太阳光光纤照明装置及太阳跟踪方法

摘要

本发明公开了一种太阳光光纤照明装置及太阳跟踪方法，装置包括集光器阵列与控制器电连接的太阳定位传感器、角度传感器，集光器阵列与太阳定位传感器固定在装置俯仰板上，俯仰板通过横轴和纵轴可进行双自由度旋转，横轴和纵轴分别连接角度传感器，测量俯仰板的俯仰角和方位角，太阳定位传感器利用光敏器件阵列精细测量太阳方位，控制器包括单片机、GPS电路和信号处理电路；跟踪方法包括在大偏差情况下利用轨道算法跟踪太阳，在小偏差情况下用太阳定位传感器精确跟踪太阳；本发明保证了太阳跟踪过程的自动化和高精度，确保光纤照明装置运行可靠、稳定，适用于军火库、疗养院、博物馆、地下室等需要安全照明或者自然光照明场所。

主权项

一种太阳光光纤照明装置，包括集光器阵列(1)、与控制器(18)电连接的太阳定位传感器(2)、角度传感器，其特征在于：所述集光器阵列(1)包括多个单元，其中每个单元包括采光聚光透镜(30)、光纤(25)、夹持头(26)和镜筒(31)，所述采光聚光透镜(30)经镜筒(31)固定在俯仰板(3)上，所述光纤(25)经夹持头(26)贯穿俯仰板(3)并固定在俯仰板(3)上，光纤(25)受光端置于采光聚光透镜(30)焦点处，集光器阵列(1)的镜筒(31)轴线与太阳定位传感器(2)的遮光筒(33)轴线平行；所述太阳定位传感器(2)包括定位聚光透镜(32)和光敏器件阵列(34)，所述光敏器件阵列(34)置于定位聚光透镜(32)焦平面附近，所述定位聚光透镜(32)通过遮光筒(33)相对固定在光敏器件阵列(34)上，遮光筒(33)固定在俯仰板(3)上，所述俯仰板(3)固定在左横轴(4)和右横轴(29)上，所述左横轴(4)通过左轴承(5)与U型支架(9)相连接，右横轴(29)通过右轴承(28)与U型支架(9)相连接；所述角度传感器为横轴角度传感器(27)和纵轴角度传感器(19)，所述横轴角度传感器(27)的输入轴与右横轴(29)相连接且固定在U型支架(9)的一侧，用于测量俯仰板(3)的俯仰角，所述U型支架(9)的另一侧固定有横轴电机(8)，所述横轴电机(8)的输出轴经横轴大齿轮(7)与横轴小齿轮(6)啮合，横轴小齿轮(6)带动俯仰板(3)转动；所述纵轴角度传感器(19)和纵轴电机(22)固定在底座上，所述底座包括上盖板(11)、下盖板(17)、纵轴(14)、固定柱(12)，所述纵轴(14)置于底座的中间，所述底座四周置有多个固定柱(12)，所述固定柱(12)上下两端分别固定在上盖板(11)和下盖板(17)上，所述纵轴(14)的顶部穿过上盖板(11)经上向心轴承(24)和上轴承盖(10)与上盖板(11)连接，所述纵轴(14)的顶部末端与U型支架(9)固定连接，所述纵轴(14)的上端置有纵轴小齿轮(13)，所述纵轴(14)下端依次同轴串联下向心轴承(21)和推力轴承(20)，下轴承盖(15)将下向心轴承(21)和推力轴承(20)连接在固定环(16)上，固定环(16)固定在下盖板(17)上，所述纵轴(14)下部末端与纵轴角度传感器(19)的输入轴连接，用于测量U型支架(9)的方位角，所述纵轴电机(22)输出轴经纵轴大齿轮(23)啮合纵轴(14)上的纵轴小齿轮(13)，纵轴小齿轮(13)带动纵轴(14)转动；所述控制器(18)为单片机(101)的通讯端口，所述控制器(18)分别与横轴角度传感器(27)、纵轴角度传感器(19)、GPS电路(102)、信号处理电路(103)通讯端口电连接，所述单片机(101)的输出端口分别与横轴电机驱动器(104)、纵轴电机驱动器(105)控制端口电连接，所述信号处理电路(103)用于接受太阳定位传感器(2)输入的模拟信号，并转换为数字信号后传输到单片机(101)的通讯端口，所述横轴电机驱动器(104)和纵轴电机驱动器(105)用于接受单片机(101)的信号，驱动相应电机。