自动跟踪太阳的采光装置制造方法及图纸

本发明专利技术是一种自动跟踪太阳采集太阳光的装置。主要由主反光镜，次反光镜，终端反光镜，驱动采光器转动的机械传动装置，控制机械传动装置的检测与控制电路，向检测与控制电路传送检测信号的太阳位置检测装置构成，其特点是主反光镜、次反光镜绕中心轴转动，主反光镜还可以绕辅助轴转动，太阳位置检测装置由太阳水平位置检测装置及太阳垂直位置检测装置组成。它具有结构简单、安装容易，同时具有成本低、采光效率高的特点。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种自动跟踪太阳采集太阳光的装置。目前，在建筑物的设计制造上，由于受使用功能、用地条件的限制，建筑内的很多部分的采光只能使用人工照明的方法。事实上，对阳光有效的采集，并把阳光送到需要的场所，既节约能源又有利于人的健康。对此，国外曾有报道采用两块平面镜对阳光进行两次折射后，反射到室内的二次反射采光装置。其中一块安装在建筑上部把阳光垂直反射向地面，照射到第二块平面镜，第二块平面镜把光反射到建筑物内。此种采集太阳光的装置存在如下缺点上部的平面镜在阳光水平照射时反射效率最大，反光面积为平面镜面积的70％。阳光与水平方向成30度、45度、60度照射时反射效率分别为50％、40％、26％。因此其采光效率低，效果不明显，其实验结果见附图说明图1。本专利技术的目的在于针对上述技术存在的问题，提出一种结构简单、采光效率高的可以自动跟踪太阳垂直和水平方向运动的采集太阳光的装置。本专利技术的技术方案如下该装置的主要构成部分为主反光镜13，次反光镜6，终端反光镜22，驱动采光器转动的机械传动装置，控制机械传动装置的检测与控制电路4，向检测与控制电路传送检测信号的太阳水平位置检测装置10、太阳垂直位置检测装置5。所述的检测与控制电路4由单片机18、太阳位置检测电路、电机驱动电路、限位开关组成。本专利技术实现过程如下本专利技术的采光装置采用以单片机为主的检测与控制电路及多面反光镜为主的智能化设计。在采光装置的中心轴(X-X′)上方装有次反光镜，次反光镜的下方装有太阳垂直位置检测装置、次反光镜的上方装有太阳水平位置检测装置，在次反光镜反光面对应的近似水平方向装有可以围绕辅助轴Z-Z′转动的主反光镜。在单片机内固化有必要的控制程序，在该控制程序的作用下，把太阳水平位置检测装置检测到的信号传给单片机，单片机把信号处理后，通过接口电路把输出信号传给水平方向驱动电机，驱动采光器绕基坐的X-X′轴线作水平方向的转动，直到主反光镜正对太阳。主反光镜照射到次反光镜的阳光反射到太阳垂直位置检测装置，太阳垂直位置检测装置把检测到的信号传给单片机，单片机把信号处理后，通过接口电路把输出信号传给垂直方向驱动电机，驱动主反光镜绕辅助轴Z-Z′转动，直到次反光镜反射的阳光近似垂直于地面。这样本专利技术就可以自动跟踪太阳的位置，并把主反光镜反射的阳光照射到次反光镜，此反射光照射到终端反光镜后，再反射到建筑物的室内。在本专利技术上述技术方案基础上的进一步改进是在次反光镜和终端反光镜之间增加第三反光镜、第四反光镜。次反光镜反射的阳光近似垂直的照射到第三反光镜上，第三反光镜再把光反射到第四反光镜上，此反射光照射到终端反光镜后，再反射到建筑物的室内。在本专利技术上述技术方案基础上的更进一步改进是在主反光镜和终端反光镜之间的光路上安装由凸透镜和凹透镜组成的透镜组。其特点是凸透镜的焦点和凹透镜的焦点重合，这样阳光透过凸透镜照射到凹透镜，透过凹透镜后形成缩小的平行光照射到后面的反光镜。值得一提的是本专利技术所使用的光敏元件是光敏二极管、光敏电阻、光敏三极管等。本专利技术所述的自动跟踪太阳的采光装置设计方案科学合理，其结构简单、安装容易。同时还有以下优点，经济适用、采光效率高，其实验结果见图2，因而应用范围相当广泛。为了在下面结合实施例对本专利技术作更详细的描述，现把本申请文件所使用的图名称及编号简介如下图1二次反射采光装置实验结果2本专利技术采光装置实验结果3A本专利技术结构示意3B本专利技术部分结构俯视4本专利技术检测与控制电路的电路原理5本专利技术终端反光镜6本专利技术第三反光镜、第四反光镜7A本专利技术太阳水平位置检测装置正视7B本专利技术太阳水平位置检测装置俯视7C本专利技术太阳垂直位置检测装置正视7D本专利技术太阳垂直位置检测装置俯视8本专利技术透镜组9本专利技术实施例110本专利技术实施例211本专利技术实施例3图实施例1图3A、图3B、图4、图5、图7A-图7D、图9为按照前述技术方案设计的本专利技术所述的自动跟踪太阳的采光装置。其中1是基坐，2是中心轴可逆电机，3是中心轴齿轮，4是检测与控制电路，5是太阳垂直位置检测装置，6是次反光镜，7是次反光镜连接杆，8是反光镜支架，9是中心轴线，10是太阳水平位置检测装置，11是主反光镜转动齿轮，12是辅助轴，13是主反光镜，14是主反光镜可逆电机，15是固定轴，22是终端反光镜，23是终端反光镜连接杆，37、38是垂直位置限位开关，39是是垂直位置限位开关支架，40、41是水平位置限位开关；16是太阳水平位置检测电路，17是太阳垂直位置检测电路，18是单片机，19是主反光镜可逆电机驱动电路，20是中心轴可逆电机驱动电路，21是限位开关电路；44是建筑屋顶，45是建筑窗口，46是建筑墙，47是太阳。实施例1中的自动跟踪太阳的采光装置主要由主反光镜，次反光镜，终端反光镜，驱动采光器转动的机械传动装置，控制机械传动装置的检测与控制电路，向检测与控制电路传送检测信号的太阳位置检测装置组成。主反光镜13由普通平面镜构成并通过辅助轴12连接在反光镜支架8上，可以绕辅助轴12转动。次反光镜6由普通平面镜构成并通过次反光镜连接杆7连接在反光镜支架8上，基坐1安装在建筑屋顶44的外沿。终端反光镜22由普通平面镜或凸面反光镜构成并通过终端反光镜连接杆23连接在建筑墙46上。驱动采光器转动的机械传动装置的中心轴可逆电机2安装在基坐1上，并带动中心轴齿轮3转动，中心轴齿轮3与反光镜支架8连接，反光镜支架8与基坐1的固定轴15作轴连接，并能绕固定轴15转动。主反光镜可逆电机14固定连接在反光镜支架8上，并带动连接在主反光镜13上的主反光镜转动齿轮11转动。太阳水平位置检测装置10由水平遮光板32、水平分光板42及安装在水平分光板42两侧的光敏二极管33，安装在水平遮光板32上部的光敏二极管30、水平分光板42前部的光敏二极管34，透明顶罩31组成；太阳垂直位置检测装置5由垂直遮光板35、垂直分光板43及安装在垂直分光板43两侧的光敏二极管36组成。检测与控制电路的电原理图如图4所示。其连接方式如前所述，其中IC1是内含可编程ROM的8位单片机，如AT89C51、GSM97C51等。R17为电阻，T为晶振，C1、C2、C3、C4为电容，IC2为三端稳压电路，M1为主反光镜可逆电机，M2为中心轴可逆电机。太阳水平位置检测电路16由光敏二极管UL1、UL2、UL3、UL4，电阻R5、R6、R7、R8、R13、R14、运算放大器IC3A、二极管D3组成。太阳垂直位置检测电路17由光敏二极管UL5、UL6，电阻R9、R10、R11、R12、R15、R16、运算放大器IC3B、二极管D4组成。UL1、UL2、R6、R7接成桥式电路，R5一端接电源正极，一端接UL1、UL2的连接端，R8一端接地，一端接R6、R7的连接端，UL2、R6的连接端B接IC3A的正输入端，UL1、R7的连接端A接IC3A的负输入端，IC3A的输出端通过D3,R13连接单片机18的P11，单片机18的P11通过R14接地，单片机18的P10通过UL3接地，单片机18的P12通过UL4接地。UL5、UL6、R10、R11接成桥式电路，R9一端接电源正极，一端接UL5、UL6的连接端，R12一端接地，一端接R10、R11的连接端，UL5、R10的连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动跟踪太阳采集太阳光的装置，主要由主反光镜（１３），次反光镜（６），终端反光镜（２２），驱动采光器转动的机械传动装置，控制机械传动装置的检测与控制电路（４），向检测与控制电路传送检测信号的太阳位置检测装置构成，其特征在于主反光镜（１３）通过辅助轴（１２）与反光镜支架（８）连接，次反光镜（６）通过反光镜支架（８）与固定轴（１５）作轴连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：武云深，
申请(专利权)人：武云深，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]