專利名稱：一種太陽能光纖燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種太陽能光纖燈。
背景技術(shù)：
太陽能光纖燈，其基本原理都是利用各種手段收集太陽光、并利用光導(dǎo)纖維傳輸，在室內(nèi)加以利用，在使用過程中不涉及太陽能和其他能量的轉(zhuǎn)換，從而避免了能量轉(zhuǎn)換過程中的損耗，使太陽能利用率大大提高，節(jié)能環(huán)?！，F(xiàn)有太陽能光纖燈或是沒有太陽自動跟蹤裝置，或是缺乏電光源與太陽光源智能切換裝置，導(dǎo)致燈具對太陽能的利用率低，使用麻煩，應(yīng)用起來局限性大。如專利號為201020282629. 7公布了一種太陽能光纖燈，其特征在于有一采光裝置I，采光裝置I為一 透明箱體，在箱體內(nèi)裝有一級菲涅爾透鏡和二級菲涅爾透鏡，二級菲涅爾透鏡位于一級菲 涅爾透鏡的焦點處；在二級菲涅爾透鏡的焦點處有一光導(dǎo)纖維，光導(dǎo)纖維的端面正對二級菲涅爾透鏡，光導(dǎo)纖維的另一端連接一光存貯元件，光存貯元件的另一端連接一發(fā)光照明元件，由于沒有太陽自動跟蹤裝置，光能利用率低。又如專利號為201020621250. 4公布了一種太陽能光纖照明系統(tǒng)，包括光能采集系統(tǒng)和光纖傳輸系統(tǒng)，所述光能采集系統(tǒng)包括太陽能電池組件、太陽能充電供電控制器、蓄電池，太陽能電池組件與太陽能充電供電控制器連接，太陽能充電供電控制器與蓄電池連接，光纖傳輸系統(tǒng)包括光纖光源機和光導(dǎo)光纖，光導(dǎo)光纖安裝在光纖光源機上，光纖光源機與太陽能充電供電控制器連接。由于沒有光源智能切換裝置，應(yīng)用起來局限性大。又如專利號為200820032693. 2公布了一種太陽能光電互補光光纖照明裝置，包括太陽能光采集系統(tǒng)、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)、大功率LED光源系統(tǒng)、光纖耦合分配系統(tǒng)和發(fā)光光纖組成，太陽能光采集系統(tǒng)和太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)固定設(shè)置在太陽光可以照射到的位置上，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的電源輸出端與大功率LED光源系統(tǒng)的電源端連接，裝置中設(shè)有控制大功率LED工作的光敏自動開關(guān)，太陽能光采集系統(tǒng)和大功率LED光源系統(tǒng)的光源出口分別與光纖稱合分配系統(tǒng)的光源入口相連，光纖稱合分配系統(tǒng)的光源出口與發(fā)光光纖相連，該裝置缺乏自動跟蹤系統(tǒng)，光能利用率低。
發(fā)明內(nèi)容針對上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，本實用新型之目的就是提供一種太陽能光纖燈，可有效解決現(xiàn)有的太陽能光纖燈光能利用率低，應(yīng)用受到限制的問題。本實用新型解決的技術(shù)方案是，包括聚光凸透鏡、散光燈，其特征在于，底座中心固定有用于控制方位角的第一步進電機，第一步進電機的轉(zhuǎn)軸上裝有轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤上有控制器，所述的控制器經(jīng)控制信號線與接有電源插頭的控制顯示盒相連，轉(zhuǎn)盤中心裝有豎桿，豎桿的頂端裝有用于控制仰角的第二步進電機，第二步進電機的轉(zhuǎn)軸與底面鑲嵌有聚光凸透鏡的支架垂直相連，支架的頂點經(jīng)光纖與散光燈相連。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單獨特，可高效利用太陽能，清潔、環(huán)保、節(jié)能減排，能量利用率高，可用在多種場所，應(yīng)用范圍廣，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。
附圖I為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
作詳細(xì)說明。由圖I所示，包括聚光凸透鏡、散光燈，其特征在于，底座I中心固定有用于控制方位角的第一步進電機2，第一步進電機2的轉(zhuǎn)軸上裝有轉(zhuǎn)盤3，轉(zhuǎn)盤上有控制器4，所述的控制器4經(jīng)控制信號線13與接有電源插頭12的控制顯示盒5相連，轉(zhuǎn)盤中心裝有豎桿6，豎桿6的頂端裝有用于控制仰角的第二步進電機7，第二步進電機7的轉(zhuǎn)軸與底面鑲嵌有聚光凸透鏡9的支架8垂直相連，支架8的頂點經(jīng)光纖10與散光燈11相連。所述的控制器4包括主控單元(公知市售產(chǎn)品)、太陽位置傳感單元(公知市售產(chǎn) 品)、模擬信號采集A/D轉(zhuǎn)換單元(公知市售產(chǎn)品)、步進電機驅(qū)動單元(公知市售產(chǎn)品)、天氣監(jiān)測單元(公知市售產(chǎn)品)及光源切換單元(公知市售產(chǎn)品)；所述的控制顯示盒5包括燈具控制按鍵、IXD1602顯示器(公知市售產(chǎn)品)、電光源開關(guān)控制插孔。所述的方位角控制步進電機2的運動速度為仰角控制步進電機7的2倍。所述的支架8為三角錐形，支架的頂點為凸透鏡9的焦點處。該燈具包括室外部分、室內(nèi)部分以及連接室外部分與室內(nèi)部分導(dǎo)光光纖、電源線和控制信號線。其中室外部分為采光系統(tǒng)主體結(jié)構(gòu)，包括鋼板底座I、固定于底座上的方位角控制步進電機2、固定于該電機轉(zhuǎn)軸上同軸隨動的轉(zhuǎn)盤3、放置于轉(zhuǎn)盤上的控制器4、與轉(zhuǎn)盤同軸且底端固定于轉(zhuǎn)盤之上的豎桿6、固定于豎桿頂端并且轉(zhuǎn)軸與豎桿垂直的仰角控制步進電機7、固定于該電機轉(zhuǎn)軸上的三角錐形鋁支架8、鑲嵌于錐底面的聚光凸透鏡9。室內(nèi)部分包括5V /12V穩(wěn)壓電源、控制顯示盒5、散光燈11。導(dǎo)光光纖10連接于室外的三角錐形鋁支架8的頂點與室內(nèi)散光燈11之間、電源線12由室內(nèi)穩(wěn)壓電源引出，為室外兩個電機和控制器4供電，控制信號線13連接于室外控制器4與室內(nèi)控制顯示盒5之間。室外的控制器4包括主控單元、太陽位置傳感單元、模擬信號采集及A/D轉(zhuǎn)換單元、步進電機驅(qū)動單元、天氣監(jiān)測單元、光源切換單元。室內(nèi)的控制顯示盒5包括燈具控制按鍵、IXD1602顯示器、電光源開關(guān)控制插孔本實用新型在使用時，方位角控制步進電機和仰角控制步進電機接受步進電機驅(qū)動單元的驅(qū)動信號，轉(zhuǎn)動至太陽直射凸透鏡平面的位置保持靜止，此時凸透鏡處于最佳采光狀態(tài)。隨著太陽的不斷運動，一段時間后，主控單元再次向步進電機驅(qū)動單元發(fā)出驅(qū)動信號，使兩個電機轉(zhuǎn)動，帶動凸透鏡的運動，使凸透鏡平面始終保持在太陽光基本與之垂直的位置，保持最佳采光狀態(tài)。根據(jù)太陽運動規(guī)律，每天方位角控制步進電機運動的角度需為仰角控制步進電機運動角度的2倍，相同時間內(nèi)，二者速度比為2:1，此速度比的控制由控制器向步進電機發(fā)送控制脈沖信號實現(xiàn)，具體方法為每向仰角控制步進電機發(fā)送I組工作脈沖，向方位角控制步進電機發(fā)送2組工作脈沖。為降低脈振，保證跟蹤的精確度，步進電機的步距角要小，其中兩個步進電機均采用35BYJ412B-12V五線四相減速步進電機(公知市售產(chǎn)品)，其步距角為5. 625° X 1/44，減速比為1/44。[0016]三角形鋁支架8的頂點為凸透鏡的焦點處，垂直照射于凸透鏡平面的太陽光經(jīng)凸透鏡，匯聚于此，導(dǎo)光光纖的一段連接在這里，接受收集到的太陽能，并將其傳輸?shù)绞覂?nèi)的散光燈處，另一端插入散光燈上的插口。導(dǎo)光光纖米用S0E-10型大心徑端點光纖(公知市售產(chǎn)品)，內(nèi)徑為10mm，外徑為13mm，光纖外包裹有一層抗老化、抗紫外線、的黑色材料PVC，該光纖柔軟，可隨意彎曲。散光燈用內(nèi)徑30_球形透明塑料容器裝滿碎玻璃片構(gòu)成，碎玻璃片起到太陽光的散射作用，在球面上留下光纖插口，光纖由插口插入散光燈，太陽光從光纖出來后，經(jīng)燈頭的散射作用，實現(xiàn)照明。5V /12V穩(wěn)壓電源為室內(nèi)控制顯示盒供電，同時通過連接于室外控制器的電源線為控制器和步進電機供電。室內(nèi)控制顯示盒上設(shè)有“開/關(guān)”、“長用”、“短用”、“天氣”四個按鍵，通過按動相應(yīng)的按鍵，使系統(tǒng)執(zhí)行相應(yīng)的功能；LCD1602顯示器(公知市售產(chǎn)品)通過數(shù)據(jù)線連接于控制器上的主控單元，用于顯示當(dāng)前室外氣溫、陰/雨/晴、風(fēng)速基本天氣信息，程序控制第一行依次顯示“WD”、“YYQ”、“FS”，第二行依次顯示對應(yīng)的溫度值、陰雨晴狀況和風(fēng)速值；電光源開關(guān)控制插孔由繼電器的常開觸點引出，將電光源開關(guān)兩端引線插入插孔，電光源開關(guān)與繼電器常開觸點并聯(lián)，此時無需再手動控制電光源開關(guān)，電光源的開通與關(guān)閉由主控單元控制繼電器動作，實現(xiàn)電光源與太陽光源的智能切換。室外的控制器包括主控單元、太陽位置傳感單元、模擬信號采集及A/D轉(zhuǎn)換單元、步進電機驅(qū)動單元、天氣監(jiān)測單元、光源切換單元。主控單元采用AT89S52單片機(公知市售產(chǎn)品)作為微處理器，還包括復(fù)位電路和振蕩電路，復(fù)位電路完成對程序的復(fù)位操作，振蕩電路為單片機工作提供脈沖振蕩信號。主控單元的功能是接受太陽位置傳感單元、模擬信號采集及A/D轉(zhuǎn)換單元及天氣監(jiān)測單元采集的數(shù)據(jù)。對數(shù)據(jù)處理之后，向步進電機驅(qū)動單元發(fā)送驅(qū)動信號，或者向光源切換單元發(fā)送光源切換新號，或者通過數(shù)據(jù)線控制室內(nèi)控制顯示盒上的LCD1602液晶顯示器顯示當(dāng)前室外氣溫、陰/雨/晴、風(fēng)速基本天氣信息。太陽位置傳感單元采用兩個相同的5mm光敏電阻5537分別與定值電阻串聯(lián)，構(gòu)成兩個獨立的分壓回路。兩個光敏電阻之間用隔板隔開，其中隔板與凸透鏡平面垂直。將兩個分壓回路所取的模擬電壓記為'、V2, A/D轉(zhuǎn)換后送給主控單元，程序中分別將之定義為B1^a2,并定義變量cha= ara2，CPU將變量cha與事先存入CPU的常量jizhun進行值的比較。如果cha G -jizhun, +jizhun,主控單元不發(fā)送電機轉(zhuǎn)動命令；如果cha G - -jizhun,主控單元向步進電機驅(qū)動單元發(fā)送正轉(zhuǎn)命令；如果cha G +jizhun, + 00,主控單元向步進電機驅(qū)動單元發(fā)送反轉(zhuǎn)命令。模擬信號采集及A/D轉(zhuǎn)換單元采用TLC1543芯片(公知市售產(chǎn)品)組成的A/D轉(zhuǎn)換電路，TLC1543是一種開關(guān)電容式A/D轉(zhuǎn)換芯片，10位精度、11通道、三種內(nèi)建的自測模式、提供EOC轉(zhuǎn)換完成信號。與單片機的接口采用串行接口方式。如系統(tǒng)電路圖所示，該單元采集包括太陽位置傳感單元中兩個分壓電路在內(nèi)的三個分壓電路上所取的電壓值，該電路中選擇O、1、2三個通道作為模擬信號輸入口，TLC1543進行A/D轉(zhuǎn)換，之后把輸出的數(shù)字信號送給主控單元。其中對太陽位置傳感單元中兩個分壓電路采集的數(shù)據(jù)所做處理，上段中已經(jīng)說明，不再贅述。另一個分壓電路在天氣監(jiān)測單元中，用來完成陰/晴監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集，具體方法是將一個5mm光敏電阻5537與一定值電阻串聯(lián)構(gòu)成回路，采集光強信號，A/D轉(zhuǎn)換之后，數(shù)字信號送給主控單元處理。步進電機驅(qū)動單元選用ULN2803芯片(公知市售產(chǎn)品)作為驅(qū)動芯片組成驅(qū)動電路。ULN2803為8陣列大功率達(dá)林頓管，提供8路輸入與8路輸出，最大驅(qū)動電流為500mA。該單元接受主控單元發(fā)送的電機驅(qū)動信號，并驅(qū)動兩個步進電機做出正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)動作，實現(xiàn)自動跟蹤。天氣監(jiān)測單元包括溫度監(jiān)測、陰/雨/晴監(jiān)測與風(fēng)速監(jiān)測。溫度監(jiān)測應(yīng)用DS18B20數(shù)字式溫度傳感器(公知市售產(chǎn)品)采集溫度數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)弓I腳將采集到的數(shù)據(jù)送給主控單元處理，并在室內(nèi)控制顯示盒的IXD1602顯示器上顯示溫度值；陰/雨/晴監(jiān)測中雨水監(jiān)測的實現(xiàn)方法是將CPU的一個I/O 口與雨水檢測區(qū)域的一端相連，雨水檢測區(qū)域的另一端接低電平，程序中事先設(shè)定該I/O為高電平，之后CPU通過檢測其電平狀況，判斷有沒有下雨。陰/晴監(jiān)測的數(shù)據(jù)采集在上段中已經(jīng)說明，在程序中設(shè)定該數(shù)據(jù)為變量yinqing，CPU將變量yinqing與事先存入CPU的常量zhi進行比較處理。如果下雨，與雨水檢測區(qū)域相連的I/O 口檢測到低電平，主制單元控制室內(nèi)控制顯示盒上的IXD1602顯示“YU”，否則進行陰/晴檢測，如果yinqing G 0, zhi,主控單元控制IXD1602顯示“YIN”,如果yinqing G zhi, + °°，主控單元控制IXD1602顯示“QING”;風(fēng)速監(jiān)測采用FY-FS風(fēng)速傳感器，該傳感器采用傳統(tǒng)三風(fēng)杯結(jié)構(gòu)，風(fēng)杯選用碳纖維材料，強度高，啟動好，其測量范圍為0 70m/s，啟動風(fēng)速小于0. 3m/s,輸出信號形式為可脈沖信號，也可為電流信號，本系統(tǒng)選用脈沖信號，脈沖頻率與風(fēng)速成正比，傳感器輸出的脈沖信號交給主控單元處理，然后將風(fēng)速值顯示在LCD1602上，顯示單位為“m/s”。光源切換單元由主控單元發(fā)送切換命令，通過光耦控制室內(nèi)控制顯示盒內(nèi)的繼電器動作，實現(xiàn)光源的實時切換。如上段所述，按下“長用”鍵時，如果天氣監(jiān)測單元檢測到晴天，主控單元控制步進電機轉(zhuǎn)動，搜索最佳采光位置，使用太陽光源，如果天氣監(jiān)測單元檢測到下雨或者陰天，主控單元直接控制室內(nèi)控制顯示盒中的繼電器閉合，使用電光源，如果使用過程中檢測到天氣由晴轉(zhuǎn)陰或者由陰轉(zhuǎn)晴，則主控單元控制繼電器閉合或斷開，實現(xiàn)光源的智能切換；按下“短用”鍵時，考慮到搜索最佳采光位置的耗時，此時主控單元直接控制繼電器閉合，使用電光源；按下“天氣”鍵時，主控單元處理并將天氣狀況顯示在室內(nèi)IXD1602液晶顯示器上。本實用新型在使用時，首先插上電源，按下“開/關(guān)”鍵，系統(tǒng)啟動；若是準(zhǔn)備利用燈具工作、學(xué)習(xí)等，按下“長用”鍵，如果是晴天，光線充足，則直接利用太陽光照明；如果為陰天或雨天，系統(tǒng)會自動閉合室內(nèi)電光源開光；使用過程中，系統(tǒng)根據(jù)室外光強狀況，智能切換光源；若是短時間使用，考慮到系統(tǒng)搜索最佳采光位置的耗時，此時直接按下“短用”鍵，系統(tǒng)控制電光源打開；再次按下“開/關(guān)”鍵，系統(tǒng)停止工作，拔下電源，使用結(jié)束。本實用新型可用于家庭照明、醫(yī)院、辦公樓、會議室等大樓走廊里白天的正常照明；還可用于礦井特別是煤礦井下照明，不產(chǎn)生電火花或其他明火，從而避免了瓦斯或其他可燃性氣體爆炸帶來的安全隱患。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，可高效利用太陽能，清潔、環(huán)保；不進行能量轉(zhuǎn)換，能量利用率高；擁有太陽自動跟蹤裝置，進一步提高了能量利用率；實現(xiàn)了太陽光源與電光源的自動切換，智能化；擁有天氣狀況監(jiān)測、顯示裝置，方便用戶出行安排，人性化；有效提高了對太陽能的利用率，并且智能化、人性化，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。
權(quán)利要求1.一種太陽能光纖燈，包括聚光凸透鏡、散光燈，其特征在于，底座(I)中心固定有用于控制方位角的第一步進電機(2)，第一步進電機(2)的轉(zhuǎn)軸上裝有轉(zhuǎn)盤(3)，轉(zhuǎn)盤上有控制器(4)，所述的控制器(4)經(jīng)控制信號線(13)與接有電源插頭(12)的控制顯示盒(5)相連，轉(zhuǎn)盤中心裝有豎桿(6)，豎桿(6)的頂端裝有用于控制仰角的第二步進電機(7)，第二步進電機(7)的轉(zhuǎn)軸與底面鑲嵌有聚光凸透鏡(9)的支架(8)垂直相連，支架(8)的頂點經(jīng)光纖(10)與散光燈(11)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能光纖燈，其特征在于，所述的第一步進電機(2)的運動速度為第二步進電機(7)的2倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能光纖燈，其特征在于，所述的支架(8)為三角錐形，支架的頂點為凸透鏡(9)的焦點處。
專利摘要本實用新型涉及太陽能光纖燈，可有效解決現(xiàn)有的太陽能光纖燈光能利用率低，應(yīng)用受到限制的問題，其解決的技術(shù)方案是，包括聚光凸透鏡、散光燈，其特征在于，底座中心固定有用于控制方位角的第一步進電機，第一步進電機的轉(zhuǎn)軸上裝有轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤上有控制器，所述的控制器經(jīng)控制信號線與接有電源插頭的控制顯示盒相連，轉(zhuǎn)盤中心裝有豎桿，豎桿的頂端裝有用于控制仰角的第二步進電機，第二步進電機的轉(zhuǎn)軸與底面鑲嵌有聚光凸透鏡的支架垂直相連，支架的頂點經(jīng)光纖與散光燈相連，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單獨特，可高效利用太陽能，清潔、環(huán)保、節(jié)能減排，能量利用率高，可用在多種場所，應(yīng)用范圍廣，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。
文檔編號F21S11/00GK202469854SQ20122009271
公開日2012年10月3日 申請日期2012年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月13日
發(fā)明者王志方 申請人:王志方