智能追光机构的制作方法

本实用新型涉及照明系统领域，特别是一种智能追光机构。

背景技术：

目前很多建筑或房屋都存在背光面的位置，一年四季很难有阳光照入，只能借助电气灯具照明，这样房屋内部就会比较黑暗或阴冷，影响人们的生活居住体验。

而自然光相比电气照明光是一种亮度好、色温理想、显色性强且不闪烁的优质光源。

因此，为了减少电气照明对能源的消耗，也为了获得更优质的照明体验，设计一款能将自然光(日光)引入背光的建筑内的照明系统显得非常有意义。

在自然光照明系统中，日光的汇聚可通过凸透镜实现，日光从室外到室内的传导可通过光导纤维实现，系统的设计难点就在于如何实现透光部件(凸透镜)自动追随日光而改变朝向，始终以正对日光的方向接收日光，达到最大的采光效率。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，而提供一种智能追光机构，它应用于自然光照明系统中，可实现透光部件(凸透镜)自动追随日光而改变朝向，始终以正对日光的方向接收日光，解决了自然光照明系统在工作中难以时刻保持最大的采光效率的问题。

本实用新型的技术方案是：智能追光机构，包括迎光板、支承杆、光照角度监测机构、转向驱动机构及底座；

迎光板上设有多个凸透镜，凸透镜的主光轴方向垂直于迎光板；

支承杆下端固接在底座上，上端通过万向节活动连接在迎光板下端中心区域；

光照角度监测机构设在迎光板上，以实时监测照射在迎光板上的光线的角度是否平行于凸透镜主光轴方向；

转向驱动机构设在底座上，并与迎光板关联，以驱动迎光板转向。

本实用新型进一步的技术方案是：迎光板呈方形，其上设有阵列排布的多个透镜安装孔，所述凸透镜安装在迎光板的透镜安装孔内，每个透镜安装孔内安装有一块凸透镜。

本实用新型再进一步的技术方案是：光照角度监测机构包括安置盒、光敏电阻a和光敏电阻b；安置盒有两组，每组数量为1～2个，两组安置盒分别固定安装在迎光板的两条相对的侧边上，同组安置盒内所有的安置盒排布方向一致，两组安置盒的排布方向相反；安置盒上设有安装孔a和安装孔b，安装孔a和安装孔b均为开口朝上且竖直布置的沉孔，安装孔a上端开口的一侧设有挡光壁段a，安装孔b上端开口的一侧设有挡光壁段b，挡光壁段b在安装孔b上的位置与挡光壁段a在安装孔a上的位置为同一侧；光敏电阻a安装在安装孔a的底部，光敏电阻b安装在安装孔b的底部；当可同时照射到安装孔a底部和安装孔b底部的平行光的角度发生变化时，安装孔a底部的光照强度变化大于安装孔b底部的光照强度变化。

本实用新型更进一步的技术方案是：安置盒的上表面为斜坡面，所述挡光壁段a和挡光壁段b均通过该斜坡面形成。

本实用新型更进一步的技术方案是：转向驱动机构为平面五连杆机构，其包括步进电机a、步进电机b、曲柄a、曲柄b、连杆a和连杆b，步进电机a和步进电机b分别固定安装在底座上，步进电机a和步进电机b分别与曲柄a和曲柄b的前端关联，曲柄a和曲柄b的后端分别与连杆a和连杆b的前端连接，连杆a和连杆b的后端分别通过万向节连接在迎光板同一侧边的两端；步进电机a启动带动曲柄a和连杆a运动，步进电机b启动带动曲柄b和连杆b运动，从而控制迎光板的两个相邻角以支承杆上端的万向节为支点上升或下降。

本实用新型更进一步的技术方案是：其还包括控制器，控制器的信号输入端口分别与光敏电阻a及光敏电阻b电连接，控制器的信号输出端口分别与步进电机a及步进电机b电连接。

本实用新型更进一步的技术方案是：控制器为可编程plc单片机。

1、本实用新型与现有技术相比具有如下优点：智能追光机构应用于智能自然光照明系统中，可实现透光部件(凸透镜)自动追随日光而改变朝向，始终以正对日光的方向接收日光，从而保证了每时每刻均以最大效率接收自然光，并传导至室内。

2、光照角度监测机构可实现两级调节，该功能基于光敏电阻b对迎光板角度变化的敏感性大于光敏电阻a对迎光板角度变化的敏感性而实现，光敏电阻a用于粗调，可实现快速调节迎光板角度至正对日光，光敏电阻a用于精调，可实现精确调节迎光板角度至正对日光。

以下结合图和实施例对本实用新型作进一步描述。

附图说明

图1为本实用新型在一种视角下的结构示意图；

图2为本实用新型在另一视角下的结构示意图；

图3为迎光板调节角度之前的状态示意图；

图4为迎光板调节角度之后的状态示意图；

图5为迎光板的结构示意图；

说明：图1中光导纤维未绘出。

具体实施方式

实施例1：

如图1-2所示，智能追光机构，包括迎光板1、支承杆2、光照角度监测机构3、转向驱动机构、底座5及控制器。

迎光板1呈方形，其上设有阵列排布的多个透镜安装孔，每个透镜安装孔内安装有一块凸透镜11，凸透镜11的主光轴方向垂直于迎光板。

支承杆2下端固接在底座5上，上端通过万向节活动连接在迎光板1下端中心区域。

光照角度监测机构3设在迎光板1上，以实时监测照射在迎光板1上的光线的角度是否平行于凸透镜11主光轴方向。光照角度监测机构3包括安置盒31、光敏电阻a32和光敏电阻b33。安置盒31有两组，每组数量为2个，两组安置盒31分别固定安装在迎光板1的两条相对的侧边上，同组安置盒31内的2个安置盒31排布方向一致，两组安置盒31的排布方向相反(参看图1)。安置盒31上设有安装孔a311和安装孔b312，安装孔a311和安装孔b312均为开口朝上且竖直布置的沉孔，安装孔a311上端开口的一侧设有挡光壁段a3111，安装孔b312上端开口的一侧设有挡光壁段b3121，挡光壁段b3121在安装孔b312上的位置与挡光壁段a3111在安装孔a311上的位置为同一侧。光敏电阻a32安装在安装孔a311的底部，光敏电阻b33安装在安装孔b312的底部。当可同时照射到安装孔a411底部和安装孔b412底部的平行光的角度发生变化时，安装孔a411底部的光照强度变化大于安装孔b412底部的光照强度变化。具体的，(安装孔a411的孔截面积与孔深之比)α＞(安装孔b412的孔截面积与孔深之比)β即可达成上述要求。

转向驱动机构设在底座5上，并与迎光板1关联，以驱动迎光板转向。转向驱动机构为平面五连杆机构，其包括步进电机a41、步进电机b42、曲柄a43、曲柄b44、连杆a45和连杆b46，步进电机a41和步进电机b42分别固定安装在底座5上，步进电机a41和步进电机b42分别与曲柄a43和曲柄b44的前端关联，曲柄a43和曲柄b44的后端分别与连杆a45和连杆b46的前端连接，连杆a45和连杆b46的后端分别通过万向节连接在迎光板1同一侧边的两端。步进电机a41启动带动曲柄a43和连杆a45运动，步进电机b启动带动曲柄b44和连杆b46运动，从而控制迎光板1的两个相邻角以支承杆2上端的万向节为支点上升或下降。

控制器的信号输入端口分别与光敏电阻a32及光敏电阻b33电连接，控制器的信号输出端口分别与步进电机a41及步进电机b42电连接。

优选，安置盒31的上表面为斜坡面，所述挡光壁段a3111和挡光壁段b3121均通过该斜坡面形成。

优选，控制器为可编程plc单片机，型号为mk66fn2m0vlq18主控芯片。

简述为本实用新型的工作原理：参看图3，当太阳光(沙粒填充区域)斜射迎光板1时，位于迎光板1两相对侧边上的安置盒31的安装孔a311内的光敏电阻a32接收到的光量不一致，位于迎光板1两相对侧边上的安置盒31的安装孔b312内的光敏电阻b33接收到的光量也不一致。两个光敏电阻a32和两个光敏电阻b33均将检测数据传递至控制器。

基于光敏电阻b33对迎光板1角度变化的敏感性大于光敏电阻a32对迎光板1角度变化的敏感性(当可同时照射到安装孔a311底部和安装孔b312底部的平行光的角度发生变化时，安装孔a311底部的光照强度变化大于安装孔b312底部的光照强度变化)，控制器则先根据光敏电阻a32的检测数据对迎光板1的角度进行粗调，使在光敏电阻a32的检测精度内，两个光敏电阻a32的检测数据一致，再根据光敏电阻b33的检测数据对迎光板1的角度进行精调，使在光敏电阻b33的检测精度内，两个光敏电阻b33的检测数据一致。

控制器对迎光板1角度的调节通过转向驱动机构实现，在粗调时，通过控制步进电机a41和步进电机b42启动，将接收光量较少的光敏电阻a32所在的迎光板1的一侧边抬高，或将接收光量较多的光敏电阻a32所在的迎光板1的一侧边降低。在精调时，通过控制步进电机a41和步进电机b42启动，将接收光量较少的光敏电阻b33所在的迎光板1的一侧边抬高，或将接收光量较多的光敏电阻b33所在的迎光板1的一侧边降低，最终将迎光板1转向正对日光的方向(参看图4)，此状态下，日光以平行于凸透镜11主光轴的方向射入凸透镜11。