CN209625025U - 一种楼宇智能采光照明装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型专利涉及能源采集设备领域，更具体说是涉及一种楼宇智能采光照明装置，包括追日装置、光线反射装置和控制器，追日装置和光线反射装置均与控制器电连接，追日装置设有第一方位调整机构，第一方位调整机构上设有太阳光方位检测传感器，光线反射装置设有第二方位调整机构，第二方位调整机构上设有平面镜，控制器驱动所述第一方位调整机构和第二方位调整机构。该装置全方位控制平面镜引光使阳光总能通过平面镜反射到指定的位置，提供照明系统；该装置满足人们对“向阳楼层”的向往，装置还能应用在地下停车场、隧道等地方，改善了日间光线不足的情况，有效提高太阳能的利用率；为改善室内环境、节约资源、保护环境提供新的思路。

Description

一种楼宇智能采光照明装置

技术领域

本实用新型专利涉及能源采集设备领域，更具体说是涉及一种楼宇智能采光照明装置。

背景技术

人类日常照明是利用电力照明，照明系统需要消耗大量的电能，给社会电力供应带来了巨大的压力。为照明系统提供用电过程，也造成资源耗竭和环境污染，照明节能已逐渐成为人们的共识，引进自然光照明系统得到了重视。现今光导照明系统皆为大型工程，工程复杂，价格昂贵，虽利用率高，然而不能普及，光导照明需要有向小型，利民，智能等方向的扩展。

本设计的楼宇智能采光照明装置改善室内环境、节约资源、保护环境提供新的思路，为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。

实用新型内容

本实用新型的一种楼宇智能采光照明装置主要解决高层建筑采光问题，全方位控制平面镜引光使阳光总能通过平面镜反射到指定的位置，提供照明系统；该装置满足人们对“向阳楼层”的向往,装置还能应用在地下停车场、隧道等地方，改善了日间光线不足的情况，有效提高太阳能的利用率；为改善室内环境、节约资源、保护环境提供新的思路。

本实用新型的技术方案是：

一种楼宇智能采光照明装置，包括追日装置、光线反射装置和控制器，所述追日装置和所述光线反射装置均与所述控制器电连接，所述追日装置设有第一方位调整机构，所述第一方位调整机构上设有太阳光方位检测传感器，所述光线反射装置设有第二方位调整机构，所述第二方位调整机构上设有平面镜，所述控制器驱动所述第一方位调整机构和所述第二方位调整机构。

太阳光方位检测传感器用来判断太阳光的方位，控制器根据太阳方位检测传感器确定的方位驱动第一方位调整机构进行调整位置，以实时准确的知道太阳光最强方位，同时，控制器根据第一方位调整机构调整的位置数据，来输出控制第二方位调整机构进行同步位置调整，使得平面镜总能把太阳光反射到指定目的点。

进一步，所述第一方位调整机构包括第一步进电机、底座、双轴步进电机、支架，所述第一步进电机的输出轴通过联轴器与所述底座的底面连接，所述双轴步进电机固定在所述底座的表面，所述双轴步进电机两端的双轴均通过联轴器与所述支架的两端连接，所述太阳光方位检测传感器固定在所述支架的顶部。

进一步，所述第一步进电机、双轴步进电机、太阳光方位检测传感器均与所述控制器电连接。

控制器根据太阳方位检测传感器判断的方位，驱动第一步进电机使底座在水平方向进行旋转，实现太阳方位检测传感器在水平位置调整，并驱动双轴步进电机使支架在垂直方向进行转动，实现太阳方位检测传感器在垂直平面的位置调整，通过对太阳方位检测传感器的位置进行实时调整以实现双轴追日，可实时准确的知道太阳光最强方位。

进一步，所述第二方位调整机构包括支撑底座、第二步进电机、旋转平板、电机支架、镜子支架、第三步进电机，所述第二步进电机设置在支撑底座内，所述第二步进电机的输出轴通过轴承伸出所述支撑底座的顶部与所述旋转平板的底部连接，所述电机支架和所述镜子支架固定在所述旋转平板的表面，所述第三步进电机固定在所述电机支架的顶端，所述镜子支架的顶部设有凵型支架，所述平面镜的两端转动连接在所述凵型支架的两端，所述第三步进电机的输出轴与所述平面镜的一端连接。

进一步，所述平面镜的两端设有横轴，所述横轴通过轴承固定在所述凵型支架的两端，所述第三步进电机的输出轴与其中一端所述横轴固定连接。

进一步，所述第二步进电机、第三步进电机均与所述控制器电连接。

控制器根据收集的第一步进电机和双轴步进电机的步数，相应的驱动第二步进电机和第三步进电机，控制器驱动第二步进电机使旋转平板在水平方向进行旋转，实现平面镜的水平位置调整，并驱动第三步进电机使平面镜在垂直方向进行转动，实现平面镜在垂直平面的位置调整；控制器根据太阳光方位检测传感器实时检测的太阳光最强方位，使平面镜的空间角度也发生相应的改变，使得当太阳光位置发生变化时，太阳光总能被平面镜反射到目标点。

进一步，所述控制器为STM32F103单片机。

采用单片机作为控制器，成本低并易于实现。

本实新型的有益效果为：

本实用新型拟“向日葵”的实时追光性，即利用太阳光方位检测传感器实现对太阳的实时跟踪；通过对平面镜的全方位控制，使阳光总能通过平面镜反射到指定的位置实现太阳光自然照明。该楼宇智能采光装置有效的解决高层建筑的采光问题，该装置满足人们对“向阳楼层”的向往,装置还能应用在地下停车场、隧道等地方，改善了日间光线不足的情况，实用性强；此外还能有效提高太阳能的利用率。

附图说明

图1是本实用新型的系统原理框图；

图2是追日装置的结构示意图；

图3是光线反射装置的结构示意图；

图4是本实用新型的太阳光方位检测传感器的光敏电阻位置示意图；

图5是本实用新型的太阳光方位检测传感器电压差采集设计电路原理图；

图6是本实用新型的实时追光控制原理框图；

图中：1-太阳光方位检测传感器、2-第一步进电机、3-底座、4-双轴步进电机、5-支架、6-联轴器、7-平面镜、8-支撑底座、9-第二步进电机、10-旋转平板、11-电机支架、12-镜子支架、13-第三步进电机、14-凵型支架、15-横轴、16-光敏电阻。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

实施例1：

如图1—图3所示，一种楼宇智能采光照明装置，包括追日装置、光线反射装置和控制器；

追日装置设有第一方位调整机构，第一方位调整机构上设有太阳光方位检测传感器1，第一方位调整机构包括第一步进电机2、底座3、双轴步进电机4、支架5，第一步进电机2竖直放置，第一步进电机2的输出轴通过联轴器6与底座3的底面固定连接，双轴步进电机4固定在底座3的表面，双轴步进电机4两端的双轴均通过联轴器6与支架5的两端连接，太阳光方位检测传感器1固定在支架5的顶部；

光线反射装置设有第二方位调整机构，第二方位调整机构上设有平面镜7，第二方位调整机构包括支撑底座8、第二步进电机9、旋转平板10、电机支架11、镜子支架12、第三步进电机13，第二步进电机9竖直固定放置在支撑底座8内，第二步进电机9的输出轴通过轴承伸出支撑底座8的顶部与旋转平板10的底部固定连接，电机支架11和镜子支架12固定在旋转平板10的表面，第三步进电机13固定在电机支架11的顶端，镜子支架12的顶部设有凵型支架14，平面镜7的两端固定有横轴15，横轴15通过轴承固定在凵型支架14的两端，第三步进电机13的输出轴与其中一端的横轴15焊接连接；

控制器采用STM32F103单片机。

如图4和图5所示，在本实施例中，太阳光方位检测传感器1是利用5549光敏电阻与(8K)分压电阻与5v电源组成的传感器，太阳光方位检测传感器1包含平面四象限的四个光敏传感器，光敏传感器主要是利用光敏电阻16进行感光，太阳光方位检测传感器1是利用光敏传感器光强比较法判断太阳光方位，平面四象限的各个光敏传感器检测光线强度，东西方向、南北方向各为一组，控制器通过比较光敏传感器上所得电压，确定太阳光最强的方位。

在本实施例中，太阳光方位检测传感器1可采用太阳传感器。

本装置的控制原理如下：

启动智能采光照明装置，太阳光方位检测传感器1利用四象限光强比较法原理，光敏传感器上所得电压AD数据转换送进控制器中，控制器对东南西北的光敏传感器分成两组，东西的光敏传感器一组，南北的光敏传感器一组，控制器比较光敏传感器所得电压；当东西组光敏传感器电压不相等时，控制器给追日装置的第一步进电机2发送脉冲指令，驱动第一步进电机2使底座3在水平方向进行旋转，实现太阳方位检测传感器1在水平位置调整；同样的，当南北组光敏传感器电压不相等时，控制器给追日装置的双轴步进电机4发送脉冲指令，驱动双轴步进电机4使支架5在垂直方向进行转动，实现太阳方位检测传感器1在垂直平面的位置调整；直至调整至四个光敏传感器电压相等，此时控制器停止驱动第一步进电机2和双轴步进电机4，太阳方位检测传感器1对准太阳光最强的方位；

太阳光方位检测传感器1安装在双轴驱动的追日装置上，实现对太阳光的自动跟踪，保证太阳光方位检测传感器1正对太阳光；同时，控制器驱动光线反射装置动作，根据收集的第一步进电机2和双轴步进电机4的步数，相应的驱动光线反射装置的第二步进电机9和第三步进电机13；平面镜7的反光原理为入射角等于反射角，控制器驱动第二步进电机9转动的步数为第一步进电机2步数的一半，使第二步进电机9带动旋转平板10在水平方向进行旋转，实现平面镜7的水平位置调整；控制器驱动第三步进电机13转动的步数为双轴步进电机4步数的一半，使第三步进电机13带动平面镜7在垂直方向进行转动，实现平面镜7在垂直平面的位置调整；控制器根据太阳光方位检测传感器1实时检测的太阳光最强方位，使平面镜7的空间角度也发生相应的改变，使得当太阳光位置发生变化时，太阳光总能被平面镜7反射到目标点。

如图6所示，当太阳的位置发生移动，太阳方位确定是一个闭环的控制系统，始终让太阳光方位检测传感器1的方位正向太阳，平面镜7能实现空间全方位旋转，根据太阳光方位检测传感器1的动作进行相应的动作，保证平面镜7总能让太阳光反射到目标点。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种楼宇智能采光照明装置，其特征在于，包括追日装置、光线反射装置和控制器，所述追日装置和所述光线反射装置均与所述控制器电连接，所述追日装置设有第一方位调整机构，所述第一方位调整机构上设有太阳光方位检测传感器，所述光线反射装置设有第二方位调整机构，所述第二方位调整机构上设有平面镜，所述控制器驱动所述第一方位调整机构和所述第二方位调整机构。

2.根据权利要求1所述的一种楼宇智能采光照明装置，其特征在于，所述第一方位调整机构包括第一步进电机、底座、双轴步进电机、支架，所述第一步进电机的输出轴通过联轴器与所述底座的底面连接，所述双轴步进电机固定在所述底座的表面，所述双轴步进电机两端的双轴均通过联轴器与所述支架的两端连接，所述太阳光方位检测传感器固定在所述支架的顶部。

3.根据权利要求2所述的一种楼宇智能采光照明装置，其特征在于，所述第一步进电机、双轴步进电机、太阳光方位检测传感器均与所述控制器电连接。

4.根据权利要求1所述的一种楼宇智能采光照明装置，其特征在于，所述第二方位调整机构包括支撑底座、第二步进电机、旋转平板、电机支架、镜子支架、第三步进电机，所述第二步进电机设置在支撑底座内，所述第二步进电机的输出轴通过轴承伸出所述支撑底座的顶部与所述旋转平板的底部连接，所述电机支架和所述镜子支架固定在所述旋转平板的表面，所述第三步进电机固定在所述电机支架的顶端，所述镜子支架的顶部设有凵型支架，所述平面镜的两端转动连接在所述凵型支架的两端，所述第三步进电机的输出轴与所述平面镜的一端连接。

5.根据权利要求4所述的一种楼宇智能采光照明装置，其特征在于，所述平面镜的两端设有横轴，所述横轴通过轴承固定在所述凵型支架的两端，所述第三步进电机的输出轴与其中一端所述横轴固定连接。

6.根据权利要求4所述的一种楼宇智能采光照明装置，其特征在于，所述第二步进电机、第三步进电机均与所述控制器电连接。

7.根据权利要求1所述的一种楼宇智能采光照明装置，其特征在于，所述控制器为STM32F103单片机。