反射透射型太阳光照明消毒系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了反射透射型太阳光照明消毒系统，包括设有载物平台的转动机构、设有光纤的集光装置、与该集光装置通过所述光纤连接的散光装置、用于追踪太阳光的四象限跟踪装置和控制装置，集光装置和四象限跟踪装置设于载物平台上，转动机构和四象限跟踪装置分别连接控制装置。本实用新型采用以上结构，实现对太阳光的实时跟踪，实现载物平台时刻与太阳光线垂直，而放置在载物平台上面的集光装置正对太阳光，集光装置对太阳光的利用率大大提高，并通过光学器件的设计，把太阳光送至光纤，再由光纤送到散光装置。
【专利说明】反射透射型太阳光照明消毒系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及照明【技术领域】，具体涉及反射透射型太阳光照明消毒系统。
【背景技术】
[0002]现有的太阳能光照系统，通过光学器件采集阳光，通过光纤输送到室内，主要用于室内阳光浴、室内晒太阳、干燥、消毒、炊食、取暖等方面，结构复杂、价格昂贵。且现有的太阳能光照系统一般没有太阳光跟踪装置，所以它的太阳能利用率非常低，只能在一个固定时间，太阳在某个固定位置的时候对太阳能光线的采集效果方能达到最佳，但是由于太阳位置时刻变动,故而采集效率不高。
[0003]现有的带有太阳光跟踪装置的太阳能光照系统，一般采用视日跟踪的方式实现对太阳光的跟踪。视日轨迹跟踪的方式需要实时计算太阳的角度和方位，而基于程序的编程带来的计算量太大，系统会显得冗杂，故而这种视日跟踪的形式都采用简化的算法，这个本身就带来了一定量的偏差；其次，视日跟踪的方式并不能实时的进行太阳位置采集，都有一定的时间延迟，这也是太阳的能源利用率不能达到理想状态的原因；总之，虽然视日跟踪有较高的稳定性，不受天气等的影响，但存在跟踪装置的机械机构的精密性误差问题，且其对于能源也是有一定的损耗。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于公开了反射透射型太阳光照明消毒系统，解决了结构复杂、价格昂贵；没有太阳光跟踪装置，采集光线效率低；若采用视日跟踪的方式会带来跟踪误差，太阳光线利用率不甚高的问题。
[0005]为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0006]反射透射型太阳光照明消毒系统，包括设有载物平台的转动机构、设有光纤的集光装置、与该集光装置通过所述光纤连接的散光装置、用于追踪太阳光的四象限跟踪装置和控制装置，集光装置和四象限跟踪装置设于载物平台上，转动机构和四象限跟踪装置分别连接控制装置。光纤可为PMMA光纤，控制装置可为基于单片机的控制电路板等等。
[0007]进一步，所述集光装置包括平面反射镜、与该平面反射镜配合的凹面反射镜、与该凹面反射镜配合的第一凸透镜、与该第一凸透镜配合的滤光片、与该滤光片配合的所述光纤，太阳光依次经过平面反射镜、凹面反射镜、第一凸透镜、滤光片和光纤传递到散光装置。
[0008]进一步，所述集光装置还包括集光支撑柱和光学器件支架；集光支撑柱设于所述载物平台上；所述凹面反射镜、所述第一凸透镜、所述滤光片和所述平面反射镜通过光学器件支架连接集光支撑柱，滤光片和光学器件支架可拆卸连接；所述光纤设于该集光支撑柱内，光纤一端和滤光片配合且光纤另一端连接所述散光装置。
[0009]进一步，所述四象限跟踪装置包括第二凸透镜、与该第二凸透镜配合的挡光圆柱、与第二凸透镜配合的四象限探测器和与该四象限探测器连接的后级处理板；四象限探测器和后级处理板设于挡光圆柱内；后级处理板连接所述控制装置。四象限探测器可使用型号为S066A的矩形光敏面四象限探测器，后级处理板采用与该矩形光敏面四象限探测器配套的后级处理板，使得其出来的电压信号易于检测，方便后续的信号处理。
[0010]进一步，所述转动机构包括底座、设于该底座的水平转动装置、与该水平转动装置连接的支撑平板、设于该支撑平板的竖直转动装置和所述载物平台，所述载物平台设于支撑平板上且连接竖直转动装置；所述控制装置连接水平转动装置和竖直转动装置；水平转动装置通过支撑平板驱动载物平台和竖直转动装置在水平面上转动，竖直转动装置驱动载物平台在竖直面上转动。进而实现载物平台在三维方向的转动，从而使集光装置实现在三维方向的转动。
[0011]进一步，所述水平转动装置包括水平步进电机、水平齿轮组和平板支撑柱，水平步进电机设于所述底座，水平步进电机通过水平齿轮组连接平板支撑柱，平板支撑柱一端连接底座且另一端连接所述支撑平板；水平步进电机通过水平齿轮组和平板支撑柱驱动支撑平板在水平面上转动，从而带动所述载物平台和所述竖直转动装置在水平面上转动。
[0012]进一步，所述竖直转动装置包括竖直步进电机和竖直齿轮组；竖直步进电机通过竖直齿轮组连接所述载物平台，从而驱动载物平台在竖直面上转动。
[0013]进一步，所述支撑平板设有支架，所述载物平台和该支架通过转动杆连接，转动杆的一端连接所述竖直齿轮组。
[0014]进一步，所述散光装 置包括灯罩、设于灯罩内的凹透镜、和设于凹透镜外侧的仿生玻璃，所述光纤和灯罩内部连通。
[0015]与现有技术相比，本实用新型的有益效果:
[0016]1、本实用新型包括四象限跟踪装置，该四象限跟踪装置采用光电检测跟踪的方式，能判断天气的阴晴变化，白天黑夜的识别，从而最高程度的做到节能；而且基于S066A的四象限跟踪装置能够做到实时的检测太阳位置，并且准确度高，进一步提高太阳能的利用率；本实用新型利用四象限跟踪装置，实现对太阳光的实时跟踪，实现载物平台时刻与太阳光线垂直，而放置在载物平台上面的集光装置正对太阳光，集光装置对太阳光的利用率大大提高，并通过光学器件，把太阳光线送至光纤，进而通过光纤送到散光装置。
[0017]2、本实用新型中的集光装置采用光学器件、光路简单，易于操控，成本低；且利用滤光片，可根据照明或是消毒的需要更换相应的滤光片，从而达到照明或者消毒的作用?’太阳光本身有紫外光成分，加上滤光片之后，可以在照明的时候滤掉紫外光的部分，减少对人的伤害；在消毒的时候，可以使进入室内的光为紫外光，提高消毒效率。以上是两个较佳的实施方案，另外，可以根据需要，更换相应的滤光片，以期达到不同的作用。
[0018]3、转动机构结构简单，成本低廉，且通过控制采用水平转动装置和竖直转动装置，有效的实现载物平台在三维方向上的转动，从而保证了集光装置始终正对太阳光。
[0019]4、散光装置采用凹透镜和仿生玻璃，能将光纤传过来的太阳光大范围的发射，且仿生玻璃进一步保护了凹透镜。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1是本实用新型反射透射型太阳光照明消毒系统实施例的结构示意图；
[0022]图2是图1中集光装置的结构示意图；
[0023]图3是图1中四象限跟踪装置的结构示意图；
[0024]图4是图1中转动机构的结构示意图；
[0025]图中，1-转动机构；11_载物平台；12_底座；13_水平转动装置；131_水平步进电机；132-水平齿轮组；133-平板支撑柱；14-支撑平板；141-支撑支架；15-竖直转动装置；151-竖直步进电机；152-竖直齿轮组；16-转动杆；161-转动杆的一端；2_集光装置；21-光纤；211-光纤一端；212_光纤另一端；22_凹面反射镜；23_第一凸透镜；24_滤光片；25_平面反射镜；26_集光支撑柱；27_光学器件支架；3_散光装置；31_灯罩；32_凹透镜；33_仿生玻璃；4_四象限跟踪装置；41_第二凸透镜；42_挡光圆柱；43_四象限探测器；44-后级处理板；45_隔热板；5_墙体。
【具体实施方式】
[0026]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0027]如图1所示实施例反射透射型太阳光照明消毒系统，包括设有载物平台11的转动机构1、设有光纤21的集光装置2、与该集光装置2通过光纤21连接的散光装置3、用于追踪太阳光的四象限跟踪装置4和控制装置(未示意出)，集光装置2和设四象限跟踪装置4于载物平台11上，转动机构I和四象限跟踪装置4分别连接控制装置。采用以上结构，四象限跟踪装置4与集光装置2放置在同一个载物平台11上，四象限跟踪装置4将太阳光的位置信息反馈给控制装置，该控制装置根据采集到的太阳光位置信息控制转动机构I中载物平台11的转动，从而实现控制集光装置2和四象限跟踪装置4的转动，使载物平台11与太阳光的光路垂直，进而实现集光装置2能一直处于和太阳光光路配合的最佳位置(例如集光装置2与太阳光的光路垂直)，提高集光的效率，采集到的太阳光通过光纤21传播至散光装置3，经过散光装置3后向外发散，散光装置3可安装在室内或者任意指定地方。
[0028]本实施例中的光纤21可为PMMA光纤，控制装置可为基于单片机的控制电路板等
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[0029]如图2所示，本实施例中的集光装置2包括平面反射镜25、与该平面反射镜25配合的凹面反射镜22、与该凹面反射镜配合的第一凸透镜23、与该第一凸透镜23配合的滤光片24、与该滤光片24配合的光纤21,太阳光依次经过凹面反射镜22、第一凸透镜23、滤光片24和光纤21传递到散光装置3。
[0030]作为对本实施例的进一步改进，集光装置还包括集光支撑柱26和光学器件支架27，集光支撑柱25设于载物平台11上，凹面反射镜22、第一凸透镜23、滤光片24和平面反射镜25通过光学器件支架27连接集光支撑柱26，滤光片24和光学器件支架27为可拆卸连接；光纤21设于该集光支撑柱26内，光纤一端211和滤光片24配合且光纤另一端212穿过墙体5连接散光装置3。
[0031]作为对本实施例的进一步说明，现说明集光装置2的工作原理:阳光入射方向与系统顶部的凹面反射镜22切平面垂直，太阳光经平面反射镜25反射之后入射到凹面反射镜22，凹面反射镜22具有汇聚作用，将太阳光进行一次汇聚，初次汇聚的光线入射到第一凸透镜23，经第一凸透镜23入射到光纤21，第一凸透镜23与光纤21之间设置有滤光片24，滤光片24的作用是选择入射到光纤21的光波段，光纤21将光导入到室内需要使用的地方；通过设置不同的滤光片21可以达到不同的使用目的:当需要照明的时候，滤光片24采用JSL394-25型滤光片，使得中心波长为394nm的光进入到PMMA光纤，达到消毒的作用；当需要照明的时候，滤光片24更换为JSL540-25型滤光片，使得中心波长为540nm的光进入到PMMA光纤，达到照明的作用；另外，可以根据需要，更换不同的滤光片，以期达到想要的效果；滤波片片24和光学器件支架27可拆卸连接，便于更换。
[0032]本实施例中，四象限跟踪装置4包括第二凸透镜41、与该第二凸透镜配合的挡光圆柱42、与第二凸透镜41配合的四象限探测器43、与该四象限探测器连接43的后级处理板44和隔热板45。四象限探测器43、后级处理板44和隔热板45设于挡光圆柱42内；第二凸透镜41设于挡光圆柱42上方，且和四象限探测器43同轴配合。后级处理板44连接控制装置；挡光圆柱42和隔热板45设于载物平台11上。本实施例中的四象限探测器43可使用型号为S066A的矩形光敏面四象限探测器，后级处理板44采用与该矩形光敏面四象限探测器配套的后级处理板，使得其出来的电压信号易于检测，方便后续的信号处理。第二凸透镜41可通过光学器件支架27连接集光支撑柱26，从而悬空在挡光圆柱42上方。
[0033]作为对本实施例的进一步说明，现说明四象限跟踪装置4的工作原理:太阳光照射到第二凸透镜41，进而射入挡光圆柱42中，在四象限探测器43上形成一个光斑；后级处理板44将该光斑信号放大，并转换成电压信号；然后后级处理板44将电压信号传递给控制装置(例如传递给单片机)；控制装置进行处理后，控制竖直步进电机和水平步进电机运行，使载物平台11始终位于与太阳光线垂直的位置，从而保证了集光装置2始终位于收集太阳光的最佳位置。
[0034]本实施例中的转动机构I包括底座12、设于该底座12的水平转动装置13、与该水平转动装置13连接的支撑平板14、设于该支撑平板14的竖直转动装置15和载物平台11。载物平台11设于支撑平板14上且连接竖直转动装置15 ;控制装置连接水平转动装置13和竖直转动装置15。水平转动装置13通过支撑平板14驱动载物平台11和竖直转动装置15在水平面上转动，竖直转动装置15驱动载物平台11在竖直面上转动。
[0035]作为对本实施例的进一步说明，水平转动装置13包括水平步进电机131、水平齿轮组132和平板支撑柱133，水平步进电机131设于底座12，水平步进电机131通过水平齿轮组132连接平板支撑柱133，平板支撑柱一端连接底座12且另一端连接支撑平板14 ;水平步进电机131通过水平齿轮组132和平板支撑柱133驱动支撑平板14在水平面上转动，从而带动载物平台11和竖直转动装置15在水平面上转动。竖直转动装置15包括竖直步进电机151和竖直齿轮组152 ;竖直步进电机151通过竖直齿轮组152连接载物平台11，从而驱动载物平台11在竖直面上转动。本实施例中，支撑平板14设有两个相对的支撑支架141，载物平台11和该支撑支架141通过转动杆16连接，转动杆的一端161连接竖直齿轮组152。作为本实施例的另一种实施方式，载物平台11与竖直齿轮组152中间的轴是一体的结构，平板支撑柱133与支撑平板14是一体的结构。
[0036]作为对本实施例的进一步说明，现说明转动机构I的工作原理:水平步进电机131通过水平齿轮组132控制载物平台11在水平面上的转动，竖直步进电机151通过竖直齿轮组152控制载物平台11在竖直面上的转动，从而带动固定于载物平台上集光装置2的转动。
[0037]本实施例中的散光装置3包括灯罩31、设于灯罩31内的凹透镜32和设于凹透镜32外侧的仿生玻璃33，仿生玻璃33与灯罩31连接。光纤21的光纤另一端212和灯罩31内部连通，从光纤21传递过来的太阳光透过凹透镜32和仿生玻璃33向外发散。
[0038]本实施例反射透射型太阳光照明消毒系统的其它结构参见现有技术。
[0039]本实用新型并不局限于上述实施方式，如果对本实用新型的各种改动或变型不脱离本实用新型的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型。
【权利要求】
1.反射透射型太阳光照明消毒系统，其特征是:包括设有载物平台的转动机构、设有光纤的集光装置、与该集光装置通过所述光纤连接的散光装置、用于追踪太阳光的四象限跟踪装置和控制装置，集光装置和四象限跟踪装置设于载物平台上，转动机构和四象限跟踪装置分别连接控制装置。
2.根据权利要求1所述反射透射型太阳光照明消毒系统，其特征是:所述集光装置包括平面反射镜、与该平面反射镜配合的凹面反射镜、与该凹面反射镜配合的第一凸透镜、与该第一凸透镜配合的滤光片、与该滤光片配合的所述光纤，太阳光依次经过平面反射镜、凹面反射镜、第一凸透镜、滤光片和光纤传递到散光装置。
3.根据权利要求2所述反射透射型太阳光照明消毒系统，其特征是:所述集光装置还包括集光支撑柱和光学器件支架；集光支撑柱设于所述载物平台上；所述凹面反射镜、所述第一凸透镜、所述滤光片和所述平面反射镜通过光学器件支架连接集光支撑柱，滤光片和光学器件支架可拆卸连接；所述光纤设于该集光支撑柱内，光纤一端和滤光片配合且光纤另一端连接所述散光装置。
4.根据权利要求1所述反射透射型太阳光照明消毒系统，其特征是:所述四象限跟踪装置包括第二凸透镜、与该第二凸透镜配合的挡光圆柱、与第二凸透镜配合的四象限探测器和与该四象限探测器连接的后级处理板；四象限探测器和后级处理板设于挡光圆柱内；后级处理板连接所述控制装置。
5.根据权利要求1所述反射透射型太阳光照明消毒系统，其特征是:所述转动机构包括底座、设于该底座的水平转动装置、与该水平转动装置连接的支撑平板、设于该支撑平板的竖直转动装置和所述载物平台，所述载物平台设于支撑平板上且连接竖直转动装置；所述控制装置连接水平转动装置和竖直转动装置；水平转动装置通过支撑平板驱动载物平台和竖直转动装置在水平面上转动，竖直转动装置驱动载物平台在竖直面上转动。
6.根据权利要求5所述反射透射型太阳光照明消毒系统，其特征是:所述水平转动装置包括水平步进电机、水平齿轮组和平板支撑柱，水平步进电机设于所述底座，水平步进电机通过水平齿轮组连接平板支撑柱，平板支撑柱一端连接底座且另一端连接所述支撑平板；水平步进电机通过水平齿轮组和平板支撑柱驱动支撑平板在水平面上转动，从而带动所述载物平台和所述竖直转动装置在水平面上转动。
7.根据权利要求5或6所述反射透射型太阳光照明消毒系统，其特征是:所述竖直转动装置包括竖直步进电机和竖直齿轮组；竖直步进电机通过竖直齿轮组连接所述载物平台，从而驱动载物平台在竖直面上转动。
8.根据权利要求7所述反射透射型太阳光照明消毒系统，其特征是:所述支撑平板设有支架，所述载物平台和该支架通过转动杆连接，转动杆的一端连接所述竖直齿轮组。
9.根据权利要求1所述反射透射型太阳光照明消毒系统，其特征是:所述散光装置包括灯罩、设于灯罩内的凹透镜、和设于凹透镜外侧的仿生玻璃，所述光纤和灯罩内部连通。
【文档编号】F21S11/00GK203413534SQ201320496552
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年8月14日 优先权日:2013年8月14日
【发明者】熊志嘉, 洪旭亮, 熊建文 申请人:华南师范大学