CN207080154U - 智能追踪式太阳能百叶窗 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及百叶窗，尤其是涉及一种智能追踪式太阳能百叶窗。由百叶窗机构、智能控制系统、太阳能发电系统组成，百叶窗机构分别与智能控制系统及太阳能发电系统相连接。该百叶窗不仅有普通百叶窗遮阳、挡风、挡雨等功能，而且可以进行阳光追踪、光伏发电，同时还可以智能调节室内光照亮度优化采光效果，提高视觉心理感受舒适度。降低了用户的电费支出，减少了不可再生能源的消耗及环境的污染，实现了低碳环保，该设备结构简单、操作灵活、无噪音。

Description

智能追踪式太阳能百叶窗

一、技术领域

本实用新型涉及百叶窗，尤其是涉及一种智能追踪式太阳能百叶窗。

二、背景技术

随着建筑物的不断增加，窗户的比例也随之增加。建筑窗户在增强室内照明的同时也造成了室内温差较大，尤其在夏季增加了空调负载，因此合理的遮阳是夏季隔热最有效的节能措施。建筑遮阳常用的方式为建筑窗户安装百叶窗，传统百叶窗有木制百叶窗、钢百叶窗、铝合金百叶窗、塑钢百叶窗等，这些百叶窗结构、功能单一，都只是简单的防止了太阳照射，室外光线较弱时又造成了室内照明不足，进而增加了照明用电。为了解决上述问题,中国国家知识产权局专利局于2015年10月20日公告了一项申请号为201520311339.3，名称为“一种可以自由调节光线的太阳能百叶窗”,通过太阳光追踪仪，操控电机带动叶片转动从而调整室内光线，百叶窗有效阻止了室内温度升高。中国国家知识产权局专利局于2015年12月20日公布了公布号为CN105162166A，申请号为201510635338.9名称为“一中高层住宅楼空调机位光伏百叶窗并网发电系统”，构成光伏、建筑一体化并网发电。中国国家知识产权局专利局于2016年10月12日公布了公布号为CN106014165A，申请号为201610332969.8，名称为“一种智能控制的百叶遮阳系统”，本实用新型可以根据外界情况适时智能的提供高效的遮阳，降低建筑能耗的同时，优化优化室内环境状态，提升用户的舒适度。综上所述，现有技术虽然从不同角度解决了目前百叶窗设施领域存在的部分问题，但是，当前一直缺少解决节能环保、调光、发电，功能齐全的多功能的智能调整采光百叶窗，不能满足人们的生活需求。

三、发明内容

本实用新型的目的在于克服现有百叶窗存在的缺陷和不足，提供了一种智能追踪式太阳能百叶窗。

本实用新型的技术方案如下：由百叶窗机构、智能控制系统、太阳能发电系统组成，百叶窗机构分别与智能控制系统及太阳能发电系统相连接；

所述的百叶窗机构由太阳能百叶片、百叶窗边框、步进电机、联动杆、从动齿轮组成；太阳能百叶片由：叶片底板、太阳能电池片、透明薄板、2个回转摇臂、摆动摇臂组成；叶片底板表面带有两个对称的长方形凹槽，凹槽内镶嵌太阳能电池片，太阳能电池片之间通过线路串联起来，太阳能电池片上方覆盖透明薄板；太阳能百叶片的上下两端分别具有方向相反的边槽结构，在太阳能百叶片闭合时相邻的叶片可以通过边槽结构相扣；在叶片右端和中间位置各固定一个回转摇臂，左端固定一个摆动摇臂；太阳能百叶片通过转轴依次安装在百叶窗边框上，百叶窗上下边框有与太阳能百叶片边槽结构相匹配的边槽结构；固定在太阳能百叶片上的回转摇臂与摆动摇臂各有一个回转孔，转轴依次穿过回转孔，其两端固定安装在百叶窗边框上，联动杆依次将所有的摆动摇臂的另一端用铰链连接；步进电机固定在右侧边框上，其动力输出轴上安装有主动齿轮，在叶片右端的回转摇臂尾端固定与主动齿轮匹配的从动齿轮，从动齿轮与安装在步进电机上的主动齿轮啮合；步进电机与智能控制系统相连接；

所述的智能控制系统由阳光追踪传感器、亮度传感器模块、红外传感器模块、电机驱动器、步进电机、单片机、时钟模块组成；阳光追踪传感器安装在太阳能百叶片上，亮度传感器模块和红外传感器模块安装在受控的室内。阳光追踪传感器、亮度传感器模块、红外传感器模块分别与单片机相连接，安装在百叶窗上的步进电机与智能控制系统的电机驱动器相连接；阳光追踪传感器由底板、挡板、四颗相同的光敏电阻、U型透明罩组成；底板为正方形，表面有环形凸起，环形凸起的外径与U型透明罩内径相匹配，挡板与U型透明罩内腔的中心截面相匹配，并安装在底板环形凸起的中心位置，在挡板两侧分别各对称安装两颗相同光敏电阻，U型透明罩扣装在环形凸起上；

所述的太阳能发电系统由太阳能百叶窗、汇流箱、太阳能控制器、蓄电池组成，太阳能百叶窗上的太阳能电池片彼此串并联成一个光伏电池组，将安装在建筑上的各个太阳能百叶窗上的光伏电池组与汇流箱连接，汇流箱与太阳能控制器连接，蓄电池和负载与太阳能控制器连接。

发明机理：智能控制系统根据传感器采集到的信息通过单片机的程序运算，对驱动系统发送指令控制步进电机做出相应动作，继而控制百叶窗叶片的旋转角度。智能控制系统根据相应传感器信号，在室内无人的情况下启动阳光追踪模式，使叶片上的太阳能电池片与阳光光线跟踪对应，提高太阳能电池片发电效率；在室内有人时启动室内光线调节模式，通过步进电机调节叶片旋转角度，使室内亮度达到最适宜状态。百叶窗太阳能电池片产生的电能与其他光伏阵列产生电流通过汇流箱汇流后在太阳能控制器作用下一部分输送给直流负载，一部分通过蓄电池进行储存。

本实用新型产生如下有益的效果：该百叶窗不仅有普通百叶窗遮阳、挡风、挡雨等功能，而且可以光伏发电，同时还可以智能调节室内光照亮度优化采光效果，提高视觉心理感受舒适度。本实用新型降低了用户的电费支出，减少了不可再生能源的消耗及环境的污染，实现了低碳环保，该设备结构简单、操作灵活、无噪音。

四、附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为图1的B-B剖视图；

图4为本实用新型的太阳能百叶片结构示意图；

图5为本实用新型的太阳能百叶片结构示意图的左视图；

图6为本实用新型的太阳能百叶片结构示意图的右视图；

图7为图4的C-C剖视图；

图8为图4的D-D剖视图；

图9为本实用新型的阳光追踪传感器结构示意图；

图10为本实用新型的阳光追踪传感器结构示意图的侧视图；

图11为图9的E-E剖视图；

图12为本实用新型的智能控制原理图。

附图标记：

1、百叶窗边框 2、太阳能百叶片 2-1、叶片底板 2-2、太阳能电池片 2-3、透明薄板 2-4、螺栓 2-5、螺母 2-6、回转摇臂 2-7、摆动摇臂 2-1-1、长方形凹槽 2-1-2、阶梯状支撑结构 2-1-3、支撑结构 2-1-4a、边槽A 2-1-4b、边槽B 2-1-5、通道2-6-1、回转摇臂回转孔 2-7-1、摆动摇臂回转孔 2-7-2、摆动摇臂尾孔 3、阳光追踪传感器 3-1、正方形底板3-2、U型透明罩 3-3、挡板 3-4、环形凸起结构 3-5a、光敏电阻A 3-5b、光敏电阻B 3-5c、光敏电阻C 3-5d、光敏电阻D 4、步进电机 4-1、主动齿轮 5、从动齿轮 5-1、螺钉 6、联动杆7、转轴

五、具体实施方式

下面结合附图详细描述本实用新型的具体实施方式：

如图1、图2、图3、图12所示，本实用新型的智能追踪式百叶窗由百叶窗机构、智能控制系统、太阳能发电系统组成，百叶窗机构分别与智能控制系统及太阳能发电系统相连接。

所述的百叶窗机构由：百叶窗边框1、太阳能百叶片2、步进电机4、从动齿轮5、联动杆6、转轴7组成。

如图4、图5、图6、图7、图8所示，本实用新型的太阳能百叶片2：由叶片底板2-1、太阳能电池片2-2、透明薄板2-3、回转摇臂2-6、摆动摇臂2-7组成。叶片底板2-1表面有两个对称的长方形凹槽2-1-1，凹槽2-1-1四周有阶梯状支撑结构2-1-2和支撑结构2-1-3，支撑结构2-1-2、2-1-3用来支撑安装在两个凹槽2-1-1上的透明薄板2-3。阶梯状支撑结构2-1-2和支撑结构2-1-3到叶片底板2-1表面高度相同，其高度与透明薄板2-3的厚度相同。在叶片底板2-1的上下两端分别有方向相反的边槽结构边槽A2-1-4a、边槽B2-1-4b，在太阳能百叶窗叶片闭合时，相邻的太阳能百叶片2可以通过边槽结构2-1-4a、2-1-4b相扣。支撑结构2-1-3的位置有一个连通两个长方形凹槽2-1-1的通道2-1-5。把太阳能电池片2-2分别固定在两个凹槽2-1-1中，两个凹槽2-1-1中的太阳能电池片通过电路连接起来，连接线穿过通道2-1-5。在太阳能电池片2-2的上端覆盖一块透明薄板2-3，透明薄板2-3紧贴在阶梯状支撑结构2-1-2和支撑结构2-1-3上，透明薄板2-3与叶片底板2-1衔接处用密封胶密封，防止进水。叶片底板2-1的左端通过螺栓2-4固定摆动摇臂2-7，叶片底板2-1的右端通过螺栓2-4固定回转摇臂2-6，在叶片底板2-1中间位置用螺栓2-4固定回转摇臂2-6。

如图1、图2、图3、图4所示，转轴7依次穿过两个回转摇臂2-6的回转孔2-6-1、摆动摇臂2-7的回转孔2-7-1，通过转轴7把太阳能百叶片2依次固定在百叶窗边框1上。百叶窗上下边框有与太阳能百叶片边槽结构相匹配的边槽结构2-1-4a、2-1-4b，上边框结构在百叶窗关闭时可以与相邻太阳能百叶片2上端边槽A2-1-4a相扣，百叶窗下边框结构与相邻的太阳能百叶片2下端的边槽B2-1-4b相扣，同时在太阳能百叶窗叶片闭合时，彼此相邻的太阳能百叶片2可以通过边槽结构2-1-4a、2-1-4b相扣，起到了封闭防雨、防风的作用。联动轴6与太阳能百叶片左侧所有的摆动摇臂2-7上的尾孔2-7-2铰链接，通过联动轴6带动所有的太阳能百叶片2绕转轴7一致转动。在一片太阳能百叶片2右端的回转摇臂2-6尾端用螺钉5-1固定从动齿轮5，从动齿轮5的轴孔与回转摇臂2-6上的回转孔2-6-1重合。转轴7穿过从动齿轮5的轴孔和回转摇臂2-6的轴孔2-6-1，且可自由转动。步进电机4固定在百叶窗框架1的右端，步进电机4动力输出轴安装有主动齿轮4-1，主动齿轮4-1与从动齿轮5啮合，在步进电机4的转动下，通过主动齿轮4-1带动从动齿轮5绕转轴7转动，由于从动轮5固定在回转摇臂2-6上，回转摇臂2-6固定在太阳能百叶片2上，步进电机4的转动即带动太阳能百叶片2绕转轴7转动。

如图12所示，本实用新型的电路系统有太阳能发电系统和智能控制系统组成。太阳能发电系统主要有太阳能百叶窗光伏阵列、汇流箱、太阳能控制器、蓄电池、逆变器组成。太阳能百叶窗上的太阳能电池片彼此串并联成一个光伏电池组，将建筑上安装的多个太阳能百叶窗光伏电池组与汇流箱连接，汇流箱与太阳能控制器连接，蓄电池与负载分别于太阳能控制器连接，同时可根据需要连接逆变器把直流电转换成交流电。

智能控制系统由阳光追踪传感器、单片机、亮度传感器模块、红外传感器模块、时钟模块、电机驱动器、步进电机组成；阳光追踪传感器3安装在太阳能百叶片2上，亮度传感器模块和红外传感器模块安装在安装有智能追踪式太阳能百叶窗的室内。阳光追踪传感器、亮度传感器模块、红外传感器模块分别于单片机连接，安装在百叶窗上的步进电机与控制系统的电机驱动器相连接，由控制系统控制步进电机运行。

如图9、图10、图11所示，本实用新型的阳光追踪传感器3由四颗型号相同光敏电阻3-5a、3-5b、3-5c、3-5d，环形凸起结构3-4、挡板3-3、U型透明罩3-2、底板3-1、组成。挡板两侧分别安装光敏电阻3-5a、3-5b和光敏电阻3-5c、3-5d，四颗完全相同的光敏电阻贴近挡板3-3，且均匀对称分布。光敏电阻3-5a和光敏电阻3-5b串联，光敏电阻3-5c和光敏电阻3-5d串联。同一侧的光敏电阻串联，可以降低太阳与百叶窗不正对的情况下挡板3-3产生的斜影对追踪灵敏度的影响。正方形底板3-1表面有环形凸起结构3-4，环形凸起3-4的外径与U型透明罩3-2内径一致。挡板3-3与U型透明罩3-2内腔的中心截面相匹配，并安装在底板环形凸起3-4的中心位置。U型透明罩3-2扣装在环形凸起3-4上。

本实用新型在运行的过程中通过操作智能控制器上按键设定百叶窗的工作时间范围，同时可以通过操作智能控制器设置手动或自动调节模式。手动调节模式工作时，通过操作智能控制器上按键控制步进电机的正反转，按下正转按键时，控制器通过连接的电机驱动器控制步进电机4正转，安装在步进电机4动力输出轴上的主动齿轮4-1带动从动齿轮5转动，由于从动齿轮5固定在太阳能百叶片2的回转摇臂2-6上，从动齿轮5转动即带动太阳能百叶片2绕转轴7转动，在联动杆6作用下，链接在联动杆6上的所有太阳能百叶片2绕转轴7同时转动，通过控制太阳能百叶片2转动角度控制其开启程度。同理按下反转按键时，控制太阳能百叶片2向反方向转动。

自动调节模式工作时，控制系统通过接收安装在室内的红外传感器模块识别室内是否有人信号，把自动调节模式分为阳光追踪模式和室内光线调节模式。阳光追踪模式是指在红外传感器识别到室内无人，把信号传递给控制系统，控制系统通过阳光追踪传感器3感知阳光高度角方位信号，当阳光追踪传感器3与阳光高度角方向不垂直时，将在挡板3-3的背光侧形成阴影，此时背光一侧光敏电阻阻值大于向光一侧，控制系统通过识别阻值变化，控制步进电机4通过主动齿轮4-1和从动齿轮5带动太阳能百叶片2向挡板3-3的向光侧转动，直到转到挡板3-3在两侧无阴影为止。此时太阳能百叶片2与阳光高度角保持垂直，进而提高太阳能电池片2-2发电效率。室内光线调节模式是指在红外传感器识别到室内有人，把信号传递给控制系统，控制系统通过亮度传感器模块感知室内亮度变化信号，当室内亮度低于系统亮度设定值时，控制步进电机4通过主动齿轮4-1和从动齿轮5带动太阳能百叶片2向开度增大方向转动，提高室内亮度，使室内亮度达到系统设定范围内，此时停止步进电机4转动。当室内亮度高于系统亮度设定范围，控制步进电机4通过主动齿轮4-1和从动齿轮5带动太阳能百叶片2向开度减小的方向转动，降低室内亮度，使室内亮度达到系统设定范围内，步进电机4停止转动。

Claims (1)

1.智能追踪式太阳能百叶窗，其特征为由百叶窗机构、智能控制系统、太阳能发电系统组成，百叶窗机构分别与智能控制系统及太阳能发电系统相连接；

所述的百叶窗机构由太阳能百叶片、百叶窗边框、步进电机、联动杆、从动齿轮组成；太阳能百叶片由：叶片底板、太阳能电池片、透明薄板、2个回转摇臂、摆动摇臂组成；叶片底板表面带有两个对称的长方形凹槽，凹槽内镶嵌太阳能电池片，太阳能电池片之间通过线路串联起来，太阳能电池片上方覆盖透明薄板；太阳能百叶片的上下两端分别具有方向相反的边槽结构，在太阳能百叶片闭合时相邻的叶片可以通过边槽结构相扣；在叶片右端和中间位置各固定一个回转摇臂，左端固定一个摆动摇臂；太阳能百叶片通过转轴依次安装在百叶窗边框上，百叶窗上下边框有与太阳能百叶片边槽结构相匹配的边槽结构；固定在太阳能百叶片上的回转摇臂与摆动摇臂各有一个回转孔，转轴依次穿过回转孔，其两端固定安装在百叶窗边框上，联动杆依次将所有的摆动摇臂的另一端用铰链连接；步进电机固定在右侧边框上，其动力输出轴上安装有主动齿轮，在叶片右端的回转摇臂尾端固定与主动齿轮匹配的从动齿轮，从动齿轮与安装在步进电机上的主动齿轮啮合；步进电机与智能控制系统相连接；

所述的智能控制系统由阳光追踪传感器、亮度传感器模块、红外传感器模块、电机驱动器、步进电机、单片机、时钟模块组成；阳光追踪传感器安装在太阳能百叶片上，亮度传感器模块和红外传感器模块安装在受控的室内，阳光追踪传感器、亮度传感器模块、红外传感器模块分别与单片机相连接，安装在百叶窗上的步进电机与智能控制系统的电机驱动器相连接；阳光追踪传感器由底板、挡板、四颗相同的光敏电阻、U型透明罩组成；底板为正方形，表面有环形凸起，环形凸起的外径与U型透明罩内径相匹配，挡板与U型透明罩内腔的中心截面相匹配，并安装在底板环形凸起的中心位置，在挡板两侧分别各对称安装两颗相同光敏电阻，U型透明罩扣装在环形凸起上；

所述的太阳能发电系统由太阳能百叶窗、汇流箱、太阳能控制器、蓄电池组成，太阳能百叶窗上的太阳能电池片彼此串并联成一个光伏电池组，将安装在建筑上的各个太阳能百叶窗上的光伏电池组与汇流箱连接，汇流箱与太阳能控制器连接，蓄电池和负载与太阳能控制器连接。