一種太陽能聚光碟片調光系統的製作方法

2023-04-28 11:16:18 2

本實用新型涉及一種用於調節太陽能聚光鏡片的裝置。

背景技術：

對於碟式斯特林鏡面調光來說，調焦技術還不夠成熟，主要是採用人工進行調焦，每次調節至少需要兩個人，一個人用人眼觀察，另一個人爬到碟架上擰動調節杆進行調節，人工調光的難度大，效率低，並且聚焦效果不理想，從而造成斯特林發動機轉換效率降低。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題：針對現有的碟式斯特林鏡面調焦困難的問題，提供了一種便於調光的系統。

本實用新型技術方案：

一種斯特林太陽能聚光碟片調光系統，包括碟架和安裝在碟架上構成碟面的碟片，碟架上安裝有調光手，調光手前端連接碟片的碟片調整杆，後端連接調光控制器，碟面焦點處安裝調光色板，遠處安裝望遠鏡，碟架、調光色板和望遠鏡在一條直線上，望遠鏡旁邊配置調光手柄，調光手柄通過路由器和調光控制器連接。

碟片的碟片調整杆安裝在碟架上的安裝點支座上；調光手包括外卡扣和外卡扣撥環，外卡扣安裝在外筒套前端，外筒套後端連接電機，電機連接調整杆，調整杆位於外筒套的軸線上，調整杆前端安裝內卡扣和內卡扣撥環，外卡扣和安裝點支座配合連接，內卡扣和碟片調整杆配合連接。

電機後端接連後筒套，後筒套上安裝有外卡扣拉閘和內卡扣拉閘，外卡扣拉閘和內卡扣拉閘分別通過拉杆連接外卡扣撥環和內卡扣撥環。

外卡扣後半段的內壁面有六角形的螺母配合槽。

電機後端接連後筒套，後筒套後端安裝有鎖緊把手。

外卡扣前端的內壁上安裝有外彈珠，內卡扣前端的內壁上安裝有內彈珠。

本實用新型的有益效果：

調光色板上不同區域的顏色與碟面每一片鏡面一一對應，望遠鏡、調光色板和碟面中心點需要保在同一條直線上，用望遠鏡進行人工觀察調光色板投射在鏡面上的投影，通過手柄調節調光手轉動，控制碟片前後運動，實現調光的目的。

特別設計的調光手，用接頭連接碟片外固定卡位和內調節卡位,直線電機推拉內卡位實現碟片的前後調節，精確調節碟面的焦距，簡單實用，安裝便捷，能適用碟架較小空間工作，易於製造。

附圖說明：

圖1為本實用新型結構示意圖。

圖2為本實用新型功能模塊示意圖。

圖3為調光手結構示意圖。

圖4位調光手安裝結構示意圖。

具體實施方式：

實施例：

碟架上安裝有調光手100，調光手100前端連接碟片的碟片調整杆，後端連接調光控制器200，碟面焦點處安裝調光色板400，遠處安裝望遠鏡500，碟架、調光色板400和望遠鏡500在一條直線上，望遠鏡500旁邊配置調光手柄600，調光手柄600通過路由器700和調光控制器200連接。本實施例中有兩個調光手100，分別一號調光手和二號調光手。調光色板400上根據碟片的數量繪製有不同顏色的色塊，從遠處觀察碟片鏡面，調光色板400上的的色塊就會映照在對應的碟片上，如果碟片的焦距不對，就映照出來的色塊就會有誤差。

功能模塊介紹

1.調光手柄600

1）MCU1最小系統

此次設計的調光手柄電路是基於STM32F103RCT6晶片進行開發的，採用外部8MHz晶振，通過配置鎖相環（PLL）分頻後可達72MHz。另外還接有1個32.768KHz的晶振，分頻後作為RTC的時鐘源。其次還備有一個3V的紐扣電源（BAT）。

2）JTAG接口

JTAG接口用來連接J-LINK下載程序到MCU1，同時也是程序調試接口。

3）TFT_LCD接口

TFT_LCD接口連接TFT_LCD觸控螢幕，用來顯示調光運行中調光槍的運行畫面和參數。

4）3個LED

LED1為電源指示燈。

LED2點亮為開始調光，熄滅為暫停調光。

LED3點亮為調光完成。

5）7個按鍵

按鍵1為晶片復位按鍵。

按鍵2為開始/暫停按鍵。

按鍵3為調光完成按鍵。

按鍵4為調光手1正轉按鍵。

按鍵5為調光手1反轉按鍵。

按鍵6為調光手2正轉按鍵。

按鍵7為調光手2反轉按鍵。

6）WIFI

通過WIFI連接調光控制器。

7）RS485總線接口

可以通過RS485總線與調光控制器進行有線連接。

8）電源

電源採用外部12V電源供電，通過內部將12V電源經開關電源晶片降壓成5V穩壓電源，再將5V電源經3.3V降壓晶片轉化成3.3V的穩壓電源，給晶片供電。

2.望遠鏡

用望遠鏡進行人工觀察調光色板投射在鏡面上的投影，通過調光手柄對鏡面進行調節。

3. 調光控制器200

1）MCU2最小系統

此次設計的調光控制器是基於STM32F407ZET6晶片進行開發的，採用8MHz外部晶振，通過配置鎖相環（PLL）倍頻後最高可達168MHz。另外還接有1個32.768KHz的外部晶振，分頻後作為RTC的時鐘源。其次還備有一個3V的紐扣電源（BAT）。

2）乙太網

通過乙太網連接路由器，路由器與調光手柄通過WIFI連接。

3）WIFI

通過WIFI連接調光手柄。

4）SRAM

增加SRAM進行內存擴展。

5）EEPROM

增加EEPROM用來存儲重要參數，防止掉電數據丟失。

6）5個LED

LED1點亮為調光準備好，熄滅為終止調光。

LED2 點亮為調光開始，熄滅為暫停調光。

LED3常亮為調光完成。

LED4點亮為錯誤預警。

LED5為電源指示燈。

7）蜂鳴器

蜂鳴器用來作為錯誤預警信號。

8）TFT_LCD接口

TFT_LCD接口連接TFT_LCD觸控螢幕，用來顯示調光運行中的畫面和參數，同時可以通過觸控螢幕設置或調整參數。

9）6個按鍵

按鍵1為調光準備好按鍵，當設備準備就緒時，按下該按鍵，LED1指示燈點亮。

按鍵2為手動控制調光手1正轉按鍵。

按鍵3為手動控制調光手1反轉按鍵。

按鍵4為手動控制調光手2正轉按鍵。

按鍵5為手動控制調光手2反轉按鍵。

按鍵6為晶片復位按鍵。

（ 備註：按鍵2到5主要是調光時用來檢查調光手是否正常運轉。）

10）CAN總線接口

這裡用來作為功能擴展備用接口，如當選用了帶CAN總線的攝像頭時可以通過CAN總線進行數據傳輸。

11）JTAG接口

JTAG接口用來連接J-LINK下載程序到MCU2，同時也是程序調試接口。

12）I/O接口

這裡將MCU2多餘的I/O口引出，可以用來進行功能擴展。

13）RS485總線接口

RS485總線接口用來連接帶有RS485接口的攝像頭。

14）RS232接口

RS232用來連接電腦，通過上位機對參數進行調試。

15）電源

電源採用外部12V電源供電，通過內部將12V電源經開關電源晶片降壓成5V穩壓電源，再將5V電源經3.3V降壓晶片轉化成3.3V的穩壓電源，給晶片供電。

16）PWM信號1

PWM信號1是通過將MCU2產生的PWM信號，經過光耦隔離成5V的PWM信號，給步進電機驅動器1提供PWM信號。

17）PWM信號2

PWM信號2是通過將MCU2產生的PWM信號，經過光耦隔離成5V的PWM信號，給步進電機驅動器2提供PWM信號。

18）步進電機驅動器接口1

步進電機驅動器接口1連接1號調光手，驅動1號調光手上的步進電機進行正反轉。

19）步進電機驅動器接口2

步進電機驅動器接口2連接2號調光手，驅動2號調光手上的步進電機進行正反轉。

調光過程中，需要正確連接調光設備，當安裝完成後，通過按下調光控制器200上的按鍵2到按鍵5，觀察2個調光手是否正常轉動，在確保2個調光手正常轉動後，按下調光控制器上的按鍵1（調光準備好按鍵），調光控制器上的LED1（調光準備好指示燈）點亮，調光手柄600上的LCD屏會顯示準備就緒的信息，接下來可以進行調光。調光手柄600上的LCD顯示屏能實時顯示攝像頭傳回來的調光手的運轉狀況，方便調光工程師做出正確的判斷。開始調光時，按下調光手柄上的按鍵2（開始/暫停按鈕），當調光手柄600上的LED2指示燈點亮，才可以通過調光手柄600上的4個調光按鍵控制調光手轉動。當需要暫停調光時，再次按下調光手柄600上的按鍵2（開始/暫停按鈕），調光手柄600上的LED2指示燈熄滅，調光暫停。當調光完成後，按下調光手柄600上的按鍵3（調光完成按鍵），調光手柄600上的LED3（調光完成指示燈）點亮，同時調光控制器200接收到調光完成信號，調光控制器200上的LED3（調光完成指示燈）點亮，此時調光完成。調光控制器200上的LED1（調光準備好指示燈）點亮才能進行整個調光過程，否則不能進行調光。

調光手100的結構如圖3和圖4，外卡扣1安裝在外筒套4前端，外筒套4後端連接電機9，電機9連接調整杆，調整杆位於外筒套4的軸線上，外筒套4兩側開有槽孔。調整杆前端安裝內卡扣13和內卡扣撥環5。電機9後端接連後筒套10，後筒套10上安裝有外卡扣拉閘16和內卡扣拉閘12，外卡扣拉閘16和內卡扣拉閘12分別通過拉杆連接外卡扣撥環2和內卡扣撥環5，外卡扣撥環2和外彈簧3套在外卡扣1上，內卡扣撥環5和內彈簧6套在內卡扣13上。外卡扣2前端的內壁上安裝有外彈珠15，內卡扣5前端的內壁上安裝有內彈珠14。外卡扣1後半段的內壁面有六角形的螺母配合槽。後筒套10後端安裝有鎖緊把手11。本實施例中的電機9為步進電機。

調光手安裝方法：

如圖3，碟片安裝在碟架的調節點支座上，調節點支座後端是可以開合的螺紋套筒，鬆開鎖緊螺母可以調節碟片的前後位置。使用時先通過壓下外卡扣拉閘16向後拉動外卡扣撥環2，然後將外卡扣1套在調節支點座的卡位處後再鬆開壓下的外卡扣拉閘16，外卡扣1前端的內壁上的外彈珠15和調節支點座的卡位配合，外卡扣1的六角形螺母配合槽和鎖緊螺母配合。然後通過壓下內卡扣拉閘12向後拉動內卡扣撥環5，然後將內卡扣13套在碟片調節杆的卡位處後再鬆開壓下的外卡扣拉閘12，內卡扣13前端的內壁上的內彈珠14和碟片調節杆上的卡位配合。

安裝好後開始調節：先握住鎖緊把手11轉動外套筒4帶動外卡扣1鬆開鎖緊螺母。電機9通過正反轉驅動內卡扣13和碟片調節杆前進與後退，從而調節碟片與調節點支座間的距離，從而使碟片正確對焦。調節好碟片位置後握住鎖緊把手11轉動外套筒4帶動外卡扣1旋緊鎖緊螺母。之後同時壓下外卡扣拉閘16和內卡扣拉閘12取下調光手100。