太阳追踪反射镜系统以及相关方法技术方案

技术编号:14313199 阅读:80 留言:0更新日期:2016-12-30 14:09
一种用于将日光反射向天窗(2)的太阳追踪反射镜系统(1),包括:镜子设备(100);控制单元(200),确定所述镜子设备(100)的第一估计的最优位置(3);其特征在于:所述控制单元(200)包括测量光强度的三个光传感器(20);所述控制单元(200)进一步根据所述光强度来确定所述镜子设备(100)的最优位置(4);当所述光强度中的第三光强度(33)大于根据所述光强度中的第一光强度(31)或第二光强度(32)确定的强度阈值(30)时,所述镜子设备(100)将所述第一估计的最优位置(3)纠正为所述最优位置(4)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及用于使用通过屋顶中的开口反射的阳光来构建内部照明的太阳追踪反射镜系统。
技术介绍
WO00/66947公开了一种适配成用于捕捉阳光并将其反射回到住所的阴暗侧的太阳反射镜系统。该太阳反射镜系统包括可旋转地安装在支架上的镜子,并且镜子具有用于可向上和向下以及从一侧到另一侧旋转地移动镜子的一个或多个电机。该太阳反射镜系统还包括传感器单元,该传感器单元沿着需要反射的光的方向安装并且具有面向镜子并且独立响应于接收到的光的强度的四个传感器组成的阵列。传感器通过挡板彼此隔开。传感器单元被连接以采用使得经反射的光或阴影被基本平均地在各传感器上接收的方式控制所述一个或多个电机的操作。每天,太阳从东方升起并从西方落下。因此WO00/66947的阳光反射镜系统在日落时面向西方。WO00/66947中公开的传感器单元的使用并不确保阳光反射镜系统系统性地旋转回东方以使得阳光反射镜系统在下一个清晨的日出时面向东方。因此在日落之后需要手动干预以旋转阳光反射镜系统,使得它在下一个清晨再次面向东方。这对于该阳光反射镜系统的用户而言是一个耗时和约束的过程。由于WO00/66947中公开的阳光反射镜系统并不系统性地旋转回东方以在下一个清晨面向太阳,因此面向西方的阳光反射镜系统在朝向西方的天空中标识一个点,对于该点,四个传感器对于接收到的光的强度的响应是相同的。然而,这个点可能在给定时间并不对应于太阳的位置,因为太阳可能位于与太阳反射镜系统面向的方向相反的方向,例如相对于太阳反射镜系统面向的方向旋转180°。镜子设备的位置因此不是最优的,并且并不允许全天追踪天空中的太阳。因此,反射到住所上的光的强度被明显削弱。这损害了阳光反射镜系统的效率以及住所的工作者和/或居住者的光照体验。WO2009/031726公开了一种使用太阳追踪传感器单元的太阳追踪传感器单元,太阳追踪传感器单元包括直立的屏障以将包括四个传感器的传感器外壳的太阳能板分隔成东西南北四个特定区域。东西向驱动电机和南北向驱动电机的操作受控制,使得直立的屏障的影子不会投到四个传感器的任意一个上,因为四个传感器是直接朝向太阳的。当太阳能板在日落时被完全旋转向西方时,当太阳能板抵达某个位置时对应位置处的限制开关和定时器工作。相应地,当特定时间段逝去时,东西向驱动电机重新工作,使得太阳能板自动返回到面向东方的预定返回位置以在日出时面向太阳。WO2009/031726中公开的太阳追踪传感器单元要求实现由限制开关控制的定时器。该定时器在镜子设备的位置到达限制开关的预定位置限制时被触发。该预定位置限制、以及在东西向驱动电机重新操作太阳能板之前必须经过的时间段和太阳能板必须到达的预定返回位置必须被事先校准。定时器和限制开关的使用因此需要与太阳追踪传感器单元耦合的附加的位置传感器、时间传感器以及可编程单元的实现。这使得设计这类太阳追踪传感器单元变得复杂和昂贵。另外,在多云天气情况下,太阳追踪传感器单元的太阳能板收集的光强度可能过低以致于不能允许两个电机的正常工作。太阳追踪传感器单元因此冻结面向一个方向,而太阳则继续其全天的绕转。如果云消散,则光强度可能足够允许两个电机的工作。然而,太阳追踪传感器单元不再面向太阳,并且其位置因此对于全天追踪天空中的太阳而言不是最优的。本专利技术的目的是公开一种克服了以上标识的现有技术的缺点的系统。更具体地,目的是公开一种以简单、高能效以及可靠的方式产生太阳追踪反射镜设备的全天的更准确的最优位置的系统。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面,以上定义的目的通过一种用于将日光反射向天窗的太阳追踪反射镜系统来实现,所述太阳追踪反射镜系统包括:镜子设备,包括:适配成将日光反射向所述天窗的镜子;适配成支撑所述镜子并且在所述天窗之上旋转的镜子支撑结构;适配成旋转所述镜子支撑结构的电机;适配成确定所述镜子设备的第一估计的最优位置的控制单元;其特征在于:所述控制单元包括适配成测量光强度的三个光传感器,使得:所述三个光传感器被根据三角形方式布置在所述控制单元中;以及所述三个光传感器各自通过防护屏彼此隔开;所述控制单元被进一步适配成根据所述光强度确定所述镜子设备的最优位置;所述镜子设备被进一步适配成当所述光强度中的第三光强度大于根据所述光强度中的第一光强度或第二光强度确定的强度阈值时将所述第一估计的最优位置纠正为所述最优位置。天窗是透光的开口,诸如填充建筑围护开口的元件。出于采光目的,天窗形成建筑的屋顶的空间的全部或一部分。根据本专利技术的太阳追踪反射镜系统被适配成安装在天窗中,使得太阳追踪反射镜系统的镜子支撑结构被适配成能够独立于天窗旋转。镜子设备包括适配成将日光反射通过屋顶开口的镜子。对镜子的位置的控制基于太阳的位置。根据本专利技术的太阳追踪反射镜系统包括三个光传感器,所述三个光传感器根据三角形方式布置在控制单元中。每个光传感器通过防护屏彼此隔开。根据本专利技术,第三光传感器被用于确保镜子设备永远不处于错误位置,即镜子设备全天始终面向镜子设备捕捉和反射的日光强度最大的方向。例如,在日落时,太阳追踪反射镜系统面向西方。在日出时并且在日光强度足以允许三个光传感器测量光强度时,控制单元根据分别由第一和第二光传感器测量的第一和第二光强度确定镜子设备的第一估计的最优位置,同时太阳追踪反射镜系统仍然面向西方。然而,在日出时,太阳在东方升起,即例如背离面向西方的太阳追踪反射镜系统旋转180°。换言之,在太阳追踪反射镜系统不直接面向太阳时确定镜子的第一估计的最优位置。受其它两个传感器遮挡的第三光传感器能够测量第三光强度。控制单元进一步考虑这一第三光强度来确定镜子设备的最优位置。事实上,当第三光强度大于根据第一光强度或第二光强度确定的强度阈值时,第三光传感器向控制单元提供存在比第一估计的最优位置更优选的镜子设备的位置的指示。换言之,第三光传感器提供指示存在镜子设备所捕捉和反射的日光强度将比在第一估计的最优位置处镜子设备所捕捉和反射的日光强度更大的镜子设备的最优位置的信息。例如,在日出时,当太阳从东方升起并且当太阳追踪反射镜系统仍然面向西方时,第三光传感器测量指示面向太阳升起的东方的光强度的第三光强度。当这一第三光强度大于强度阈值时,镜子设备的最优位置因此是由第三光传感器所限定的位置。强度阈值例如对应于第一光强度和第二光强度之间的最大值。控制单元随后确定不同于第一估计的最优位置的镜子设备的最优位置,并且镜子设备将第一估计的位置纠正为该最优位置。另一方面,当第三光强度小于根据第一光强度或第二光强度确定的强度阈值时,第三光传感器向控制单元提供不存在比第一估计的最优位置更优选的镜子设备的位置的指示。强度阈值例如对应于第一光强度和第二光强度之间的最大值。换言之,当第三光强度小于根据第一光强度或第二光强度确定的强度阈值时,第三光传感器提供指示不存在镜子设备所捕捉和反射的日光强度将比在第一估计的最优位置处镜子设备所捕捉和反射的日光强度更大的镜子设备的最优位置的信息。镜子设备的第一估计的最优位置和镜子设备的最优位置因此是相同的。替代地,所述镜子设备被进一步适配成当所述光强度中的第三光强度等于或大于根据所述光强度中的第一光强度或第二光强度确定的强度阈值时将所述第一估计的本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种用于将日光反射向天窗(2)的太阳追踪反射镜系统(1),所述太阳追踪反射镜系统(1)包括:镜子设备(100),包括:适配成将日光反射向所述天窗(2)的镜子(10);适配成支撑所述镜子(10)并且在所述天窗(2)之上旋转的镜子支撑结构(11);适配成旋转所述镜子支撑结构(11)的电机(12);适配成确定所述镜子设备(100)的第一估计的最优位置(3)的控制单元(200);其特征在于:所述控制单元(200)包括适配成测量光强度的三个光传感器(20),使得:所述三个光传感器(20)被根据三角形方式布置在所述控制单元(200)中;以及所述三个光传感器(20)各自通过防护屏(24)彼此隔开;所述控制单元(200)被进一步适配成根据所述光强度确定所述镜子设备(100)的最优位置(4);所述镜子设备(100)被进一步适配成当所述光强度中的第三光强度(33)大于根据所述光强度中的第一光强度(31)或第二光强度(32)确定的强度阈值(30)时将所述第一估计的最优位置(3)纠正为所述最优位置(4)。

【技术特征摘要】
2015.06.19 EP 15172966.21.一种用于将日光反射向天窗(2)的太阳追踪反射镜系统(1),所述太阳追踪反射镜系统(1)包括:镜子设备(100),包括:适配成将日光反射向所述天窗(2)的镜子(10);适配成支撑所述镜子(10)并且在所述天窗(2)之上旋转的镜子支撑结构(11);适配成旋转所述镜子支撑结构(11)的电机(12);适配成确定所述镜子设备(100)的第一估计的最优位置(3)的控制单元(200);其特征在于:所述控制单元(200)包括适配成测量光强度的三个光传感器(20),使得:所述三个光传感器(20)被根据三角形方式布置在所述控制单元(200)中;以及所述三个光传感器(20)各自通过防护屏(24)彼此隔开;所述控制单元(200)被进一步适配成根据所述光强度确定所述镜子设备(100)的最优位置(4);所述镜子设备(100)被进一步适配成当所述光强度中的第三光强度(33)大于根据所述光强度中的第一光强度(31)或第二光强度(32)确定的强度阈值(30)时将所述第一估计的最优位置(3)纠正为所述最优位置(4)。2.根据权利要求1所述的太阳追踪反射镜系统(1),其特征在于,所述镜子设备(100)被进一步适配成当所述光强度中的所述第三光强度(33)大于所述光强度中的所述第一光强度(31)两倍或大于所述第二光强度(32)两倍时将所述第一估计的最优位置(3)纠正为所述最优位置(4)。3.根据前述权利要求中的任意一项所述的太阳追踪反射镜系统(1),其特征在于,所述防护屏(24)中的一个对应于分区遮蔽元件(25),所述分区遮蔽元件(25)被适配成在所述三个光传感器(20)的第一光传感器(21)或第二光传感器(22)上产生阴影。4.根据前述权利要求中的任意一项所述的太阳追踪反射镜系统(1),其特征在于,所述控制单元(200)被进一步适配成:根据所述第一光强度(31)和所述第二光强度(32)来确定指示所述第一估计的最优位置(3)的参考值(6);以及根据所述第三光强度(33)来确定指示所述最优位置(4)的最优参考值(7)。5.根据权利要求4所述的太阳追踪反射镜系统(1),其特征在于,所述镜子设备(100)被进一步适配成旋转达所述最优参考值(7),从而将所述第一估计的最优位置(3)纠正为所述最优位置(4)。6.根据权利要求3所述的太阳追踪反射镜系统(1),其特征在于,所述三个光传感器(20)中的第三光传感器(23)被固定地安装在所述两个其它防护屏(24)中的一个上。7.根据前述权利要求中的任意一项所述的太阳追踪反射镜系统(1),其特征在于,所述控制单元(200)被固定地安装在所述镜子支撑结构(11)上。8.根据前述权利要求中的任意一项所述的太阳追踪反射镜系统(1),其特征在于,所述镜子支撑结构(11)被进一步适配成安装在所述天窗(2)的中心部分(8)上。9.根据前述权利要求中的任意一项所述的太阳追踪反射镜系统(1),...

【专利技术属性】
技术研发人员:不公告发明人
申请(专利权)人:爱维能天津科技有限公司
类型:发明
国别省市:天津;12

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