Широкозахватный фотодатчик ориентации гелиостата

 

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано в качестве датчика слежения в автоматических системах управления гелиостатами на солнечных электростанциях или другими солнечными энергетическими установками. Целью изобретения является повышение помехозащищенности фотодатчика. Поставленная цель достигается за счет того, что в корпусе фотодатчика параллельно подложке установлены экраны с квадратными отверстиями, по сторонам которых установлены фотоэлементы, выходы которых соединены между собой и через размыкающие кЪнтакты реле подключены к выходам фотоэлементов, установленных в тех же плоскостях на подложке. Обмотка управление реле подключена к выходу порогового элемента, входом подключенного к выходу дифференциального усилителя , соединенного входами с выходами пятого фотоэлемента, установленного в центре подложки. 3 ил. с (О (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

15114 G 01 J 1/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4155697/24-24 (22) 05.12.86 (46) 07.06.88. Бюл. № 21 (71) Западный филиал Всесоюзного теплотехнического научно-исследовательского института им. Ф. Э. Дзержинского (72) Н. И. Тюшкевич, В. B. Зяблицев и Г. E. Пылиникова (53) 62-50(088.8) (56) Захидов P. А. Технология и испытание гелиотехнических концентрирующих систем.

Ташкент: Изд-во «ФАН», 1978, с. 150, рис. 65.

Авторское свидетельство СССР № 1002751, кл. F 24 J 3/02, 1981. .Авторское свидетельство СССР № 827984, кл. G 01 J 1/44, 1979.

ÄÄSUÄÄ 1401292 А1 (54) ШИРОКОЗАХВАТНЫЙ ФОТОДАТЧИК ОРИЕНТАЦИИ ГЕЛИОСТАТА (57) Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано в качестве датчика слежения в автоматических системах управления гелиостатами на солнечных электростанциях или другими солнечными энергетическими установками. Целью изобретения является повышение помехозащищенности фотодатчика. Поставленная цель достигается за счет того, что в корпусе фотодатчика параллельно подложке установлены экраны с квадратными отверстиями, по сторонам которых установлены фотоэлементы, выходы которых соединены между собой и через размыкающие контакты реле подключены к выходам фотоэлементов, установленных в тех же плоскостях на подложке.

Обмотка управление реле подключена к выходу порогового элемента, входом подключенного к выходу дифференциального усилителя, соединенного входами с выходами пятого фотоэлемента, установленного в центре подложки. 3 ил.!

401292

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано в качестве дат чика ориентации в автоматических системах управления гелиостатами на солнечных электрических станциях или другими солнечными энергетическими установками.

Цель изобретения — повышение помехозащищенности фотодатчика.

На фиг. 1 показана KOHcTpvKTHBI-.* схема фотодатчика; на фиг. 2 — принципиальная схема установки фотоэлементов на подложке; на фиг. 3 — электрическая схема фотодатчи ка.

Фотодатчик содержит установленный на подложке 1 (фиг. 1) пылезан итный корпус

2, в крышке 3 которого выполнено диафрагмируемое квадратное отверстие 4.

На подложке 1 (фиг. 2) расположены основной четырехквадратный фотоприемник

5, состоящий из первого 6, второго 7, третьего 8 и четвертого 9 фотоэлементов. Г1ятый, т.е. центральный, фотоэлемент 10 предназначен для контроля падающего на фотоприемник 5 светового потока.

Выходы основных фотоэлементов каналов управления (по зениту 6 и 7, по азимуту

8 и 9), (фиг. 3) соединены между собой встреч но-последовательно и совместно с первым

11 и вторь:;м 12 потенциометрами подключены к входам первого 13 и второго 14 дифференциальных усилителей, выходы которых соединены с входами первого 15 и второго

16 пороговых элементов. Выходы пятого фотоэлемента 10 и входного резистора 17 подключены к входам третьего дифференциального усилителя !8, выход которого, в свою очередь, соединен с входом третьего порогово"o элемента 19, формирование сигнала «Обьект слежения потерян» осуществляется с помощью логического эле.лента

ИЛИ вЂ” HE 20, входы которого соединены с выходами первого 15, второго 16 и третьего !

9 пороговых элементов. K выходу третьего порогового элемента 19 подключена —.акжс обмотка 21 управления электромагнитного реле. Размыкающие контакты 22 — 25 электромагнитного реле включены в цепи, соединяющие фотоэлементы 6- 9 фотоприемника 5 с параллельно включенными фотоэлементами 26 — 37 gonzo aHH t c льныv фо i оприемников 38 — 40 (например, по зениту фотоэлементы 26, 28 и 30 параллельны фотоприемнику 6, а фотоэлементы 27, 29 и 31 параллельны фотоприемнику 7), расположенных на экранах 41 — -43, имеющих центральные квадратные отверстия. При этом в зависимости от требуемого угла захвата может устанавливаться один, два или три дополнительных экрана с четыоехквадрантным дополнительным фотоприемником. Фотодатчик имеет. общую шину 44.

Основному фотоприемнику 5 (фиг. 1) соответствует угол захвата +-5, дополнительным фотоприемникам 38 — 40 — соответственно +15, +30 и +-55 .

Фотодатчик работает следующим образом.

При включении гелиоустановки в работу утром или после перерыва в ее работе из-за облачности световое пятно находится

5 за пределами освноного фотоприемника о. г

Фотоэлемент !0 незасвечен, обмотка 21 управления электроглагнитного реле обесточена, его контакты 22 — 25 замкнуты и фотоэлементы 26 — 37 дополнительных фотоприемников 38- — 40 подключены к фотоэлементам 6 — 9 основного фотоприемника 5. Если угол рассогласования между световым пучком, прошедшим через отверстие 4 в крышке

3, и оптической осью фотодатчика меньше его угла захвата, то световой пучок за15

I светит по крайнеи мере один <ротоэлемент (возможна засветка двух фотоэлементов смежных квадрантов одновременно). Фотодатчик выдает соответствующий управляющий сигнал на исполнительный механизм управляемого гелиостата, т.е. начинается работа фотодатчика в режиме захвата (грубого слежения). В результате поворота отражателя гелиостата угол рассогласования уменьшается, световое пятно переходит с более удаленных дополнительных фотоприемlg ников на ближайший к подложке 1 дополнительный фотоприемник, а затем и Hd основной фотоприемник 5. При засве-,ке пятого фотоэлемента 10 срабатывает электромагнитное реле и своими контактами 22 в 25 от3G ключает фотоэлементы 26 — 37 дополнительных фотоприемников 38 — 40 от фотоэлементов 6 — 9 основного фотоприемника 5, т.е. режим грубого слежения переходит в режим точного слежения.

Если угол рассогласования между световым потоком и оптической осью фотодат35

,èêà больше его угла захвата, то все фотоэлементы 6- 9 и 26 — 37 всех фотоприемников

5, 38, 39 и 40 незасвечены, на выходах всех пороговых элементов 15, 16 и 19 сигналы равны «О». В результате этого на выходе эле40 мента ИЛИ вЂ” HE 20 появляется сигнал «Объект слежения потерян», который может быть использован для привлечения внимания дежурного персонала установки, а также для

«втоматической организации режима управд5 ления «Поиск» с применением датчиков положения Солнца на небосводе и положения отражателя гелиостата.

В основном режиме работы, т.е. в режиме точного слежения, световое пятно в плоскости фотоэлементов 6 — 9 основного четырех о квадрантного фотоприемника 5 (фиг. 1 и 2) от прошедшего через отверстие 4 в крышке 3 (фиг. 1) светового потока одинаково засвечивает светочувствительные площадки фотоэлементов 6 — 9 (фиг. 2). При этом наибольшая чувствительность основного фотоприем55 ника 5 имеет место тогда, когда световой поток засвечивает примерно половину светочувствительных площадок фотоэлементов 6 — 9. Сигналы от соединенных встречно140!292

Формула изобретения

20 последовательно фотоэлементов 6 — 9 (по зениту 6 и 7, по азимуту 8 и 9) равны «О» и токи (напряжения) на выходах пороговых элементов 15 и 16 также равны «О», т.е. световое пятно на входе фотодатчика находится в зоне нечувствительности. Пятый фотоэлемент 10 (фиг. 2) полностью засвечен, сигнал на выходе порогового элемента 19 равен «I», на выходе элемента

ИЛИ вЂ” HE 20 (фиг. 3) сигнал равен «О».

Обмотка 2! управления электромагнитного реле обтекается током, его контакты

22 — 25 разомкнуты, и фотоэлементы 26 — 31 дополнительных фотоприемников 38 — 40 отсоединены от фотоэлементов 6 — 9 основного фотоприемника 5. При этом уставка порогового элемента 19 выбирается из условия нечувствительности к фоновой засветке пято"0 фотоэлемента 10. На фотоэлементы 6 — 9 фотоприемника 5 фоновые засветки не влияют, так как они включены встречно, т.е. по дифференциальной схеме.

При смещении светового пятна, например по зениту вверх (в результате смещения Солнца на небосводе) на входе первого дифференциального усилителя 13 появляется напряжение разбаланса. Это напряжение усиливается и подается на вход первого порогового элемента 15. В зависимости от знака и величины усиленного сигнала на выходе порогового элемента 15 появляется соответствующий сигнал, например, «Зенит назад», который подается на электродвигатель привода гелиостата, который вращает отражатель по зениту, т.е. в вертикальной плоскости. В автоматической системе управления поворот отражателя гелиостата продолжается до тех пор, пока световое пятно на фотоэлементах 6 и 7 не окажется в зоне нечувствительности. Аналогично работает и канал управления по азимуту.

Таким образом, в режиме точного слежения световое пятно не выходит за пределы фотоэлементов 8 — 10 фотоприемника 5.

Паразитная боковая засветка фотоэлементов дополнительных фотоприемников не сказывается на работе датчика, так как эти фотоэлементы отключены от фотоэлементов основного фотоприемника размыкающими контактами 22 — 25 электромагнитного реле.

Введение цепей автоматического отключения фотоэлементов дополнительных фотоприемников от фотоэлементов в зоне нечувствительности фотодатчика обеспечивает ему повышенную устойчивость по отношению к внешним паразитным (случайным) засветкам. Это особенно важно, так как режим точного слежения — основной режим работы автоматической системы управления гелиотехнической установкой. А случайные боковые засветки (блики, отраженные лучи от элементов конструкции гелиостатов) особенно характерны для зеркальных концентрирующих систем солнечных энергетических станций большой мощности.

Кроме того, при использовании аналогового выхода фотодатчика предложенная конструкция и схема включения фотоприемников обеспечивают возможность отработки значительных рассогласований в системе с большей скоростью, чем в режиме точного слежения, что улучшает показатели качества управления объектом.

Применение квадратных отверстий в крышке 3 и в экранах 41 — 43 с дополнительными четырехквадрантными фотоприемниками 38 — 40 приводит к уменьшению числа фотоэлементов в два раза по сравнению с применением круглых отверстий в тех же деталях и при прочих равных условиях.

К тому же при квадратном световом пятне в процессе точного слежения ослабляется влияние одного канала на другой, что сокращает число включений привода гелиостата.

Широкозахватный фотодатчик ориентации гелиостата, содержащий установленный на квадратной подложке пылезащитный корпус с оптически непрозрачными боковыми стенками и с пропускающей излучение непрозрачной крышкой с квадратным диафрагмируеMbIM отверстием, четырехквадрантный фотоприемник, первый, второй, третий и четвертый фотоэлементы которого установлены внутри корпуса по середине сторон подложки, а пятый фотоэлемент которого установлен в центре подложки. первые выводы противоположных фотоэлементов чстырехквадрантного фотоприемника попарно подключены к входам соответственно первого и второго дифференциальных усилителей, первый и второй выводы пятого фотоэлемента подключены к соответствующим входам третьего дифференциального усилителя, вторые выводы всех фотоэлементов четырехквадрантного фотоприемника соединены с общей шиной, выходы первого, второго и третьего дифференциальных усилителей подключены к входам соответственно первого, и второго и третьего пороговых элементов, выходами соединенных с входами элемента ИЛИ вЂ” HE, отлинаюи1ийся тем, что, с целью повышения помехозащищенности фотодатчика, в нем дополнительно установлены электромагнитное реле, входной резистор и первый и второй потенциометры, а внутри корпуса параллельно подложке установлены непрозрачные экраны с квадратными отверстиями, в серединах сторон которых установлены дополнительные фотоэлементы, первые выводы фотоэлементов, установленных на одноименных сторонах отверстий экранов, соединены между собой и через размыкающие контакты электромагнитного реле подключены к первым выводам фотоэлементов, установленных на соответствующих сторонах подложки, вторые выводы всех дополнитель1401292 нюп 8пере8 нит назад мущ Йеред мум назад дьем еФГежю патерян"

Составитель Г. Нефедова

Редактор А. Козорез Техред И. Верес Корректор Л. Патай

Заказ 25! 9/39 Тираж 499 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная. 4 ных фотоэлементов соединены с общей шиной, первый и второй выводы первого и второго потенциометров и входного резистора подключены к различным входам соответственно первого, второго и третьего дифференциальных усилителей, подвижные выводы первого и второго потенциометров соединены с общей шиной, первый и второй выводы обмотки управления электромагнитного реле подключены соответственно к выходу третьего порогового элемента и к общей шине.

Я 7У