蜂窝式阳光跟随控制系统

摘要

本发明的蜂窝式阳光跟随控制系统属太阳能应用的技术领域。由蜂窝式太阳光线方位和仰角定位部分、电子控制部分、电动方位机械和电动仰角机械部分组成；太阳光线照射到六棱锥形筒中光敏二极管，通过方位和仰角定位线路向电子控制部分发出指令信号；电子控制部分控制方位电机和仰角电机，驱动电动方位机械和电动仰角机械部分运动，调整反射镜方向，使太阳光线射入南侧楼的背光房间。本发明根据光反射定律，用太阳能提高北方在冬季北侧背光房间室温的有效方法，自动跟踪阳光调整反射镜方向，达到节约能源的目的，尤其在城市更为适用。

主权项

一种蜂窝式阳光跟随控制系统，其特征是，由蜂窝式太阳光线方位和仰角定位部分、电子控制部分、电动方位机械和电动仰角机械部分组成；所述的蜂窝式太阳光线方位和仰角定位部分，由六棱锥形筒(62)排列构成1/4球面的形状，安装在外围壳体(61)内，六棱锥形筒(62)的内腔壁68处理成粗糙并涂黑色；每个六棱锥形筒(62)里端各装有一个光敏二极管(VD11)；固定在外围壳体(61)内的方位和仰角定位线路板(65)主要由模拟电子开关4066和电阻RX1～RX4、R1、RY1～RY4、R2及R11组成，光敏二极管(VD11)负极通过信号线(66)与R11连接，光敏二极管(VD11)正极通过信号线(66)与模拟电子开关4066的12脚和13脚连接；每个六棱锥形筒(62)在蜂窝中所处的角度不同，在任意时刻只有一个光敏二极管(VD11)接受太阳光线照射而导通，从而确定太阳光线的方位θ1和仰角Φ1；与太阳光线的方位θ1和仰角Φ1所对应的直流电压由方位仰角信号输出口(67)输出给多路数据选择器电路的方位仰角信号输入口；所述的电子控制部分，由多路数据选择器电路、AD转换器、单片机、方位和仰角跟踪电机电路、键盘电路、方位电机和仰角电机驱动电路组成；多路数据选择器电路主要由74LS153芯片构成，其输入端D0、D1输入由蜂窝式传感器测量的与太阳光线的方位θ1和仰角Φ1所对应的直流电压，输入端D3、D4输入由滑线变阻器Wx、Wy确定的与平面反射镜法线的方位θ2和仰角Φ2所对应的直流电压；数据的选通由单片机的X1、X2管脚控制；74LS153芯片的Y脚为数据输出端，与AD0804型号的AD转换器的输入端6脚相连；AD转换器输出的8位数字量由AT89C52型号的单片机的P1输入/输出端口输入单片机；反射镜出射线的方位θ0和仰角Φ0由键盘电路输入单片机，其中按键K1、按键K2、按键K3分别与单片机的T1、INT1、INT0脚连接，按键K1接高电平时，由按键K2、按键K3设定反射镜出射线的方位θ0，按键K1接低电平时，由按键K2、按键K3设定反射镜出射线的仰角Φ0；单片机根据太阳光线的方向计算反射镜应处于的方位θ2和仰角Φ2，单片机测量反射镜实际方位62′和仰角Φ2′，驱动方位电机和仰角电机使反射镜实际方位θ2′和仰角Φ2′趋近反射镜应处于的方位θ2和仰角Φ2；方位电机和仰角电机驱动电路是将各电机绕组经BD237型号的三极管、阻抗匹配作用的LM324芯片，分别与单片机的P00～P02或P03～P05脚连接，由输出三相脉冲的频率和顺序控制方位电机和仰角电机的转速和转向；方位和仰角跟踪电机电路是将各跟踪电机绕组BD237型号的三极管、阻抗匹配作用的LM324芯片，与单片机的P00～P02或P03～P05脚连接；方位和仰角跟踪电机通过减速器分别与相对应的方位电机和仰角电机同步运动，并分别带动滑线变阻器Wx、Wy的滑动端运动，代表反射镜的实际位置的滑线变阻器输出电压被传输到74LS153芯片的输入端D2、D3；所述的电动方位机械部分，由方位电机、减速器、半环齿条、方位底座、轴承支撑架、制动装置构成；当接收到方位和仰角电机驱动电路的方位偏转指令时，方位驱动电机(80)经减速器(90)减速，带动齿轮传动轴(81)，在半环齿条(87)上转动，使方位底座(88)在轴承(89)支撑下与基座(75)产生平稳转动，达到方位跟踪的效果；所述的电动仰角机械部分，由仰角电机、减速器、大齿轮、大齿轮支架、制动装置构成；当接收到方位和仰角电机驱动电路的仰角偏转指令时，仰角驱动电机(91)经减速器(73)减速，带动齿轮传动轴(74)，齿轮传动轴(74)与仰角大齿轮(77)外圆上的轮齿(76)咬合，并带动仰角大齿轮(77)上固定的仰角传动杆(71)，仰角传动杆(71)与反射镜面固定板(72)连接，反射镜(50)装在反射镜面固定板(72)上。