán)形光纖和反射格柵；

所述直射進(jìn)光桿、散射光纖均設(shè)置在扭變聚光鏡的圓柱形空腔的中心區(qū)域，所述光敏電阻、聚光鏡、環(huán)形光纖和反射格柵由上到下地依次相間隔地固定設(shè)置在基座的容納空間中；

所述直射進(jìn)光桿固定設(shè)置在扭變聚光鏡的軸心線上，其頂部與扭變聚光鏡的頂部相平齊，其底端到光敏電阻的距離為5mm～10mm，其外表面涂覆有石墨涂層；所述散射光纖為繞直射進(jìn)光桿旋轉(zhuǎn)軸心的螺旋式結(jié)構(gòu)，其下端固定連接在光敏電阻的上表面；所述光敏電阻的外緣面與基座的內(nèi)側(cè)壁之間留有供經(jīng)過(guò)扭變聚光鏡內(nèi)側(cè)壁折射的光通過(guò)的環(huán)形空間；多個(gè)聚光鏡在所述環(huán)形光纖上部等間距地排列，聚光鏡上部外表面呈球冠形，且在其表面涂覆有銀光涂層，聚光鏡的下端的與環(huán)形光纖的一端連接，環(huán)形光纖的一端與控制器的光口連接；

所述反射格柵由多條呈十字交叉網(wǎng)狀排列的格柵組成，所述格柵由不銹鋼材質(zhì)制成；

所述機(jī)殼罩為由透明材料制成的圓柱形結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部具有圓柱形空腔，其罩設(shè)在扭變聚光鏡和基座的外部；

所述控制器分別與光敏電阻的上表面和下表面連接。

在該技術(shù)方案中，通過(guò)扭變聚光鏡的設(shè)置能夠有效屏蔽掉由其側(cè)壁方向入射的光線對(duì)直射進(jìn)光桿所需要采光的影響，通過(guò)散射光纖的設(shè)置能對(duì)由扭變聚光鏡上開口端進(jìn)入直射進(jìn)光桿的光線進(jìn)行補(bǔ)光增強(qiáng)的作用，進(jìn)而可以在進(jìn)入直射進(jìn)光桿的光線較弱的情況下仍能有效激發(fā)光敏電阻的上表面，進(jìn)而可以在光線較弱時(shí)仍能通過(guò)直射進(jìn)光桿和光敏電阻來(lái)獲得與直射進(jìn)入的光相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)強(qiáng)度。通過(guò)環(huán)形空間的設(shè)置，可以使一部分經(jīng)過(guò)扭變聚光鏡多輪折射后的光通過(guò)聚光鏡的上表面再折射到光敏電阻的下表面，還可以使一部分經(jīng)過(guò)扭變聚光鏡多輪折射后的光通過(guò)反射格柵折射到光敏電阻的下表面，這樣還能通過(guò)光敏電阻的下表面來(lái)獲取經(jīng)過(guò)扭變聚光鏡多輪折射后的光所對(duì)應(yīng)的電信號(hào)強(qiáng)度。通過(guò)光敏電阻上下表面分別獲得的電信號(hào)強(qiáng)度能夠更精確地分析光強(qiáng)，從而能有效地保證感應(yīng)精度和反應(yīng)速度，能更有效地提高跟蹤精度，同時(shí)，也能更有利于判斷光線的入射角度。該傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、其線性度好、反應(yīng)速度快、波動(dòng)范圍小，另外，其反應(yīng)速度和感應(yīng)精度受天氣條件影響小，其跟蹤精度高。

進(jìn)一步，為了具有良好的透光效果，所述機(jī)殼罩采用玻璃鋼制成。

作為一種優(yōu)選，所述基座為圓柱形。

進(jìn)一步，為了提高過(guò)濾外側(cè)壁入射光的效果，同時(shí)也能提高內(nèi)部折射光的折射效果，所述扭變聚光鏡頂部截面相對(duì)于底部截面的水平扭曲度為15～25度。

進(jìn)一步，為了提高補(bǔ)光效果，所述散射光纖的螺旋直徑為10mm～30mm，其螺旋間距為10mm～30mm。

進(jìn)一步，為了提高反射效果，所述聚光鏡數(shù)量為7個(gè)。

作為一種優(yōu)選，所述機(jī)殼罩高度為20mm～60mm，直徑為10mm～20mm。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖一；

圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖二；

圖3是本發(fā)明中扭變聚光鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：3-4-1、機(jī)殼罩，3-4-2、扭變聚光鏡，3-4-3、基座，3-4-4、光感儀，3-4-4-1、散射光纖，3-4-4-2、直射進(jìn)光桿，3-4-4-3、光敏電阻，3-4-4-4、聚光鏡，3-4-4-5、環(huán)形光纖，3-4-4-6、反射格柵。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1至圖3所示，一種用于污水處理太陽(yáng)光線偏角傳感器，包括基座3-4-3、機(jī)殼罩3-4-1、扭變聚光鏡3-4-2、光感儀3-4-4和控制器；

所述扭變聚光鏡3-4-2內(nèi)部具有上下貫通的圓柱形空腔，其外部為橫斷面呈連續(xù)的方齒狀的扭曲拉制結(jié)構(gòu)，且在其外表面涂覆有石墨材料，以防止光從其外側(cè)壁射入，并能保證其內(nèi)側(cè)壁具有較好的折射率，扭變聚光鏡3-4-2采用玻璃材質(zhì)制成；

所述基座3-4-3固定連接在扭變聚光鏡3-4-2的下端，且其具有連通所述圓柱形空腔的容納空間；

所述光感儀3-4-4包括玻璃管狀的直射進(jìn)光桿3-4-4-2、散射光纖3-4-4-1、由感光材料制成的可雙面感光的半透明的光敏電阻3-4-4-3、多個(gè)由有機(jī)玻璃材質(zhì)制成的聚光鏡3-4-4-4、環(huán)形光纖3-4-4-5和反射格柵3-4-4-6；光敏電阻3-4-4-3為片狀，其用于接收由直射進(jìn)光桿3-4-4-2照射進(jìn)入的直射光源，同時(shí)并接收散射光纖3-4-4-1照射的散射光源；

所述直射進(jìn)光桿3-4-4-2、散射光纖3-4-4-1均設(shè)置在扭變聚光鏡3-4-2的圓柱形空腔的中心區(qū)域，所述光敏電阻3-4-4-3、聚光鏡3-4-4-4、環(huán)形光纖3-4-4-5和反射格柵3-4-4-6由上到下地依次相間隔地固定設(shè)置在基座3-4-3的容納空間中；光敏電阻3-4-4-3可以通過(guò)側(cè)向延伸的支柱與基座3-4-3的內(nèi)側(cè)壁固定連接，當(dāng)然也可以通過(guò)向下延伸的支柱與基座3-4-3的底壁固定連接；環(huán)形光纖3-4-4-5可以通過(guò)側(cè)向延伸的支柱與基座3-4-3的內(nèi)側(cè)壁固定連接，當(dāng)然也可以通過(guò)向下延伸的支柱與基座3-4-3的底壁固定連接；反射格柵3-4-4-6可以通過(guò)側(cè)向延伸的支柱與基座3-4-3的內(nèi)側(cè)壁固定連接，當(dāng)然也可以通過(guò)向下延伸的支柱與基座3-4-3的底壁固定連接，也可以直接固定設(shè)置在基座3-4-3的底壁上。

所述直射進(jìn)光桿3-4-4-2固定設(shè)置在扭變聚光鏡3-4-2的軸心線上，直射進(jìn)光桿3-4-4-2的下部側(cè)壁可以通過(guò)側(cè)向延伸的支柱與基座3-4-3的內(nèi)側(cè)壁固定連接，當(dāng)然也可以通過(guò)側(cè)向延伸并向下彎折的支柱與光敏電阻3-4-4-3的上部固定連接，當(dāng)然，直射進(jìn)光桿3-4-4-2的上端還可以與散射光纖3-4-4-1固定連接，直射進(jìn)光桿3-4-4-2下端還可以與散射光纖3-4-4-1固定連接；其頂部與扭變聚光鏡3-4-2的頂部相平齊，其底端到光敏電阻3-4-4-3的距離為5mm～10mm，其外表面涂覆有石墨涂層；所述散射光纖3-4-4-1為繞直射進(jìn)光桿3-4-4-2旋轉(zhuǎn)軸心的螺旋式結(jié)構(gòu)，其下端固定連接在光敏電阻3-4-4-3的上表面；所述光敏電阻3-4-4-3的外緣面與基座3-4-3的內(nèi)側(cè)壁之間留有供經(jīng)過(guò)扭變聚光鏡3-4-2內(nèi)側(cè)壁折射的光通過(guò)的環(huán)形空間，環(huán)形空間的設(shè)置是為了使散射光通過(guò)此縫隙傳遞到底部，并能被底部的聚光鏡3-4-4-4所接收；多個(gè)聚光鏡3-4-4-4在所述環(huán)形光纖3-4-4-5上部等間距地排列，聚光鏡3-4-4-4上部外表面呈球冠形，且在其表面涂覆有銀光涂層，這樣可以接收微弱的光，在陰天等光線較弱時(shí)還能進(jìn)行補(bǔ)光的作用，以在光線不好時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)光的有效捕捉；聚光鏡3-4-4-4優(yōu)選為玻璃材質(zhì)制成，聚光鏡3-4-4-4的下端的與環(huán)形光纖3-4-4-5的一端連接，環(huán)形光纖3-4-4-5的一端與控制器的光口連接，這樣能對(duì)射入聚光鏡3-4-4-4內(nèi)部的光線進(jìn)行光功率測(cè)定，從而能便于對(duì)光線的強(qiáng)度進(jìn)行分析；聚光鏡3-4-4-4用于接收未進(jìn)入直射進(jìn)光桿3-4-4-2的光源；環(huán)形光纖3-4-4-5用于接收聚光鏡3-4-4-4的光源；這樣能對(duì)射入聚光鏡3-4-4-4內(nèi)部的光線進(jìn)行光功率測(cè)定，從而能便于對(duì)光線的強(qiáng)度進(jìn)行分析。

所述反射格柵3-4-4-6由多條呈十字交叉網(wǎng)狀排列的格柵組成，所述格柵由不銹鋼鏡面材質(zhì)制成；

所述機(jī)殼罩3-4-1為由透明材料制成的圓柱形結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部具有圓柱形空腔，其罩設(shè)在扭變聚光鏡3-4-2和基座3-4-3的外部；為了便于裝配和維護(hù)，機(jī)殼罩3-4-1最好上端為開口結(jié)構(gòu)，并在其上端開口嵌設(shè)有玻璃片，該玻璃片最好為防爆玻璃片；機(jī)殼罩3-4-1的下端可以通過(guò)側(cè)向延伸的支柱與基座3-4-3的外側(cè)壁固定連接；

所述控制器分別與光敏電阻3-4-4-3的上表面和下表面連接，具體的，感覺(jué)基片上表面和下表面均相間隔地設(shè)置有正電極和負(fù)電極，控制器分別與正電極和負(fù)電極連接。光敏電阻3-4-4-3的上表面主要控制折射光，便于用來(lái)分析折射光各參數(shù)，光敏電阻3-4-4-3的下表面接收散射光，當(dāng)陰雨天，通過(guò)補(bǔ)光作用實(shí)現(xiàn)對(duì)天空中強(qiáng)光區(qū)域的捕捉。

通過(guò)扭變聚光鏡3-4-2的設(shè)置能夠有效屏蔽掉由其側(cè)壁方向入射的光線對(duì)直射進(jìn)光桿3-4-4-2所需要采光的影響，通過(guò)散射光纖3-4-4-1的設(shè)置能對(duì)由扭變聚光鏡3-4-2上開口端進(jìn)入直射進(jìn)光桿3-4-4-2的光線進(jìn)行補(bǔ)光增強(qiáng)的作用，進(jìn)而可以在進(jìn)入直射進(jìn)光桿3-4-4-2的光線較弱的情況下仍能有效激發(fā)光敏電阻3-4-4-3的上表面，進(jìn)而可以在光線較弱時(shí)仍能通過(guò)直射進(jìn)光桿3-4-4-2和光敏電阻3-4-4-3來(lái)獲得與直射進(jìn)入的光相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)強(qiáng)度。通過(guò)環(huán)形空間的設(shè)置，可以使一部分經(jīng)過(guò)扭變聚光鏡3-4-2多輪折射后的光通過(guò)聚光鏡3-4-4-4的上表面再折射到光敏電阻3-4-4-3的下表面，還可以使一部分經(jīng)過(guò)扭變聚光鏡3-4-4-4多輪折射后的光通過(guò)反射格柵3-4-4-6折射到光敏電阻3-4-4-3的下表面，這樣還能通過(guò)光敏電阻3-4-4-3的下表面來(lái)獲取經(jīng)過(guò)扭變聚光鏡3-4-2多輪折射后的光所對(duì)應(yīng)的電信號(hào)強(qiáng)度。通過(guò)光敏電阻3-4-4-3上下表面分別獲得的電信號(hào)強(qiáng)度能夠更精確地分析光強(qiáng)，從而能有效地保證感應(yīng)精度和反應(yīng)速度，能更有效地提高跟蹤精度，同時(shí)，也能更有利于判斷光線的入射角度。

所述控制器為x2n-128mr-001型三菱plc可編程多功能控制器。

為了具有良好的透光效果，所述機(jī)殼罩3-4-1采用玻璃鋼制成。

作為一種優(yōu)選，所述基座3-4-3為圓柱形，且其內(nèi)部具有防水結(jié)構(gòu)；

為了提高過(guò)濾外側(cè)壁入射光的效果，同時(shí)也能提高內(nèi)部折射光的折射效果，所述扭變聚光鏡3-4-2頂部截面相對(duì)于底部截面的水平扭曲度為15～25度。

為了提高補(bǔ)光效果，所述散射光纖3-4-4-1的螺旋直徑為10mm～30mm，其螺旋間距為10mm～30mm。

為了提高反射效果，所述聚光鏡3-4-4-4數(shù)量為7個(gè)。

作為一種優(yōu)選，所述機(jī)殼罩3-4-1高度為20mm～60mm，直徑為10mm～20mm。