一种智能式ETFE膜太阳能光纤照明装置的制作方法

本实用新型涉及光纤照明及ETFE膜技术领域，特别是一种智能式ETFE膜太阳能光纤照明装置。

背景技术：

ETFE薄膜材料重量小、寿命长、抗拉伸、延展性好，装配系统较同等透明装配体系更简单、轻盈，透光性好，抗紫外线和化学物质侵袭能力强，自洁性好，因此，其被广泛应用于建筑材料。然而，国内几乎没有人把ETFE薄膜材料应用于太阳能光纤照明装置，大多数太阳能光纤照明装置均采用玻璃罩外壳，此类外壳寿命短，透光性能差，且装置较为笨重，阻碍了太阳能光纤照明装置的轻量化发展。同时以往的跟踪聚光装置中由复杂的机械结构组成，反应速度慢，不能做到追光运动反应更快更迅速灵敏精确。太阳能光纤照明装置还需要解决的问题是如何使得聚光机构能够对阳光入射角进行跟踪，以及如何获得最优的聚光效果。。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术的不足，提供一种智能式ETFE膜太阳能光纤照明装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种智能式ETFE膜太阳能光纤照明装置，包括单片机、ETFE球形罩、外支撑筒座、跟踪聚光机构和方向控制机构，

所述ETFE球形罩安装在外支撑筒座上；

所述跟踪聚光机构安装在外支撑筒座中，跟踪聚光机构包括内支撑筒座、半球形支座、跟踪传感器、聚光头，半球形支座安装在内支撑筒座上，多个聚光头布装在半球形支座上，跟踪传感器安装在聚光头中；

所述方向控制机构包括第一电机、第二电机、第一主动齿轮、第二主动齿轮、第一传动转轴、第二传动转轴、第一锥形辊子、第二锥形辊子、第三锥形辊子、第四锥形辊子、第一传动齿轮、第二传动齿轮、第三传动齿、第四传动齿轮、第五传动齿轮、第六传动齿轮、第七传动齿轮、第八传动齿轮和结点支撑件；

第一锥形辊子通过转动副一连接在结点支撑件上，

第二锥形辊子通过转动副二连接在结点支撑件上，

第三锥形辊子通过转动副三连接在结点支撑件上，

第四锥形辊子通过转动副四连接在结点支撑件上，

第一锥形辊子和第三锥形辊子同轴，第二锥形辊子和第四锥形辊子同轴，

第一锥形辊子、第二锥形辊子、第三锥形辊子和第四锥形辊子均与半球形支座的球面贴合接触；

第一传动齿轮安装在第一锥形辊子的大径端，

第二传动齿轮安装在第二锥形辊子的大径端，

第三传动齿轮安装在第三锥形辊子的大径端，

第四传动齿轮安装在第四锥形辊子的大径端，

第五传动齿轮和第六传动齿轮分别安装在第一传动转轴两端，

第七传动齿轮和第八传动齿轮分别安装在第二传动转轴两端，

第一传动齿轮与第五传动齿轮啮合，

第二传动齿轮与第七传动齿轮啮合，

第三传动齿轮与第六传动齿轮啮合，

第四传动齿轮与第八传动齿轮啮合，

第一主动齿轮安装在第一电机的输出轴上，第一主动齿轮与第一传动齿轮啮合，

第二主动齿轮安装在第二电机的输出轴上，第二主动齿轮与第二传动齿轮啮合；

第一电机、第二电机以及跟踪传感器均与单片机连接。

所述ETFE球形罩是正六边形和正五边形的ETFE薄膜材料拼块胶合在一起形成的球形罩。

所述聚光头包括聚光头座、增强聚光透镜和菲涅尔镜片，增强聚光透镜设于菲涅尔镜片的下方。

与现有技术相比较，本实用新型具备的有益效果：

将ETFE薄膜材料应用于太阳能光纤照明装置的透光外壳，减轻了太阳能光纤照明装置的自重，使其向轻量化方向发展。ETFE薄膜材料的自洁性提高了太阳能光纤照明装置的透光率，减少了照明光源的光能损耗。将跟踪传感器与ETFE薄膜材料配合使用，进一步提高了太阳能光纤照明装置对太阳能的利用率，减少光能损耗。聚光头中设有增强聚光透镜和菲涅尔镜片，增强聚光透镜起到了使透过菲涅尔镜片的光线汇聚增强的作用。跟踪传感器与方向控制机构相结合达到智能化的作用效果，使智能式ETFE膜太阳能光纤照明装置收集光线的效能达到最优化。改进了传统太阳能光纤照明装置的追踪控制机构的运动机械结构，使其追光运动反应更快更迅速灵敏精确。在传统的太阳能光纤照明装置中，只是单纯使用菲涅尔镜片对光线进行一次汇聚或调整成平行光，然而实践证明，菲涅尔透镜的单次聚光效能并不高，因此设置增强聚光透镜对光的汇聚过程进行优化，提高光的利用率。单片机根据跟踪传感器的信号计算分析优化设计出最佳运动轨迹输出电机转动指令，使转向锥形辊子带动半球形支座运动，达到保证镜片始终面向光线强度最大的方向的目的。以往的跟踪聚光装置中追光运动方式单一，不智能，不会根据光线的变化对运动轨迹进行优化设计以达到迅速高效。半球形支座表面相对光滑，而转向锥形辊子表面相对粗糙，且具有一定粘性。锥形辊子始终与半球形支座相互贴合。半球形支座以自身重量压紧在控制机构上，当锥形辊子在电机的带动下转动时，由于锥形辊子与半球形支座的表面之间存在摩擦力，半球形支座也会跟着做相对运动，将复杂的机械结构运动简化成半球与锥形辊子的简单滚动。制成正六边形可以保证连接的紧密型和贴合性，同时，单个正六边形具有互换性，是的装置的保养与维修更加方便，降低维修成本。

附图说明

图1为本实用新型所述的智能式ETFE膜太阳能光纤照明装置的整体结构示意图。

图2为本实用新型所述的智能式ETFE膜太阳能光纤照明装置的跟踪聚光机构的结构示意图。

图3为本实用新型所述的智能式ETFE膜太阳能光纤照明装置的方向控制机构的结构示意图。

图4为本实用新型所述的智能式ETFE膜太阳能光纤照明装置的聚光头的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例对本实用新型的技术方案作进一步阐述。

实施例1

一种智能式ETFE膜太阳能光纤照明装置，包括单片机、ETFE球形罩1、外支撑筒座3、跟踪聚光机构和方向控制机构，

所述ETFE球形罩1安装在外支撑筒座3上；

所述跟踪聚光机构安装在外支撑筒座3中，跟踪聚光机构包括内支撑筒座7、半球形支座6、跟踪传感器8、聚光头9，半球形支座6安装在内支撑筒座7上，多个聚光头9布装在半球形支座6上，跟踪传感器8安装在聚光头9中；

所述方向控制机构包括第一电机31、第二电机32、第一主动齿轮51、第二主动齿轮52、第一传动转轴41、第二传动转轴42、第一锥形辊子21、第二锥形辊子22、第三锥形辊子23、第四锥形辊子24、第一传动齿轮11、第二传动齿轮12、第三传动齿13、第四传动齿轮14、第五传动齿轮15、第六传动齿轮16、第七传动齿轮17、第八传动齿轮18和结点支撑件43；

第一锥形辊子21通过转动副一连接在结点支撑件43上，

第二锥形辊子22通过转动副二连接在结点支撑件43上，

第三锥形辊子23通过转动副三连接在结点支撑件43上，

第四锥形辊子24通过转动副四连接在结点支撑件43上，

第一锥形辊子21和第三锥形辊子23同轴，第二锥形辊子22和第四锥形辊子24同轴，

第一锥形辊子21、第二锥形辊子22、第三锥形辊子23和第四锥形辊子24均与半球形支座6的球面贴合接触；

第一传动齿轮11安装在第一锥形辊子21的大径端，

第二传动齿轮12安装在第二锥形辊子22的大径端，

第三传动齿轮13安装在第三锥形辊子23的大径端，

第四传动齿轮14安装在第四锥形辊子24的大径端，

第五传动齿轮15和第六传动齿轮16分别安装在第一传动转轴41两端，

第七传动齿轮17和第八传动齿轮18分别安装在第二传动转轴42两端，

第一传动齿轮11与第五传动齿轮15啮合，

第二传动齿轮12与第七传动齿轮17啮合，

第三传动齿轮13与第六传动齿轮16啮合，

第四传动齿轮14与第八传动齿轮18啮合，

第一主动齿轮51安装在第一电机31的输出轴上，第一主动齿轮51与第一传动齿轮11啮合，

第二主动齿轮52安装在第二电机32的输出轴上，第二主动齿轮52与第二传动齿轮12啮合；

第一电机31、第二电机32以及跟踪传感器8均与单片机连接。

所述ETFE球形罩1是正六边形和正五边形的ETFE薄膜材料拼块胶合在一起形成的球形罩。

所述聚光头9包括聚光头座33、增强聚光透镜35和菲涅尔镜片34，增强聚光透镜34设于菲涅尔镜片35的下方。

工作原理：

聚光头安装在半球形支座上，可随半球形支座转动，把光线调整成平行光或聚光。而增强聚光透镜起到了使透过菲涅尔镜片的光线二次汇聚增强的作用。菲涅尔镜片两侧安装有跟踪传感器，可向电机控制中心发送感光信息，电机控制中心接收处理运算后转化为电机的运动数据最终触发追光运动。即具有自动识别光线强度的功能，用于调整菲涅尔镜片的位置，保证镜片始终面向光线强度最大的方向，从而取得良好的聚光效果。改进了传统太阳能光纤照明装置的运动机械结构，使其追光运动反应更快更迅速灵敏。半球形支座安装在内支撑筒座上，锥形辊子始终与半球形支座相互贴合。半球形支座以自身重量压紧在控制机构上，当锥形辊子在电机的带动下转动时，由于锥形辊子与半球形支座的表面之间存在摩擦力，半球形支座也会跟着做相对运动，进而达到跟踪聚光装置能够追踪光线的能力。在跟踪传感器对位置和角度的实时感应并传递数据给电机的控制计算机下，所以能达到各个角度的精确控制。转向锥形辊子的动力来自于电机，电机输出动力，减速齿轮带动同步轴转动，使俩对向转向锥形辊子协同转动。

四个锥形转向锥形辊子两两相对，并成十字交叉连接，交接处为万向结点。转向锥形辊子绕x轴旋转，可带动半球形支座在yz平面内转动；转向锥形辊子绕y轴旋转，传动杆带动半球形支座在xz平面内转动。两转动综合，即可实现半球形支座的追光运动。装置的追光运动由电机提供动力，电机输出齿轮与减速齿轮相啮合，减速齿轮又与同步轴齿轮相啮合。电机齿轮转动时，动力首先传到减速齿轮上，带动一边的转向锥形辊子转动，减速齿轮转动的同时带动同步轴齿轮转动，同步轴随即转动，动力由同步轴传导到对向转向锥形辊子的传动齿轮上带动对向的转向锥形辊子转动，即实现了对向转向锥形辊子是协同工作的。