無源光照度傳感器的製作方法

2023-05-19 21:46:26 1

專利名稱：無源光照度傳感器的製作方法
技術領域：
無源光照度傳感器涉及領域本實用新型涉及一種指示光照度的裝置，尤其是能在無外加電源的情況下通過紅 外信號發送照度信息。
背景技術：
目前，通常的照度傳感器均需要供電線路和測量線路配套使用，即使個別照度計 無需外加電源，但也只能近距離人工觀測、讀數，不能自動給測控系統提供照度信號、使用 不便。另一方面，目前的照度傳感器與控制顯示端需要有線連接，且現場供電，對於測點多 且分散、要求實時監控的場合，顯然也不能很好的滿足要求。
發明內容本實用新型旨在提供一種既無需外供電源，也無內置電化學電池，以紅外光波形 式傳輸信號的測量光照度裝置。可在強電磁幹擾、高壓、高溫、高溼度等惡劣環境中長期穩 定的工作。廣泛應用於環境檢測，植物栽培，育種、太陽能發電定向跟蹤，顯示器背光亮度控 制，工業自動化等領域。本實用新型設有太陽能電池板、電流轉換保護電路、紅外發射管和密封外殼裝置。 所述的太陽能電池板裝置設有一銅製底板與太陽能電池板的背面緊密接觸；所述的紅外發 射管安裝在銅板頂部，與太陽能電池板受光面同側；電流轉換保護電路與紅外發射管、太陽 能電池板串接，安裝在密封外殼內部。本實用新型是這樣實現光照度傳感的太陽能電池板既作為傳感器的工作電源， 又作為光照度的敏感元件。在光照作用下，太陽能電池板便會產生一定的開路電壓和短路 電流(光生伏特效應)，緊貼背面的銅板作為散熱器。通過對太陽能電池板類型的選擇，以 及外形尺寸的設計，便能獲得供紅外發射二極體正常工作的電壓範圍1. 2V 3V，以及適合 的供電電流範圍10mA 100mA。光照度強弱經由太陽能電池板轉換成電壓信號並加載到紅 外發射管，使之發出強度隨照度變化的紅外信號，通過遠處的紅外攝像機接收，給出設限報 警和照度等級顯示。電流轉換保護電路作用是將多餘的電能儲存以提供低照度狀態下傳感 器的供電，同時是將紅外發射管的工作電壓鉗制在上限值以下。本實用新型的有益效果是適用於檢測現場供電受限場合，要求測量信號無線傳 輸的場合，強電磁幹擾環境惡劣的測溫場合，測量點多且分散的場合，尤其適合於高溫、高 溼監控報警和要求低成本非高精度的照度測量應用，可長期置於戶外，免維護。根據初步試 驗表明，測量範圍1 500001X，若選用較大的儲能電容，可降低測量下限。

圖1為本實用新型實施例剖視圖。圖2為本實用新型實施例電路原理圖。
具體實施方式
如圖1所示，該裝置由封閉的外殼和安裝在頂部的太陽能電池板與紅外發 射管組成，外形呈立方體結構，尺寸大小由所選擇的太陽能電池板的體積決定。本 例的封閉外殼尺寸40mmX 40mmX 10mm,太陽能電池板外形40mmX 40mmX 2mm，散熱 銅板尺寸40mmX40mmX3mm，紅外發射二極體採用直徑5mm的圓柱形，本裝置外形為 40mm X 40mm X 15mm 的立方體。參見圖1，本裝置由太陽能電池板(2)置於散熱銅板(1)之上，然後與殼體(7)通 過壓邊封裝，使三者成為一個整體。太陽能電池板與散熱銅板間的良好接觸，是提高太陽能 電池板效率的關鍵，整體的良好密封是傳感器穩定工作的保證。由太陽能電池板提供的光 生電動勢，經保護二極體(4)加載到並聯電路兩端。並聯電路由超級電容(6)、保護熱敏電 阻(5)串聯於紅外發射二極體(3)所組成。超級電容作為儲能和穩壓裝置，熱敏電阻對高 溫和過電壓起限流保護作用，紅外發射二極體安裝在太陽能電池板受光面，儲能超級電容 與紅外發射二極體工作迴路並聯安裝在殼體內部。參見圖2，太陽能電池板E輸出的電壓經由保護二極體D，向由保護熱電阻RT與紅 外發射二極體LED串聯支路供電，LED向外發射強度隨被測光照度變化的紅外信號，LED選 擇具有一定耐高溫特性、940nm波長大功率發射管，該波長一方面可避開可見光和其他譜線 的幹擾，另一方面又可使用普通紅外攝像機接收測量信號，替代了使用專用設備作為紅外 信號接收儀。適當的選擇熱電阻RT，使得當照度過高，LED工作電流接近100mA時，RT的阻 值隨溫度的增加變化同步於太陽能電池板輸出電壓的變化幅度，以鉗制LED工作電壓和電 流，起到保護作用。太陽能電池板對LED供電的同時，也對並聯的另一條支路充電，將多餘的電能存 儲到超級電容C內部，在低照度太陽能電池板供電不足時，回饋電路使用。同時，電容C還 對供電起穩壓作用。無源光照度傳感器外部由太陽能電池板、殼體和安裝在頂部的紅外管 組成，外形呈立方體結構，整體作密封防水處理，尺寸大小由所選擇的太陽能電池板和超級 電容的尺寸決定。以下給出圖2中器件的型號與參數 太陽能電池板E 單晶矽，尺寸4(kimX4(kmX2匪 紅外發射 LED :TL-10-350IR-940 保護二極體 D :XBS013S15R-G 超級電容 C :K0RCHIP, 3. 3/30F 保護熱敏 RTO -.2.5Q (25V )，型號是 B59940C0080A070
權利要求1.一種無源光照度傳感器，其特徵是太陽能電池板作為傳感器的工作電源和敏感元 件，超級電容作為儲能和穩壓裝置，熱敏電阻對高溫和過電壓起限流保護作用。
2.根據權利要求1所述的無源光照度傳感器，其特徵是太陽能電池板與散熱銅板緊 密接觸，紅外發射二極體安裝在太陽能電池板受光面，儲能超級電容與紅外發射二極體工 作迴路並聯安裝在殼體內部。
3.根據權利要求1所述的無源光照度傳感器，其特徵是無源光照度傳感器外部由太 陽能電池板、殼體和安裝在頂部的紅外管組成，外形呈立方體結構，整體作密封防水處理， 尺寸大小由所選擇的太陽能電池板和超級電容的尺寸決定。
專利摘要一種無源光照度傳感器，涉及一種直接利用太陽能發電結合紅外轉換的測光裝置。提供一種無需現場供電，將光照信號轉換成紅外信號的光照度傳感器，設有太陽能電池板發電和檢測裝置、儲能與穩壓裝置、保護熱電阻、紅外發射管和散熱裝置。太陽能發電與檢測裝置由太陽能電池板加散熱銅板組成，散熱銅板與殼體密封連接，太陽能電池板頂部設有電光轉換紅外發射管。儲能穩壓和熱保護電阻設置在殼體內部，太陽能電池板與儲能電容間設置保護二極體。可推廣應用到國民經濟的各個領域，如環境監控，分散多點照度監控，農作物栽培管理等。
文檔編號G01J1/42GK201780163SQ201020041158
公開日2011年3月30日 申請日期2010年1月13日 優先權日2010年1月13日
發明者常瑞, 徐啟, 曹文思, 王亭嶺, 譚聯, 郭恆, 陳建明 申請人:陳建明;王亭嶺;徐啟;譚聯;郭恆;曹文思;常瑞