专利名称：逥转分离式智能辐射传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于测量太阳辐射的装置，尤其是一种迴转分离式智能辐射传感器，具体地说是能够测量总辐射、散射辐射和直接辐射的辐射传感器，属于辐射传感器的技术领域。
背景技术：
光伏发电对于传统的发电交付系统是一个理想的补助措施，也是在当前能源危机日益严重的情形下一个清洁且近乎无限能源的选择。在评估光伏发电的价值中，电力规划人员需要获得预规划站点的太阳能资源数据。阳光沿着两条路径到达地球表面来自阳光的直接辐射和来自大气的散射辐射。太阳能直接辐射、太阳能水平散射辐射和当地温度数据被用来预估固定型和跟踪型的光伏系统产生的能效。通过比较各种固定阵列和追踪阵列的性能，这些数据可用来支持效用规划和光伏系统研究，并被用来计算指定地点的固定型光伏系统或跟踪型光伏系统产生的直流和交流电压。目前，各种形式的仪器都被构想于太阳辐射的测量。大约在2003年，由RuelD. Little, Concord, MA(US)设计了一款适用于测量总辐射、直接辐射和散射辐射的旋转式遮蔽带总辐射计。所述旋转式遮蔽带总辐射计的结构如图7和图8所示。图7和图8是RSR(旋转式遮蔽带总辐射计)的结构示意图其中，利用光测量传感器56来完成总辐射、散射辐射和直接辐射的测量。光测量传感器56安装于支架74上，支架74以可调节的方式被固定在托架48的舌突前端部分68 ；光测量传感器56的信号输出电缆通过附在托架48下的空心管引导至数据采集箱42。一根受电机116控制的遮蔽带136安装在电机盒M的轴输出端，电机盒座80被固定在托架48上，电机116和位置传感器被固定在盒盖82上；托架48通过左右两个螺母 64枢纽于轭架44，轭架44被安装在一个可调节方位的方位盘50上，并固定于立柱40 ；安装在方位盘50上的光伏板46，与托架48成近似的角度面向太阳，以获得最佳的发电效能。遮蔽带的旋转式通过一款专门设计的控制器来实现的；控制器接受数据采集器使能信号，控制电机完成一次单向旋转，等待下一次信号使能反向形成往复旋转。每次旋转大约用时1秒的时间采集了 1280个信号。然后分析采集的辐射数据来估算可能也应该是由现有的或规划中的光伏系统产生的电功率。RSR辐射表功能优越，成本较低。但尚存在不足1、遮蔽带136的运动受限位控制；一旦限位失效，电机116带动遮蔽带136将直接卡死在托架48舌突位置，在几乎不可能及时发现的情况下，电机116必然损毁。2、水平调准存在无法定位的情况；没有可以参考的水准泡指示，且由于其设计的水平调节力臂偏小，造成无法精调，这就造成了实际上无法调节至水准的尴尬情形；而根据水准对光电总表的研究表明，水准的偏失直接对测量数据造成不小的偏移，使数据失去可信度。3、实际与设计相去甚远的简陋的防水设计；由于其电机盒是有上下两块盖板拼合而成的，所以在角点——尤其是上半部分的两个，依然存在2毫米左右的漏孔。一旦下雨， 雨水很容易就进顺着上盖内壁流至电机上，对电机116和结合部位造成�：Α�4、机械振动带来了测量误差；由于光测量传感器56和电机盒是设计在一个托架 48上，所以当电机116工作时，产生的机械振动很容易传递到光测量传感器116所在的托架舌突位置68，从而引起振动，导致光测量传感器116测量数据波动；影响测量数据的准确性。5、转动盘的松动；电机116上的转动盘选用了 2毫米螺母紧固，但由于受力面积太�。奔湟怀ぞ突嵋鹚啥还倘挥捎诘缁嵊胱痰那簧杓剖沟谜诒未�136可以保证被电机116带动，但轴向上转动盘的前后伸缩跳动却无法保证，从而引起安置在转动盘上的小第一磁铁无法给第一霍尔传感器有效定位信号，进而引起电机系统动作异常停止， 从而使得获得的数据完全失去意义。6、RSR采用了进口国外数据采集器，不但其价格高昂，且其中散射修正算法不符合本国国情。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种迴转分离式智能辐射传感器，其结构紧凑，安装使用方便，测量精度高，使用成本低，适应性好，安全可靠。按照本发明提供的技术方案，所述迴转分离式智能辐射传感器，包括底板；所述底板的一端设有光传感器安装支架，底板对应于设置光传感器安装支架的另一端设有电机安装支架；光传感器安装支架上对应邻近电机安装支架的端部设有光传感器，电机安装支架上设有电机罩壳，所述电机罩壳内安装有电动机，所述电动机的输出轴上设有遮光环，所述遮光环的圆心位于光传感器的光学接受面的中心部位；电机罩壳内设有用于限定遮光环转动的转动限位机构。所述光传感器安装支架上设有水准泡。所述转动限位机构包括第一霍尔传感器及与第一霍尔传感器相对应配合的第一磁铁；所述第一霍尔传感器位于电机罩壳对应邻近光传感器的端部，第一磁铁位于电动机输出轴上的转动盘上；第一磁铁跟随转动盘转动时，能触发第一霍尔传感器输出限位信号。所述电机罩壳对应于设置第一霍尔传感器的端部设有前盖，转动盘与电动机的输出轴相连后穿出前盖，且转动盘位于前盖外的端部与遮光环相连。所述遮光环对应的圆心角为128° 132° ；遮光环的半径为127mm 157mm。所述电动机驱动遮光环绕光传感器的光学接受面中心部位旋转360度。所述转动盘的中心区凸设有转动盘定位块，转动盘上对应设置转动盘定位块一侧凹设有转动盘防水槽，所述转动盘防水槽位于转动盘定位块的外圈；转动盘上对应于设置转动盘定位块的端部设有防水盖，所述防水盖的一端凹设有防水盖防水槽，所述防水盖防水槽与转动盘防水槽间对应配合形成迷宫式防水结构。所述光传感器的输出端与数据采集器相连，数据采集器的输入端还与温湿度传感器、气压传感器相连，数据采集器的输出端与电机控制器相连，所述电机控制器与第一霍尔传感器的输出端相连；电机控制器的输出端与电动机相连。所述电机控制器包括第二三极管，所述第二三极管的基极与数据采集器的输出端相连，第二三极管的发射极与第二 MOS管的栅极端；第二 MOS管的栅极端与第二 MOS管的漏极端间通过第五电阻及电动机相连，第二 MOS管的栅极端与第二 MOS管的源极端间通过第四二极管及第二电容相连，第二二极管的阳极端与第二 MOS管的栅极端相连，第二二极管的阴极端与第二MOS管的源极端相连，第二电容并联于第二二极管的两端；第二MOS管的源极端与第一 MOS管的源极端相连，第二 MOS管的源极端通过第三电阻与第二三极管的集电极相连，且第二 MOS管的源极端通过第二电阻与第一三极管的集电极相连；第二三极管的发射极与第二三极管的集电极间设有第二二极管，所述第二二极管的阳极端与第二三极管的发射极相连，第二二极管的阴极端与第二三极管的集电极相连；第一三极管的发射极与第一 MOS管的栅极端相连，且第一三极管的发射极通过第四电阻、第五电阻与第二三极管的发射极相连，第一MOS管的漏极端与第二MOS管的漏极端相连，第一 MOS管的源极端与第一 MOS管的栅极端间设有第一电容及第三二极管，第三二极管的阳极端与第一 MOS管的栅极端相连，第三二极管的阴极端与第一 MOS管的源极端相连； 第一三极管的发射极与第一三极管的集电极间设有第一二极管，第一二极管的阳极端与第一三极管的发射极相连，第一二极管的阴极端与第一三极管的集电极相连；第一三极管的基极端通过第一电阻与第一霍尔传感器的输出端相连。所述转动限位机构还包括第二霍尔传感器及与所述第二霍尔传感器相对应配合的第二磁铁，第二霍尔传感器位于电机罩壳对应于邻近光传感器的端部，且第二霍尔传感器的位置与第一霍尔传感器的位置相对应，第二磁铁位于转动盘上；第二磁铁跟随转动盘转动时，能触发第二霍尔传感器输出限位信号。本发明的优点底板上通过传感器支撑板及传感器安装板安装光传感器，通过电机支撑板及电机安装板安装电机罩壳及位于电机罩壳内的电动机；电动机的输出轴上通过转动盘及防水盖安装遮光环，电动机与光传感器相对应安装后，电动机的输出轴能够带动遮光环进行360度的转动，遮光环的限位通过第一霍尔传感器与第一磁铁来实现，解决了现有遮光环的转动问题，且避免了因电动机转动限位故障时导致电动机损坏的概率，延长电动机的使用寿命，安全可靠；同时避免了电动机转动时，对光传感器检测精度的影响；遮光环的圆弧对应的圆心角为128° 132° ；遮光环为黑色不透明状，能够适应国内对散射辐射的遮蔽要求，适应性好；电机罩壳的两端设有前盖及后盖，电动机的输出轴通过转动盘及防水盖与遮光环相连，通过防水盖及转动盘的对应设计，能形成迷宫式防水结构，防水效果好；传感器安装板上设有若干水准泡，通过水准泡能够对光传感器及底板的安装进行水平校准，避免了光传感器因水平安装不准时带来的测量误差，安装使用方便，结构紧凑， 测量精度高，使用成本低。
图1为本发明的结构示意图。图2为本发明的使用状态框图。图3为本发明电机控制器的电路原理图。图4为本发明光传感器安装板的结构示意图。图5为本发明测量原理图。图6为本发明使用的流程图。
图7为现有辐射传感器的结构示意图。图8为现有辐射传感器的使用状态图。图9为本发明电机控制器的另一种电路原理图。图10为本发明的另一种结构示意图。图11为本发明结构的剖视图。图12为图11中A的放大图。
具体实施例方式下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。如图1 图6及图9 图12所示本发明包括光传感器1、遮光环2、电动机3、转动盘4、第一霍尔传感器5、电机罩壳6、传感器支撑板7、电机支撑板8、底板9、调节螺钉10、 水准泡11、防水盖12、传感器安装板13、前盖14、后盖15、航空插头16、电机安装板17、第一磁铁18、光传感器安装支架19、电机安装支架20、穿线孔21、光传感器安装孔22、光传感器安装定位板23、温湿度传感器M、气压传感器25、电机控制器沈、光伏板27、PV控制器28、 蓄电池^、GPRS通讯�？�30、数据采集器31、传感器安装板安装孔32、水准泡安装孔33、第二霍尔传感器34、或门逻辑电路35、第二磁铁36、转动盘防水槽37、防水盖防水槽38、防水盖固定螺钉39及转动盘定位块40。如图1和图4所示所述底板9的一端设有光传感器安装支架19，底板9对应于设置光传感器安装支架19的另一端安装有电机安装支架20，所述电机安装支架20上安装有电机罩壳6，电机罩壳6内设有电动机3 ；光传感器安装支架19上对应邻近电机罩壳6的一端端部设有光传感器1。具体地，光传感器安装支架19包括竖直分布于底板9上的传感器支撑板7，所述传感器支撑板7对应于与底板9相连的另一端部设有传感器安装板13，所述传感器安装板13的一端端部与传感器支撑板7固定连接，传感器安装板13对应于与传感器支撑板7相连的另一端向电动机3的输出轴方向延伸，传感器安装板13与底板9相平行分布。传感器安装板13的一端设有传感器安装板安装孔32，传感器安装板安装孔32内设有内六角固定螺钉，从而传感器安装板13通过内六角固定螺钉固定安装于传感器支撑板7 上。传感器安装板13与传感器支撑板7具有足够的厚度，传感器支撑板7与传感器安装板 13结合部的内六角固定螺钉钉入足够的深度，因此，即使在传感器安装板13的光传感器1 嵌入段用力下压时，也不容易产生弹性形变与机械振动，大大提高了测量结构的抗振性能， 提高测量精度。传感器安装板13上设有若干水准泡安装孔33，所述水准泡安装孔33内设有水准泡11 ；一般地，传感器安装板13上设置五至八个标准水准泡11，所述水准泡11邻近光传感器1。底板9上对应于设置光传感器安装支架19的另一侧设有安装法兰，底板9上设有调节螺钉10，通过调节螺钉10能够调节底板9与法兰间的水平度。底板9上设有三个调节螺钉10，从而能够对底板9上形成三角水准调节；通过调节螺钉10调节的同时，微调水准泡11的固定位置，使得嵌入水准泡安装孔33内的水准泡11也达到指示时，具有最多标准水平泡的水平指示，从而能够使光传感器1具有较好的水平度，避免了光传感器1的安装水平度对测量精度的影响。水准泡11校平后，通过灌胶的方式将水准泡11安装在传感器安装板13上。传感器安装板13对应于与传感器支撑板7相连的另一端凸设有光传感器安装定位板23，所述光传感器安装定位板23呈圆形，光传感器安装定位板23的中心部位设有光传感器安装孔22，光传感器1安装在光传感器安装孔22内；光传感器1对应光学接受面位于远离底板9的一侧。传感器安装板13上设有穿线孔21，所述穿线孔21与光传感器安装孔22相连通。当光传感器1通过嵌置在光传感器安装孔22内安装在传感器安装板 13上时，光传感器1的连接线从穿线孔21穿出，且连接线紧贴于传感器安装板13与底板9 相对应的侧面上。电机安装支架20包括竖直分布于底板9上的电机支撑板8，所述电机支撑板8对应于与底板9相连的另一端设有一个倾斜面；所述电机支撑板8的倾斜面上设有电机罩壳 6，所述电机罩壳6通过电机安装板17安装在电机支撑板8上，电机安装板17上设有椭圆形的调节孔，所述调节孔与电机罩壳6底部的罩壳安装孔相对应，当电机罩壳6通过螺钉安装在电机安装板17上，通过螺钉在调节孔内的移动，实现电机罩壳6与电机安装板17简的位置调整；调整方便。电机罩壳6内设有排水孔，用于将渗入电机罩壳6内的雨水排出。电机罩壳6内安装有电动机3，所述电动机3安装于电机罩壳6内后，电动机3的输出端邻近光学传感器。当电动机3通过电机罩壳6倾斜安装于底板9上时，能够避免电机罩壳6对光传感器1的受光面的影响。同时，电机安装支架20与光传感器安装支架19在底板9上相隔离设置，能够避免电动机3转动产生振动对光传感器1测量精度的影响。为了提高电机罩壳6的防水效果，延长电动机3的使用寿命，电机罩壳6对应于邻近光传感器1的端部设有前盖14，电机罩壳6的另一端设有后盖15。电机罩壳6的端部设有输出轴定位孔，电动机3的输出轴通过输出轴定位孔安装在电机罩壳6内；且电动机3的输出轴穿出电机罩壳6外。电动机3对应于位于前盖14内的端部设有转动盘4，所述转动盘4与电动机3的输出轴相连后穿出前盖14。转动盘4的端部边缘设有第一磁铁18，所述第一磁铁18与电机罩壳6端部上的第一霍尔传感器5相对应配合；当第一磁铁18跟随转动盘4转动时，第一磁铁18能触发安装在电机罩壳6上的第一霍尔传感器5，使第一霍尔传感器5能输出限位信号。具体地，第一霍尔传感器5安装于电机罩壳6与前盖14的结合部。转动盘4呈圆盘状，转动盘4的中心区凸设有转动盘定位块40 ；转动盘4中心区的转动盘定位块40穿出前盖14外，且转动盘4对应于穿出前盖14外的端部通过防水盖12安装有遮光环2，遮光环2通过转动盘4能跟随电动机3的输出轴转动；而第一霍尔传感器5 与第一磁铁18对应配合后形成遮光环2的转动限位机构；当第一磁铁18转动到触发第一霍尔传感器5时，电动机3的输出轴停止带动遮光环2的继续转动。电机罩壳6上设有三个第一霍尔传感器安装孔，当电机罩壳6上安装一个第一霍尔传感器5时，遮光环2能实现 360°的单向全旋转，同时根据相应的设置，在电机罩壳6上安装两个第一霍尔传感器5，且两个第一霍尔传感器5间的弧长对应圆心角为40°时，遮光环2能实现320°的转动范围往复旋转。如图11和图12所示为了提高防水强度，转动盘4对应于设置转动盘定位块40 的一侧表面上设有转动盘防水槽37，所述转动盘防水槽37位于转动盘定位块40的外圈，且转动盘防水槽37环绕转动盘定位块40。转动盘定位块40向光传感器1的方向延伸。转动盘4对应于设置转动盘定位块40的端部设有防水盖12，所述防水盖12通过防水盖固定螺钉39固定安装于转动盘4上。防水盖12对应于与转动盘4相连的一端凹设有防水盖防水槽38，转动盘4的转动盘定位块40伸入防水盖防水槽38内，且转动盘定位块40的长度大于防水盖防水槽38的深度，转动盘定位块40与防水盖防水槽38间间隙配合，防水盖12的端部伸入转动盘防水槽37内，防水盖12与转动盘防水槽37也具有相应间隙。因此，转动盘防水槽37与防水盖防水槽38间对应配合，形成迷宫式防水结构，能够延长雨水流通的路径，降低雨水对电动机3的侵蚀，提高防水强度，延长电动机3的使用寿命。所述遮光环2呈圆弧形，当遮光环2通过防水盖2及转动盘4安装在电动机3的输出轴上后，遮光环2的圆心位于光传感器1光学接受面的中心部位。遮光环2的圆弧对应的圆心角为128° 132° ；而遮光环2的半径为127mm 157mm，遮光环2的宽度为12. 7mm 15. 7mm ；遮光环2为黑色不透明状。电机罩壳6的前盖14与后盖15上均设计了盲孔，并通过相应的扳手能够方便安装在电机罩壳6上。后盖15的中心区设有航空插头16，第一霍尔传感器5与电动机3的电缆线均通过航空插头16向外输出。由于遮光环2在转动时，光传感器1及传感器安装板13不会对遮光环2的转动形成阻碍，因此电动机3的输出轴能够驱动遮光环2绕光传感器1光学接受面的中心部位转动360度；根据转动限位机构的不同设置，电动机3的输出轴也能够驱动遮光环2绕光传感器1光学接受面的中心部位转动320 度。如图2和图3所示使用时，光传感器1与数据采集器31的输入端相连；为了对采集的数据进行校准，数据采集器31的输入端分别与温湿度传感器24、气压传感器25的输出端相连。数据采集器31的输出端与电机控制器26相连，电机控制器26的输出端与电动机 3相连，电机控制器26能控制电动机3的转动。由于第一霍尔传感器5与第一磁铁18对应配合形成转动限位机构，因此第一霍尔传感器5的输出端与电机控制器26相连，当第一霍尔传感器5输出相应的信号时，能够触发电动机3的转动或使电动机3停止转动。为了对整个装置提供工作电源，数据采集器31的电源端与蓄电池29的电极相连，蓄电池29通过 PV控制器28与光伏板27相连，光伏板27吸收太阳辐射的能量；且光伏板27吸收的能量通过PV控制器28存储于蓄电池29内，从而蓄电池29能够为数据采集器31提供工作电源， 节省外部电源的消耗，节能环保。同时，蓄电池29的电极端还与电机控制器26的电源端相连。数据采集器31采用江苏省无线电科学研究所有限公司生产的ZQZ-BH型数据采集器； 数据采集器31通过对光传感器1、温湿度传感器24及气压传感器25输入的信号进行分析出来，从而能够得到相应测量的总辐射量、散射辐射及直接辐射的结果。数据采集器31通过GPRS通讯模块30与远程控制装置相连，数据采集器31将检测的结果数据通过GPRS通讯模块30向外无线发送数据。所述电机控制器26包括第二三极管J2，所述第二三极管J2的基极与数据采集器 31的输出端相连，第二三极管J2的发射极与第二 MOS管Q2的栅极端；第二 MOS管Q2的栅极端与第二 MOS管Q2的漏极端间通过第五电阻R5及电动机3相连，第二 MOS管Q2的栅极端与第二 MOS管Q2的源极端间通过第四二极管D4及第二电容C2相连，第二二极管D4的阳极端与第二 MOS管Q2的栅极端相连，第二二极管D4的阴极端与第二 MOS管Q2的源极端相连，第二电容C2并联于第二二极管D4的两端；第二 MOS管Q2的源极端与第一 MOS管Ql 的源极端相连，第二 MOS管Q2的源极端通过第三电阻R3与第二三极管J2的集电极相连， 且第二 MOS管Q2的源极端通过第二电阻R2与第一三极管Jl的集电极相连；第二三极管J2 的发射极与第二三极管J2的集电极间设有第二二极管D2，所述第二二极管D2的阳极端与第二三极管J2的发射极相连，第二二极管D2的阴极端与第二三极管J2的集电极相连；第一三极管Jl的发射极与第一 MOS管Ql的栅极端相连，且第一三极管Jl的发射极通过第四电阻R4、第五电阻R5与第二三极管J2的发射极相连，第一 MOS管Ql的漏极端与第二 MOS管Q2的漏极端相连，第一 MOS管Ql的源极端与第一 MOS管Ql的栅极端间设有第一电容Cl及第三二极管D3，第三二极管D3的阳极端与第一 MOS管Ql的栅极端相连，第三二极管D3的阴极端与第一 MOS管Ql的源极端相连；第一三极管Jl的发射极与第一三极管Jl的集电极间设有第一二极管D1，第一二极管Dl的阳极端与第一三极管Jl的发射极相连，第一二极管Dl的阴极端与第一三极管Jl的集电极相连；第一三极管Jl的基极端通过第一电阻Rl与第一霍尔传感器5的输出端相连。第一 MOS管Ql与第二 MOS管Q2均为PMOS管，第一 MOS管Ql与第二 MOS管Q2的源极端分别与蓄电池四的正极端相连，蓄电池四的负极端通过电动机3与第一 MOS管Ql 及第二 MOS管Q2的漏极端相连，且蓄电池四的负极端通过第五电阻R5与第二三极管J2 的发射极相连，并通过第四电阻R4与第一三极管Jl的发射极相连；第一霍尔传感器5的电源端分别与蓄电池四的正、负电极端相连。电动机3对应于与第五电阻R5相连的一端与蓄电池四的负极端相连。如图1 图4所示使用时，光传感器1安装在传感器安装板13的光传感器安装孔22内，并利用水准泡11进行水平校准。底板9与底板支撑法兰相连，且底板与底板支撑法兰间通过调节螺钉10进行水平度的调整，并通过水准泡11指示后，光传感器1具有较好的水平安装定位，避免了光传感器1的水平安装定位不准带来的测量问题。遮光环2通过防水盖12及转动盘4安装在电动机3的输出轴上，遮光环2的圆心位于光传感器1光学接受面的中心部位。安装连接后，光传感器1的输出端与数据采集器31的输入端相连；第一霍尔传感器5的输出线通过航空插头16后与外部的电机控制器沈相连，电机控制器沈的输入端与数据采集器31相连，同时电机控制器沈与电动机3相连，控制电动机3的转动状态。为了提高测量精确度，数据采集器31同时与温湿度传感器M及气压传感器25相连， 通过温湿度传感器M与气压传感器25能够对光传感器1检测的辐射度进行校准。数据采集器31的工作电源由蓄电池四进行提供，蓄电池四通过PV控制器观及光伏板27进行充电，蓄电池四同时提供电机控制器沈的工作电源。数据采集器沈将测量校准后得到的总辐射量、散射辐射及直接辐射的测量结果通过GPRS(General Packet Radio krvice)通讯�？�30直接向外发送，能够实现远程的数据接收与控制，提高控制操作的方便性。如图6所示为本发明使用状态的流程图。系统使用时，首先进行自检程序，当出现致命故障时，系统进入保护程序，直至自检程序通过；当没有出现致命故障而出现其他工作故障时，系统进入应急模式，以便于能进入用户控制使能，在用户控制程序的引导下进行用户控制，或者系统再次进入自检程序。当系统自检既没有出现致命故障也没有出现其他工作故障时，系统的主程序启动，导入系统配置文件。导入系统配置文件后，一方面进入用于控制程序，另一方面进入检测程序，检测程序检测电压是否有异常情况。当电压由异常时，进入应急模式，当监测电压正常时，再检查是否处于夜间工作模式，当处于夜间工作模式时，启动夜间模式，通过相应的测量程序、校准程序、直接辐射计算程序后整理数据输出。 系统工作时，始终处于上述工作循环的工作过程中，直至停止系统的工作状态。工作时，数据采集器31向第二三极管J2的基极输出高电平信号，当第二三极管 J2的基极有高电平信号时，第二三极管J2导通，此时，第三电阻R3与第五电阻R5将产生风压。当第二三极管J2导通，且第五电阻R5上产生分压后，由于第二 MOS管Q2采用PMOS管，且第二 MOS管Q2的源极端与蓄电池四的正极端相连，第二 MOS管Q2的栅极端与第二 MOS管Q2源极端的电压使第二 MOS管Q2导通，第二 MOS管Q2的漏极端与电动机3相连， 第二 MOS管Q2导通后，电动机3开始转动。当电动机3转动时，电动机3的输出轴通过转动盘4带动转动盘4上的第一磁铁18转动。数据采集器31的脉冲信号设置始终大于旋转时转动盘4上的第一磁铁18离开第一霍尔传感器5的远离时间，且小于第一磁铁18再次回到第一霍尔传感器5接受面上的旋转时间。当电动机3转动后，第一磁铁18远离第一霍尔传感器5，此时第一霍尔传感器5输出有效电平信号。第一霍尔传感器5的输出端通过第一电阻Rl与第一三极管Jl的基极端相连，第一霍尔传感器5输出有效高电平信号后，驱动第一三极管Jl导通。第一三极管Jl导通后，第二电阻R2与第四电阻R4产生分压，第一 MOS管Ql的源极端与蓄电池四的正极端相连，第一 MOS管Ql的栅极端通过第四电阻R4与蓄电池四的负极端相连，从而使第一 MOS管Ql处于导通状态；此时，当数据采集器31输出低电平信号，第二三极管J2关断使第二 MOS管Q2关断后，第一 MOS管Ql的漏极端与电动机3相连后，依然能够使电动机3处于工作转动状态。当电动机3的输出轴完成360度转动时，转动盘4上的第一磁铁18回到第一霍尔传感器5上，第一霍尔传感器5输出低电平信号，第一三极管Jl截止，进而第一 MOS管Ql亦截止，整个电机控制器沈及电动机3处于断路状态，电动机3回到待机转动模式，等待数据采集器31下一次的有效脉冲信号。当电动机3处于待机转动模式时，数据采集器31会根据设定的时间采集光传感器1采集的辐射信号，由于电动机3处于待机转动模式时，遮光环2完全不遮挡光传感器1的光接受面，因此数据采集器31采集的为光传感器1测量的光总辐射值。当电动机3在数据采集器31及第一霍尔传感器5作用下完成360°时，遮光环2转动到光传感器1的正上方，使遮光环2 完全遮挡光传感器1的光学接受面时，数据采集器31采集光传感器1测量的光照强度，从而获得的散射辐射值。数据采集器31根据设定的时间向电机控制器沈发出脉冲信号，从而能够持续不断的完成数据采集过程。如图9所示为了使转动限位机构能够对电动机3的转动进行限位，且能够进行相互检测，转动限位机构还包括第二霍尔传感器34，所述第二霍尔传感器34与第一霍尔传感器5的位置相对应，即第一霍尔传感器5与第二霍尔传感器34的限位位置相对应，保证电动机3具有相应的转动角度。为了能够触发第二霍尔传感器34输出限位信号，转动盘4上设有第二磁铁36。当转动盘4在电动机3输出轴的驱动下转动到相应位置时，第一磁铁18 触发第一霍尔传感器5输出限位信号，同时第二磁铁36能触发第二霍尔传感器34也输出限位信号；第一霍尔传感器5与第二霍尔传感器34输出的限位信号均能够通过电机控制器 26控制电动机3的转动状态，提高限位转动的可靠性。如图10所示为了使第一霍尔传感器5与第二霍尔传感器34输出的限位信号均有效，第一霍尔传感器5与第二霍尔传感器34的输出端通过或门逻辑电路35相连。当第一霍尔传感器5或第二霍尔传感器34有一个输出信号时，或门逻辑电路35均输出限位信号，提高限位可靠性。具有第一霍尔传感器5与第二霍尔传感器34的电机控制器沈其余部分连接结构均与上述结构相同。为了提高测量的精确度，数据采集器31在对光传感器1检测的总辐射值及散射辐射值后，数据采集器31还对温湿度传感器M及气压传感器25的测量值进行采样，根据温湿度传感器M及气压传感器25的测量值，计算此时的天顶角角度，并根据天顶角角度对光传感器1测量的数据进行校准；从而能够得到直接辐射的计算公式为G = H+D · cos θ其中，G为总辐射、H为散射辐射、D为直接辐射，θ为计算得到的天顶角，如图5 所示。当数据采集器31得到直接辐射后，通过GPRS通讯�？�30向远程服务器输出相应的测量结果。本发明底板9上通过传感器支撑板7及传感器安装板13安装光传感器1，通过电机支撑板8及电机安装板17安装电机罩壳6及位于电机罩壳6内的电动机3 ；电动机3的输出轴上通过转动盘4及防水盖12安装遮光环2，电动机3与光传感器1相对应安装后，电动机3的输出轴能够带动遮光环2进行360度的转动，遮光环2的限位通过第一霍尔传感器 5与第一磁铁18来实现，解决了现有遮光环2的转动问题，且避免了因电动机3转动限位故障时导致电动机3损坏的概率，延长电动机3的使用寿命，安全可靠；同时避免了电动机3 转动时，对光传感器1检测精度的影响；遮光环2的圆弧对应的圆心角为128° 132° ；而遮光环2的半径为127mm 157mm，遮光环2的宽度为12. 7mm 15. 7mm ；遮光环2为黑色不透明状，能够适应国内对散射辐射的遮蔽要求，适应性好；电机罩壳6的两端设有前盖14 及后盖15，电动机3的输出轴通过转动盘4及防水盖12与遮光环2相连，通过防水盖12及转动盘4的对应设计，能形成迷宫式防水结构，防水效果好；传感器安装板13上设有若干水准泡11，通过水准泡11能够对光传感器1及底板9的安装进行水平校准，避免了光传感器 1因水平安装不准时带来的测量误差，安装使用方便，结构紧凑，测量精度高，使用成本低。
权利要求
1.一种迴转分离式智能辐射传感器，包括底板(9)；其特征是所述底板(9)的一端设有光传感器安装支架(19)，底板(9)对应于设置光传感器安装支架(19)的另一端设有电机安装支架00)；光传感器安装支架(19)上对应邻近电机安装支架00)的端部设有光传感器⑴，电机安装支架OO)上设有电机罩壳(6)，所述电机罩壳(6)内安装有电动机(3)，所述电动机C3)的输出轴上设有遮光环O)，所述遮光环(2)的圆心位于光传感器(1)的光学接受面的中心部位；电机罩壳(6)内设有用于限定遮光环(2)转动的转动限位机构。
2.根据权利要求1所述的迴转分离式智能辐射传感器，其特征是所述光传感器安装支架(19)上设有水准泡(11)。
3.根据权利要求1所述的迴转分离式智能辐射传感器，其特征是所述转动限位机构包括第一霍尔传感器( 及与第一霍尔传感器( 相对应配合的第一磁铁(18)；所述第一霍尔传感器(5)位于电机罩壳(6)对应邻近光传感器(1)的端部，第一磁铁(18)位于电动机C3)输出轴上的转动盘(4)上；第一磁铁(18)跟随转动盘(4)转动时，能触发第一霍尔传感器( 输出限位信号。
4.根据权利要求3所述的迴转分离式智能辐射传感器，其特征是所述电机罩壳(6) 对应于设置第一霍尔传感器(5)的端部设有前盖(14)，转动盘(4)与电动机(3)的输出轴相连后穿出前盖(14)，且转动盘(4)位于前盖(14)外的端部与遮光环( 相连。
5.根据权利要求1所述的迴转分离式智能辐射传感器，其特征是所述遮光环(2)对应的圆心角为128° 132° ；遮光环O)的半径为127mm 157_。
6.根据权利要求1所述的迴转分离式智能辐射传感器，其特征是所述电动机(3)驱动遮光环( 绕光传感器(1)的光学接受面中心部位旋转360度。
7.根据权利要求4所述的迴转分离式智能辐射传感器，其特征是所述转动盘的中心区凸设有转动盘定位块(40)，转动盘(4)上对应设置转动盘定位块GO) —侧凹设有转动盘防水槽(37)，所述转动盘防水槽(37)位于转动盘定位块GO)的外圈；转动盘(4)上对应于设置转动盘定位块GO)的端部设有防水盖(12)，所述防水盖(12)的一端凹设有防水盖防水槽(38)，所述防水盖防水槽(38)与转动盘防水槽(37)间对应配合形成迷宫式防水结构。
8.根据权利要求3所述的迴转分离式智能辐射传感器，其特征是所述光传感器(1) 的输出端与数据采集器(31)相连，数据采集器(31)的输入端还与温湿度传感器(M)、气压传感器0 相连，数据采集器(31)的输出端与电机控制器06)相连，所述电机控制器 (26)与第一霍尔传感器(5)的输出端相连；电机控制器06)的输出端与电动机(3)相连。
9.根据权利要求8所述的迴转分离式智能辐射传感器，其特征是所述电机控制器 (26)包括第二三极管(J2)，所述第二三极管(E)的基极与数据采集器(31)的输出端相连，第二三极管(J2)的发射极与第一 MOS管0^2)的栅极端；第一 MOS管0^2)的栅极端与第一 MOS管0^2)的漏极端间通过第五电阻(R5)及电动机(3)相连，第一 MOS管0^2)的栅极端与第一 MOS管0^2)的源极端间通过第四二极管(D4)及第二电容(C2)相连，第二二极管(D4)的阳极端与第一 MOS管0^2)的栅极端相连，第二二极管(D4)的阴极端与第一 MOS 管0^2)的源极端相连，第二电容(C2)并联于第二二极管(D4)的两端；第一MOS管0^2)的源极端与第一 MOS管Oil)的源极端相连，第一 MOS管0^2)的源极端通过第三电阻(R3)与第二三极管(J2)的集电极相连，且第一 MOS管0^2)的源极端通过第二电阻(R2)与第一三极管(Jl)的集电极相连；第二三极管(E)的发射极与第二三极管(E)的集电极间设有第二二极管(D2)，所述第二二极管(拟)的阳极端与第二三极管(E)的发射极相连，第二二极管(D2)的阴极端与第二三极管(J2)的集电极相连；第一三极管(Jl)的发射极与第一 MOS管Oil)的栅极端相连，且第一三极管(Jl)的发射极通过第四电阻(R4)、第五电阻(R5)与第二三极管(J2)的发射极相连，第一MOS管Oil) 的漏极端与第一 MOS管0^2)的漏极端相连，第一 MOS管Oil)的源极端与第一 MOS管Oil) 的栅极端间设有第一电容(Cl)及第三二极管(D3)，第三二极管(D3)的阳极端与第一 MOS 管Oil)的栅极端相连，第三二极管(D3)的阴极端与第一MOS管Oil)的源极端相连；第一三极管(Jl)的发射极与第一三极管(Jl)的集电极间设有第一二极管(Dl)，第一二极管(Dl) 的阳极端与第一三极管(Jl)的发射极相连，第一二极管(Dl)的阴极端与第一三极管(Jl) 的集电极相连；第一三极管(Jl)的基极端通过第一电阻(Rl)与第一霍尔传感器(5)的输出端相连。
10.根据权利要求3所述的迴转分离式智能辐射传感器，其特征是所述转动限位机构还包括第二霍尔传感器(34)及与所述第二霍尔传感器(34)相对应配合的第二磁铁(36)， 第二霍尔传感器(34)位于电机罩壳(6)对应于邻近光传感器(1)的端部，且第二霍尔传感器(34)的位置与第一霍尔传感器( 的位置相对应，第二磁铁(36)位于转动盘(4)上；第二磁铁(36)跟随转动盘(4)转动时，能触发第二霍尔传感器(36)输出限位信号。
全文摘要
本发明涉及一种逥转分离式智能辐射传感器，具体地说是能够测量总辐射、散射辐射和直接辐射的辐射传感器，属于辐射传感器的技术领域。其包括底板；所述底板的一端设有光传感器安装支架，底板对应于设置光传感器安装支架的另一端设有电机安装支架；光传感器安装支架上对应邻近电机安装支架的端部设有光传感器，电机安装支架上设有电机罩壳，所述电机罩壳内安装有电动机，所述电动机的输出轴上设有遮光环，所述遮光环的圆心位于光传感器的光学接受面的中心部位；电机罩壳内设有用于限定遮光环转动的转动限位机构。本发明结构紧凑，安装使用方便，测量精度高，使用成本低，适应性好，安全可靠。
文档编号G01J1/02GK102305662SQ20111016835
公开日2012年1月4日 申请日期2011年6月21日 优先权日2011年6月21日
发明者刘阳, 徐 明, 徐毅刚, 曾凤, 朱庆春, 顾平月 申请人:江苏省无线电科学研究所有限公司
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