反射透射型太陽光照明消毒系統的製作方法
2023-04-26 20:01:36 2
反射透射型太陽光照明消毒系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了反射透射型太陽光照明消毒系統，包括設有載物平臺的轉動機構、設有光纖的集光裝置、與該集光裝置通過所述光纖連接的散光裝置、用於追蹤太陽光的四象限跟蹤裝置和控制裝置，集光裝置和四象限跟蹤裝置設於載物平臺上，轉動機構和四象限跟蹤裝置分別連接控制裝置。本實用新型採用以上結構，實現對太陽光的實時跟蹤，實現載物平臺時刻與太陽光線垂直，而放置在載物平臺上面的集光裝置正對太陽光，集光裝置對太陽光的利用率大大提高，並通過光學器件的設計，把太陽光送至光纖，再由光纖送到散光裝置。
【專利說明】反射透射型太陽光照明消毒系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及照明【技術領域】，具體涉及反射透射型太陽光照明消毒系統。
【背景技術】
[0002]現有的太陽能光照系統，通過光學器件採集陽光，通過光纖輸送到室內，主要用於室內陽光浴、室內曬太陽、乾燥、消毒、炊食、取暖等方面，結構複雜、價格昂貴。且現有的太陽能光照系統一般沒有太陽光跟蹤裝置，所以它的太陽能利用率非常低，只能在一個固定時間，太陽在某個固定位置的時候對太陽能光線的採集效果方能達到最佳，但是由於太陽位置時刻變動,故而採集效率不高。
[0003]現有的帶有太陽光跟蹤裝置的太陽能光照系統，一般採用視日跟蹤的方式實現對太陽光的跟蹤。視日軌跡跟蹤的方式需要實時計算太陽的角度和方位，而基於程序的編程帶來的計算量太大，系統會顯得冗雜，故而這種視日跟蹤的形式都採用簡化的算法，這個本身就帶來了一定量的偏差；其次，視日跟蹤的方式並不能實時的進行太陽位置採集，都有一定的時間延遲，這也是太陽的能源利用率不能達到理想狀態的原因；總之，雖然視日跟蹤有較高的穩定性，不受天氣等的影響，但存在跟蹤裝置的機械機構的精密性誤差問題，且其對於能源也是有一定的損耗。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的在於公開了反射透射型太陽光照明消毒系統，解決了結構複雜、價格昂貴；沒有太陽光跟蹤裝置，採集光線效率低；若採用視日跟蹤的方式會帶來跟蹤誤差，太陽光線利用率不甚高的問題。
[0005]為達到上述目的，本實用新型採用如下技術方案:
[0006]反射透射型太陽光照明消毒系統，包括設有載物平臺的轉動機構、設有光纖的集光裝置、與該集光裝置通過所述光纖連接的散光裝置、用於追蹤太陽光的四象限跟蹤裝置和控制裝置，集光裝置和四象限跟蹤裝置設於載物平臺上，轉動機構和四象限跟蹤裝置分別連接控制裝置。光纖可為PMMA光纖，控制裝置可為基於單片機的控制電路板等等。
[0007]進一步，所述集光裝置包括平面反射鏡、與該平面反射鏡配合的凹面反射鏡、與該凹面反射鏡配合的第一凸透鏡、與該第一凸透鏡配合的濾光片、與該濾光片配合的所述光纖，太陽光依次經過平面反射鏡、凹面反射鏡、第一凸透鏡、濾光片和光纖傳遞到散光裝置。
[0008]進一步，所述集光裝置還包括集光支撐柱和光學器件支架；集光支撐柱設於所述載物平臺上；所述凹面反射鏡、所述第一凸透鏡、所述濾光片和所述平面反射鏡通過光學器件支架連接集光支撐柱，濾光片和光學器件支架可拆卸連接；所述光纖設於該集光支撐柱內，光纖一端和濾光片配合且光纖另一端連接所述散光裝置。
[0009]進一步，所述四象限跟蹤裝置包括第二凸透鏡、與該第二凸透鏡配合的擋光圓柱、與第二凸透鏡配合的四象限探測器和與該四象限探測器連接的後級處理板；四象限探測器和後級處理板設於擋光圓柱內；後級處理板連接所述控制裝置。四象限探測器可使用型號為S066A的矩形光敏面四象限探測器，後級處理板採用與該矩形光敏面四象限探測器配套的後級處理板，使得其出來的電壓信號易於檢測，方便後續的信號處理。
[0010]進一步，所述轉動機構包括底座、設於該底座的水平轉動裝置、與該水平轉動裝置連接的支撐平板、設於該支撐平板的豎直轉動裝置和所述載物平臺，所述載物平臺設於支撐平板上且連接豎直轉動裝置；所述控制裝置連接水平轉動裝置和豎直轉動裝置；水平轉動裝置通過支撐平板驅動載物平臺和豎直轉動裝置在水平面上轉動，豎直轉動裝置驅動載物平臺在豎直面上轉動。進而實現載物平臺在三維方向的轉動，從而使集光裝置實現在三維方向的轉動。
[0011]進一步，所述水平轉動裝置包括水平步進電機、水平齒輪組和平板支撐柱，水平步進電機設於所述底座，水平步進電機通過水平齒輪組連接平板支撐柱，平板支撐柱一端連接底座且另一端連接所述支撐平板；水平步進電機通過水平齒輪組和平板支撐柱驅動支撐平板在水平面上轉動，從而帶動所述載物平臺和所述豎直轉動裝置在水平面上轉動。
[0012]進一步，所述豎直轉動裝置包括豎直步進電機和豎直齒輪組；豎直步進電機通過豎直齒輪組連接所述載物平臺，從而驅動載物平臺在豎直面上轉動。
[0013]進一步，所述支撐平板設有支架，所述載物平臺和該支架通過轉動杆連接，轉動杆的一端連接所述豎直齒輪組。
[0014]進一步，所述散光裝 置包括燈罩、設於燈罩內的凹透鏡、和設於凹透鏡外側的仿生玻璃，所述光纖和燈罩內部連通。
[0015]與現有技術相比，本實用新型的有益效果:
[0016]1、本實用新型包括四象限跟蹤裝置，該四象限跟蹤裝置採用光電檢測跟蹤的方式，能判斷天氣的陰晴變化，白天黑夜的識別，從而最高程度的做到節能；而且基於S066A的四象限跟蹤裝置能夠做到實時的檢測太陽位置，並且準確度高，進一步提高太陽能的利用率；本實用新型利用四象限跟蹤裝置，實現對太陽光的實時跟蹤，實現載物平臺時刻與太陽光線垂直，而放置在載物平臺上面的集光裝置正對太陽光，集光裝置對太陽光的利用率大大提高，並通過光學器件，把太陽光線送至光纖，進而通過光纖送到散光裝置。
[0017]2、本實用新型中的集光裝置採用光學器件、光路簡單，易於操控，成本低；且利用濾光片，可根據照明或是消毒的需要更換相應的濾光片，從而達到照明或者消毒的作用?』太陽光本身有紫外光成分，加上濾光片之後，可以在照明的時候濾掉紫外光的部分，減少對人的傷害；在消毒的時候，可以使進入室內的光為紫外光，提高消毒效率。以上是兩個較佳的實施方案，另外，可以根據需要，更換相應的濾光片，以期達到不同的作用。
[0018]3、轉動機構結構簡單，成本低廉，且通過控制採用水平轉動裝置和豎直轉動裝置，有效的實現載物平臺在三維方向上的轉動，從而保證了集光裝置始終正對太陽光。
[0019]4、散光裝置採用凹透鏡和仿生玻璃，能將光纖傳過來的太陽光大範圍的發射，且仿生玻璃進一步保護了凹透鏡。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1是本實用新型反射透射型太陽光照明消毒系統實施例的結構示意圖；
[0022]圖2是圖1中集光裝置的結構示意圖；
[0023]圖3是圖1中四象限跟蹤裝置的結構示意圖；
[0024]圖4是圖1中轉動機構的結構示意圖；
[0025]圖中，1-轉動機構；11_載物平臺；12_底座；13_水平轉動裝置；131_水平步進電機；132-水平齒輪組；133-平板支撐柱；14-支撐平板；141-支撐支架；15-豎直轉動裝置；151-豎直步進電機；152-豎直齒輪組；16-轉動杆；161-轉動杆的一端；2_集光裝置；21-光纖；211-光纖一端；212_光纖另一端；22_凹面反射鏡；23_第一凸透鏡；24_濾光片；25_平面反射鏡；26_集光支撐柱；27_光學器件支架；3_散光裝置；31_燈罩；32_凹透鏡；33_仿生玻璃；4_四象限跟蹤裝置；41_第二凸透鏡；42_擋光圓柱；43_四象限探測器；44-後級處理板；45_隔熱板；5_牆體。
【具體實施方式】
[0026]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。
[0027]如圖1所示實施例反射透射型太陽光照明消毒系統，包括設有載物平臺11的轉動機構1、設有光纖21的集光裝置2、與該集光裝置2通過光纖21連接的散光裝置3、用於追蹤太陽光的四象限跟蹤裝置4和控制裝置(未示意出)，集光裝置2和設四象限跟蹤裝置4於載物平臺11上，轉動機構I和四象限跟蹤裝置4分別連接控制裝置。採用以上結構，四象限跟蹤裝置4與集光裝置2放置在同一個載物平臺11上，四象限跟蹤裝置4將太陽光的位置信息反饋給控制裝置，該控制裝置根據採集到的太陽光位置信息控制轉動機構I中載物平臺11的轉動，從而實現控制集光裝置2和四象限跟蹤裝置4的轉動，使載物平臺11與太陽光的光路垂直，進而實現集光裝置2能一直處於和太陽光光路配合的最佳位置(例如集光裝置2與太陽光的光路垂直)，提高集光的效率，採集到的太陽光通過光纖21傳播至散光裝置3，經過散光裝置3後向外發散，散光裝置3可安裝在室內或者任意指定地方。
[0028]本實施例中的光纖21可為PMMA光纖，控制裝置可為基於單片機的控制電路板等
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[0029]如圖2所示，本實施例中的集光裝置2包括平面反射鏡25、與該平面反射鏡25配合的凹面反射鏡22、與該凹面反射鏡配合的第一凸透鏡23、與該第一凸透鏡23配合的濾光片24、與該濾光片24配合的光纖21,太陽光依次經過凹面反射鏡22、第一凸透鏡23、濾光片24和光纖21傳遞到散光裝置3。
[0030]作為對本實施例的進一步改進，集光裝置還包括集光支撐柱26和光學器件支架27，集光支撐柱25設於載物平臺11上，凹面反射鏡22、第一凸透鏡23、濾光片24和平面反射鏡25通過光學器件支架27連接集光支撐柱26，濾光片24和光學器件支架27為可拆卸連接；光纖21設於該集光支撐柱26內，光纖一端211和濾光片24配合且光纖另一端212穿過牆體5連接散光裝置3。
[0031]作為對本實施例的進一步說明，現說明集光裝置2的工作原理:陽光入射方向與系統頂部的凹面反射鏡22切平面垂直，太陽光經平面反射鏡25反射之後入射到凹面反射鏡22，凹面反射鏡22具有匯聚作用，將太陽光進行一次匯聚，初次匯聚的光線入射到第一凸透鏡23，經第一凸透鏡23入射到光纖21，第一凸透鏡23與光纖21之間設置有濾光片24，濾光片24的作用是選擇入射到光纖21的光波段，光纖21將光導入到室內需要使用的地方；通過設置不同的濾光片21可以達到不同的使用目的:當需要照明的時候，濾光片24採用JSL394-25型濾光片，使得中心波長為394nm的光進入到PMMA光纖，達到消毒的作用；當需要照明的時候，濾光片24更換為JSL540-25型濾光片，使得中心波長為540nm的光進入到PMMA光纖，達到照明的作用；另外，可以根據需要，更換不同的濾光片，以期達到想要的效果；濾波片片24和光學器件支架27可拆卸連接，便於更換。
[0032]本實施例中，四象限跟蹤裝置4包括第二凸透鏡41、與該第二凸透鏡配合的擋光圓柱42、與第二凸透鏡41配合的四象限探測器43、與該四象限探測器連接43的後級處理板44和隔熱板45。四象限探測器43、後級處理板44和隔熱板45設於擋光圓柱42內；第二凸透鏡41設於擋光圓柱42上方，且和四象限探測器43同軸配合。後級處理板44連接控制裝置；擋光圓柱42和隔熱板45設於載物平臺11上。本實施例中的四象限探測器43可使用型號為S066A的矩形光敏面四象限探測器，後級處理板44採用與該矩形光敏面四象限探測器配套的後級處理板，使得其出來的電壓信號易於檢測，方便後續的信號處理。第二凸透鏡41可通過光學器件支架27連接集光支撐柱26，從而懸空在擋光圓柱42上方。
[0033]作為對本實施例的進一步說明，現說明四象限跟蹤裝置4的工作原理:太陽光照射到第二凸透鏡41，進而射入擋光圓柱42中，在四象限探測器43上形成一個光斑；後級處理板44將該光斑信號放大，並轉換成電壓信號；然後後級處理板44將電壓信號傳遞給控制裝置(例如傳遞給單片機)；控制裝置進行處理後，控制豎直步進電機和水平步進電機運行，使載物平臺11始終位於與太陽光線垂直的位置，從而保證了集光裝置2始終位於收集太陽光的最佳位置。
[0034]本實施例中的轉動機構I包括底座12、設於該底座12的水平轉動裝置13、與該水平轉動裝置13連接的支撐平板14、設於該支撐平板14的豎直轉動裝置15和載物平臺11。載物平臺11設於支撐平板14上且連接豎直轉動裝置15 ;控制裝置連接水平轉動裝置13和豎直轉動裝置15。水平轉動裝置13通過支撐平板14驅動載物平臺11和豎直轉動裝置15在水平面上轉動，豎直轉動裝置15驅動載物平臺11在豎直面上轉動。
[0035]作為對本實施例的進一步說明，水平轉動裝置13包括水平步進電機131、水平齒輪組132和平板支撐柱133，水平步進電機131設於底座12，水平步進電機131通過水平齒輪組132連接平板支撐柱133，平板支撐柱一端連接底座12且另一端連接支撐平板14 ;水平步進電機131通過水平齒輪組132和平板支撐柱133驅動支撐平板14在水平面上轉動，從而帶動載物平臺11和豎直轉動裝置15在水平面上轉動。豎直轉動裝置15包括豎直步進電機151和豎直齒輪組152 ;豎直步進電機151通過豎直齒輪組152連接載物平臺11，從而驅動載物平臺11在豎直面上轉動。本實施例中，支撐平板14設有兩個相對的支撐支架141，載物平臺11和該支撐支架141通過轉動杆16連接，轉動杆的一端161連接豎直齒輪組152。作為本實施例的另一種實施方式，載物平臺11與豎直齒輪組152中間的軸是一體的結構，平板支撐柱133與支撐平板14是一體的結構。
[0036]作為對本實施例的進一步說明，現說明轉動機構I的工作原理:水平步進電機131通過水平齒輪組132控制載物平臺11在水平面上的轉動，豎直步進電機151通過豎直齒輪組152控制載物平臺11在豎直面上的轉動，從而帶動固定於載物平臺上集光裝置2的轉動。
[0037]本實施例中的散光裝置3包括燈罩31、設於燈罩31內的凹透鏡32和設於凹透鏡32外側的仿生玻璃33，仿生玻璃33與燈罩31連接。光纖21的光纖另一端212和燈罩31內部連通，從光纖21傳遞過來的太陽光透過凹透鏡32和仿生玻璃33向外發散。
[0038]本實施例反射透射型太陽光照明消毒系統的其它結構參見現有技術。
[0039]本實用新型並不局限於上述實施方式，如果對本實用新型的各種改動或變型不脫離本實用新型的精神和範圍，倘若這些改動和變型屬於本實用新型的權利要求和等同技術範圍之內，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型。
【權利要求】
1.反射透射型太陽光照明消毒系統，其特徵是:包括設有載物平臺的轉動機構、設有光纖的集光裝置、與該集光裝置通過所述光纖連接的散光裝置、用於追蹤太陽光的四象限跟蹤裝置和控制裝置，集光裝置和四象限跟蹤裝置設於載物平臺上，轉動機構和四象限跟蹤裝置分別連接控制裝置。
2.根據權利要求1所述反射透射型太陽光照明消毒系統，其特徵是:所述集光裝置包括平面反射鏡、與該平面反射鏡配合的凹面反射鏡、與該凹面反射鏡配合的第一凸透鏡、與該第一凸透鏡配合的濾光片、與該濾光片配合的所述光纖，太陽光依次經過平面反射鏡、凹面反射鏡、第一凸透鏡、濾光片和光纖傳遞到散光裝置。
3.根據權利要求2所述反射透射型太陽光照明消毒系統，其特徵是:所述集光裝置還包括集光支撐柱和光學器件支架；集光支撐柱設於所述載物平臺上；所述凹面反射鏡、所述第一凸透鏡、所述濾光片和所述平面反射鏡通過光學器件支架連接集光支撐柱，濾光片和光學器件支架可拆卸連接；所述光纖設於該集光支撐柱內，光纖一端和濾光片配合且光纖另一端連接所述散光裝置。
4.根據權利要求1所述反射透射型太陽光照明消毒系統，其特徵是:所述四象限跟蹤裝置包括第二凸透鏡、與該第二凸透鏡配合的擋光圓柱、與第二凸透鏡配合的四象限探測器和與該四象限探測器連接的後級處理板；四象限探測器和後級處理板設於擋光圓柱內；後級處理板連接所述控制裝置。
5.根據權利要求1所述反射透射型太陽光照明消毒系統，其特徵是:所述轉動機構包括底座、設於該底座的水平轉動裝置、與該水平轉動裝置連接的支撐平板、設於該支撐平板的豎直轉動裝置和所述載物平臺，所述載物平臺設於支撐平板上且連接豎直轉動裝置；所述控制裝置連接水平轉動裝置和豎直轉動裝置；水平轉動裝置通過支撐平板驅動載物平臺和豎直轉動裝置在水平面上轉動，豎直轉動裝置驅動載物平臺在豎直面上轉動。
6.根據權利要求5所述反射透射型太陽光照明消毒系統，其特徵是:所述水平轉動裝置包括水平步進電機、水平齒輪組和平板支撐柱，水平步進電機設於所述底座，水平步進電機通過水平齒輪組連接平板支撐柱，平板支撐柱一端連接底座且另一端連接所述支撐平板；水平步進電機通過水平齒輪組和平板支撐柱驅動支撐平板在水平面上轉動，從而帶動所述載物平臺和所述豎直轉動裝置在水平面上轉動。
7.根據權利要求5或6所述反射透射型太陽光照明消毒系統，其特徵是:所述豎直轉動裝置包括豎直步進電機和豎直齒輪組；豎直步進電機通過豎直齒輪組連接所述載物平臺，從而驅動載物平臺在豎直面上轉動。
8.根據權利要求7所述反射透射型太陽光照明消毒系統，其特徵是:所述支撐平板設有支架，所述載物平臺和該支架通過轉動杆連接，轉動杆的一端連接所述豎直齒輪組。
9.根據權利要求1所述反射透射型太陽光照明消毒系統，其特徵是:所述散光裝置包括燈罩、設於燈罩內的凹透鏡、和設於凹透鏡外側的仿生玻璃，所述光纖和燈罩內部連通。
【文檔編號】F21S11/00GK203413534SQ201320496552
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年8月14日 優先權日:2013年8月14日
【發明者】熊志嘉, 洪旭亮, 熊建文 申請人:華南師範大學