专利名称：自动同步太阳运动的向日太阳能灶的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能的自动跟踪及能量传输装置，特别是一种全自动同步太阳运动的向日太阳能灶。属机械领域。
背景技术：
目前生活中使用的各种炉灶大都是以电能、煤炭、石油天然气等作为热源，这些能源都是不可再生资源，随着这些能源的日渐枯竭，人们的生活都将会受到不同程度的影响，寻求可再生能源迫在眉睫。目前的现有技术中，太阳能作为一种可持续使用的资源，已经越来越广泛的被应用到人们的生活中。太阳能灶就是人们生活中采用的一种利用太阳能的能源装置，具有清洁、无污染的独特优势。
由于地球围绕太阳公转和地球的自转，同一地点太阳光线照射的时间、方向和角度都是不断变化的。一是起落时间在发生不断变化，夏天升起早降落晚，冬天升起晚降落早；二是太阳光线在不断偏转以北半球的中国为例，在一天中，太阳刚升起时，太阳光线从东偏北方向升起，然后太阳光线逐渐向东偏，越过正东方偏向南，下午越过正南方偏向西，直至降落；四是太阳光线与地平线的夹角也是逐渐变化的在一天中，太阳刚升起时与地平线的夹角为0°，中午升到天空正中时夹角最大，降落时与地平线的夹角又为0°。
如以成都市为例，一是太阳升起、降落时间、照射时间不断变化夏至为一年中太阳升起的时间最早，降落的最晚，夏至时，太阳5:26升起照射到地面，在夏至这一天太阳照射的时间约为15小时1分。过夏至后至冬至的180天中，每天太阳升起的时间逐渐延后、降落时间逐渐提前、照射时间逐渐缩短。冬至为一年中太阳升起的时间最晚，降落的最早，到冬至时，太阳8:13才升起照射到地面，冬至这一天，太阳照射的时间约为9小时20分。过冬至后至夏至的180天中，每天太阳升起的时间又逐渐提前、降落时间逐渐延后、照射时间逐渐延长。经测量，一年中，冬至到夏至期间，每天照射时间延长约1.84分钟；夏至到冬至期间，每天照射时间缩短约1.84分钟。二是在一年中太阳升起时的入射方向不断变化夏至为一年中太阳升起方向最偏北的时间，夏至时，太阳从东偏北40度左右的方向照射到地面，以后入射方向逐步向东偏；冬至为一年中太阳升起方向最偏东的时间，到冬至时，太阳就从东偏北5°左右的方向照射到地面，以后太阳光线入射方向又逐渐偏向北，到夏至时，太阳又从东偏北40度左右的方向照射到地面。经测量，太阳光升起时的入射方向每天变化约0.19°；三是太阳光线在每天的不同时刻照射方向都是变化的，且都是从东经南向西偏转，经测量，太阳光线照射方向每小时变化的速度约为15°；四是太阳光线的照射仰角在一天中是在不断发生变化。如成都市2009年6月21日夏至时，太阳刚升起时与地平线的夹角为0°，中午升到天空正中时仰角最大达到83.5°，下午降落时与地平线的夹角又为0°，经测量，夏至时太阳光线仰角变化速度平均为5.39分钟/度，冬至时太阳光线仰角变化速度平均为7.75分钟/度。因此，由于太阳运转，东升西落，太阳光线不停偏转，仰角时时发生变化，而太阳灶的凹面或热水器的采光面位置是相对固定的，因此，以采集太阳能量为主要利用方式的太阳灶在使用中也存在一些问题。一是只有当太阳光线直射到太阳灶的凹面或热水器的采光面时，其能效才是最高，而太阳灶的凹面或热水器的采光面位置是相对固定的，当照射到太阳灶凹面或热水器采光面的光线逐渐偏转时，接收太阳照射的面积逐渐减少，采集的太阳能量逐渐减少，光线照不到时根本就采集不到太阳光能量。二是太阳光线逐渐偏转和仰角发生变化后，太阳灶的聚光点相应发生变化，不能照射到受热物体上，影响太阳能的利用效率，同时，聚光点偏转有可能照射到灶的其它结构上，烧坏太阳灶的其它组成部分。三是有时乌云遮挡太阳或太阳光不足时，正在煮饭、炒菜时，就只有停下来等太阳出来或换成其它炊具，造成不方便。四是有时煮饭、炖菜时，忘记了时间，有时可能煮焦食物，造成浪费。
为此，为适应太阳的运动，需要从偏转和仰角两个方向，随时调整太阳灶凹面采光面，才能确保太阳能的利用效果。据测定，一般家庭用太阳灶煮一顿饭要调整6-7次太阳灶凹面采光面，烧一壶水要调整3-4次。多次的人力操作不但费时费力，不熟悉操作的人和妇女、儿童更难以准确对准焦距，而且影响煮饭、烧水速度，容易打翻灶具和打翻食物，特别是经常人力操作还容易损坏太阳能灶具的配件，影响灶具使用寿命。另外，现有技术中聚光板与灶体的相对位置恒定，无法调整聚光面积和受热强度，这也给实际生活中做饭、炒菜、煮牛奶、烧水等不同情况需要不同的温度不相适应。2008.02.27，中国专利局公开了一种名为“重物跟踪全自动太阳能灶”的实用新型专利(公告号CN201028840)，它包括主灶体、跟踪系统，主灶体包括底坐、设置在底坐上的主支架、设置在主支架上的凹型反光镜；所述跟踪系统包括驱动轮、传动皮带、滑轮、重物体、存气筒、设置在存气筒上的排气阀，存气筒的一侧设有四季刻度尺，滑轮固定在四季刻度尺上；在主支架上套有驱动轮，存气筒上设置有重物体，驱动轮通过传动皮带、滑轮与重物体相连。2008.12.31，中国专利局公开了一种名为“简易太阳能灶”的实用新型专利(公告号CN201173603)，其结构包括太阳能罩，太阳能罩的底部与下托环固定安装在一起，下托环的通过下调节支架和下固定支架与底座连接在一起；太阳能罩的上表面固定上调节支架和上固定支架，上调节支架和上固定支架的顶部与上托环安装在一起。上述专利中前者可实现太阳灶活动以更有效的收集太阳光能的效果，但结构复杂，成本高且使用不便；后者结构简单、使用方便，但仍需人力操作，未能解决太阳灶位置固定难以有效收集太阳能，且都不能调整聚光面积和受热强度。同时，当乌云遮挡太阳或太阳光不足时，正在煮饭、炒菜时，就只有停下来等太阳出来或换成其它炊具，造成不方便。在忘记时间的情况下，超时烹饪可能煮焦食物造成浪费等，不适宜推广应用。
发明内容
为解决现有技术中的上述不足，本发明提供一种自动同步太阳运动的向日太阳能灶，本发明能按照太阳光线偏转和仰角变化情况，自动调整太阳能灶偏转和俯仰角度，跟随太阳转动，始终保持太阳能灶的集光装置正对太阳，灶体始终位于太阳灶的焦点位置，实现最长时间、最大程度的收集太阳能。同时，当乌云遮挡太阳或太阳光不足时，利用蓄电池的电能继续进行烹饪或加热，不至中断烹饪，并在煮饭、炖菜超时时，自动偏转，防止煮焦食物，造成浪费。
为实现上述技术效果，本发明采用如下技术方案 一种自动同步太阳运动的向日太阳能灶，包括集光器和位于集光器焦点处与集光器相适配的灶体，其特征在于所述集光器通过其底部的俯仰调节杆和支撑杆设置于转盘上，灶体通过灶架设于转盘上，所述俯仰调节杆和转盘上分别设置步进电机进行俯仰、偏转等自动调节；所述转盘上设置程序控制器，并与蓄电池和太阳能光电转换器连接。
所述转盘上设有偏转自动调节装置，所述偏转自动调节的装置由步进电机控制的齿轮与转盘上的内齿轮构成，该齿轮与设于转盘上的内齿轮相匹配。
所述支撑杆顶端设于集光器底部的俯仰滑槽内，俯仰调节杆与支撑杆之间呈“品”字形设置。
所述俯仰调节杆上设有手动微调的高度微调装置和利用步进电机进行俯仰自动调节的步进伸缩装置。
步进伸缩装置由通过步进电机控制其伸缩频率及幅度的两段活动连接的伸缩杆构成。
俯仰调节杆上的高度微调装置为内壁设有螺纹的管状物，两段俯仰调节杆通过高度微调装置螺纹连接，并由一个带摇柄的齿轮控制，可通过摇动齿轮，手动微调俯仰调节杆的高度，适合太阳灶在不同经纬度和海拔高差时，进行俯仰微调。包括当自动调节装置发生故障时，亦可进行手动调整。
所述灶架上设有手动微调装置和偏转控制器。
所述高度微调装置为内壁设有螺纹的管状物，两段灶架通过高度微调装置螺纹连接，并由带摇柄的齿轮控制。
所述转盘上还设有偏转手动调节器。转盘上的手动偏转微调装置为一带摇柄的齿轮，与转盘上的内齿轮相连接，适合太阳灶在不同经纬度和海拔高差时，进行偏转微调。包括当自动调节装置发生故障时，亦可进行手动调整。
所述转盘底部还可以设置滚轮，以方便灶体移动。
转盘上的偏转自动调节的装置为一带步进电机控制的齿轮，并与转盘上的内齿轮相连接。通过步进电机控制齿轮的转速调整灶体的偏转速度，以与太阳光线的偏转速度一致。
所述灶架上的手动微调装置为一带摇柄的齿轮，通过摇动齿轮调整灶架的高度，以调整聚光面积和受热强度，以适应实际生活中做饭、炒菜、煮牛奶、烧水等不同情况需要不同温度的要求。灶架顶部设有超时自动偏转电机，当烹饪或加热时间超过设定的时间时，电机带动灶架臂转动，将灶移出到太阳灶的焦点外，防止食物过熟或煮焦。
所述电源可采用太阳能蓄电池或外接电源。当乌云遮挡太阳或太阳光不足时，可接通电源，利用电阻丝或红外线等方式，继续进行烹饪或加热。
根据当地的日照情况，将俯仰调节杆上的步进伸缩装置中伸缩杆设置为均匀长度的步进单元，固定时长步进一格，伸缩杆伸至最大长度时，俯仰调节杆高度与集光器的支架相等，集光器处于水平位置状态，与日中时分太阳位置对应。伸缩杆伸至最大长度后步进电机控制其逐步缩回，到太阳降落时伸缩杆缩至最短长度，每天如此往复循环伸缩。同理，转盘也由步进电机控制，在固定时长后偏转一齿。程序控制器设定转盘偏转及集光器俯仰的幅度及频率，并与步进电机相一致，自动进行升降幅度和偏转方向调节，以使得集光器始终正对太阳，灶体始终位于集光器的焦点处。
下面以成都市日照为例说明本发明的工作原理。以成都市2009年6月21日(夏至)为例，太阳5:26就从东偏北40°左右的方向照射到地面，太阳光自东经南向西，每小时的偏转变化角度平均为15°，降落时间20:27，太阳刚升起时与地平线的夹角为0°，中午升到天空正中时仰角最大达到83.5°，下午降落时与地平线的夹角又为0°，太阳光线仰角变化率平均为5.39分钟/度。针对太阳光线的偏转规律，将转盘的内齿轮设置为360个单元，每单元为1度，早上太阳灶就从正对太阳升起的东偏北40°方向开始偏转，步进电机控制齿轮的转速，每4分钟偏转一个单元，即每小时偏转15个单元即15°，刚好与太阳光每小时的偏转变化角度一致，至20:27日落时停止偏转，从而就能使得集光器始终正对太阳。同时，针对日照的仰角变化规律，在俯仰调节杆上的步进伸缩装置中，将伸缩杆设置为90个小格的步进单元(以让集光器仰角抬升1度为标准设置小格间隔，90度即太阳正午最大仰角接近90度)，通过步进或缩短一格，调节伸缩杆的长度进而控制集光器仰角上午步进电机控制伸缩杆使其逐步缩短，每5.39分钟缩短一格，让集光器仰角每5.39分钟抬升1度，使集光器仰角逐步抬升，至正午时伸缩杆缩至最短长度时，集光器处于与地面成83.5°的位置状态，与成都市日中时分太阳仰角位置对应，下午步进电机又控制伸缩杆使其逐步延长，至日落时伸缩杆延长至最高，集光器处于与地面成0°的位置状态。以此为例，将太阳每天的升降和偏转等相关数据设置在程序控制器内后，就能由程序控制器控制步进电机，每天如此往复循环，自动进行太阳灶集光器升降幅度和偏转方向自动调节了。
表1为主要季节太阳升降时间和俯仰角度变化表(以成都地区为例)。
表2为设置于程序控制器内的太阳灶偏转和集光器俯仰控制数据表。
本发明的有益效果表现在如下几个方面 1、集光器以及支架都设置在受步进电机控制其偏转的转盘上，转盘的偏转改变集光器方向，保证集光器随着太阳偏转都始终面对太阳光； 2、集光器与支架之间设置集光器俯仰调节机构，调节集光器俯仰程度，保证从日出到日落集光器都正面迎接太阳光，保证集光器随着太阳升降都始终面对太阳光； 3、灶体支架上设有可调节灶体支架长度的伸缩杆，可方便调节太阳能灶的灶具支架高度，改变加热物的聚光面积和受热强度，满足做饭、炒菜、煮牛奶、烧水等不同情况对不同温度的需要； 4、集光器俯仰调节和偏转自动调节机构结构简单，由程序控制器自动进行升降幅度和偏转自动调节，并可进行手动微调，操作方便，方便妇女、儿童等操作，减少人工反复调整灶体支架造成的灶体支架损坏和打翻灶具及食物。并延长太阳灶使用时间。
5、当乌云遮挡太阳或太阳光不足时，利用蓄电池的电能继续进行烹饪或加热，不至中断烹饪。
6、程序控制器预先设定转盘的偏转幅度和频率，以及集光器底部的俯仰调节杆伸缩幅度及频率，保证集光器正对太阳，灶体始终位于集光器的焦点位置，整个运行过程自动完成。
7、灶架上设置超时自动偏转电机，当烹饪或加热时间超过设定的时间时，电机带动灶架臂转动，将灶移出到太阳灶的焦点外，防止食物过熟或煮焦及损伤灶体。
8、本发明由于采用上述结构，可准确地跟踪太阳，最大限度地接收阳光；本发明的太阳能灶和现有技术相比，具有设计合理、操作简单、易于加工、体积小、使用方便、节能环保等特点。
9、本发明由于采用上述结构，可准确地跟踪太阳，最大限度地接收阳光，和现有技术相比，具有对太阳能利用率高，设计合理、结构简单、易于加工、体积小、操作简单，使用方便、功能齐全、节能环保、使用寿命长等特点，适于推广应用。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的电路图。
图3为以东西方向表示太阳光入射方向示意图(以成都市为例)。
图4为以360°圆表示太阳入射方向示意图(以成都市为例)。
图5为夏至太阳仰射角度变化图(以成都地区为例)。
图6为冬至太阳仰射角度变化图(以成都地区为例)。
其中1-转盘、2-集光器、3-灶体、4-俯仰调节杆、5-支撑杆、6-滑槽、7-步进伸缩装置、8-高度微调装置、9-灶架、10-偏转控制器、11-手动微调装置、12-偏转手动调节器、13-程序控制器、14-蓄电池、15-光电转换器、16-滚轮。
具体实施例方式 实施例1 一种自动同步太阳运动的向日太阳能灶，包括集光器2和位于集光器2焦点处并与集光器2相适配的灶体3，所述集光器2通过底部的俯仰调节杆4和两个支撑杆5设置于转盘1上，同时灶体3通过灶架9设于转盘1上，所述俯仰调节杆4和转盘1上分别设置步进电机以进行俯仰和偏转的自动调节。转盘1上设置程序控制器13，并与蓄电池14和太阳能光电转换器15连接。所述转盘1上设有偏转自动调节装置，由步进电机控制的齿轮与转盘1上的内齿轮构成，该齿轮与设于转盘1上的内齿轮相匹配。支撑杆5的顶端设于集光器2底部的俯仰滑槽6内，俯仰调节杆4与支撑杆5之间呈“品”字形设置。俯仰调节杆4上设有手动微调的高度微调装置8和利用步进电机进行俯仰自动调节的步进伸缩装置7。其中步进伸缩装置7由通过步进电机控制其伸缩频率及幅度的两段活动连接的伸缩杆构成。高度微调装置8为内壁设有螺纹的管状物，两段俯仰调节杆4通过高度微调装置8螺纹连接，并由一个带摇柄的齿轮控制，可通过摇动齿轮，手动微调俯仰调节杆4的高度，以适应太阳灶在不同经纬度和海拔高差时，进行俯仰微调，当自动调节装置发生故障时，亦可进行手动调整。另外，灶架9上设有手动微调装置11和偏转控制器10。所述手动微调装置11为内壁设有螺纹的管状物，两段灶架9通过高度微调装置11螺纹连接，并由带摇柄的齿轮控制。转盘1上还设有偏转手动调节器12。手动偏转微调装置12为一带摇柄的齿轮，与转盘1上的内齿轮相连接，以适应太阳灶在不同经纬度和海拔高差时，进行偏转微调，当自动调节装置发生故障时，亦可进行手动调整。转盘1上的偏转自动调节装置为一带步进电机控制的齿轮，并与转盘1上的内齿轮相连接。通过步进电机控制齿轮的转速调整灶体的偏转速度，以与太阳光线的偏转速度一致。灶架9上的手动微调装置11为一带摇柄的齿轮，通过摇动齿轮调整灶架9的高度。灶架9的顶部设有超时自动偏转的偏转控制器10，当烹饪或加热时间超过设定的时间时，偏转控制器10带动灶架9转动，将灶体3移出到集光器2的焦点外，防止食物过熟或煮焦。阳光充足的时候，太阳能光电转换器15将光能转化为电能提供给步进电机以控制转盘1和俯仰调节杆4的步进作业，同时将光能转化为电能储存到蓄电池14中备用。当乌云遮挡太阳或太阳光不足时，可以使用蓄电池14中蓄积的电能继续进行烹饪或加热。其中步进电机对俯仰调节杆4的升降幅度和偏转自动调节装置的偏转速度都根据当地日照情况设置，并设置在程序控制器13内，由与程序控制器13相一致的步进电机控制俯仰调节杆4和转盘5自动进行升降幅度和偏转自动调节，以使得集光器2始终正对太阳，灶体9始终位于集光器2的焦点处。根据当地的日照情况，将俯仰调节杆4上的步进伸缩装置7中伸缩杆设置为均匀长度的步进单元，固定时长步进一格，伸缩杆伸至最大长度时，俯仰调节杆4的高度与集光器2的支架相等，集光器2处于水平位置状态，与日中时分太阳位置对应。伸缩杆伸至最大长度后步进电机控制其逐步缩回，到太阳降落时伸缩杆缩至最短长度，每天如此往复循环伸缩。将转盘1的偏转设置为288个单元，每单元1.4度，每5分钟步进偏转一个单元，一天24小时刚好完成一个偏转周期。该装置能按照太阳光线偏转和仰角变化情况，自动调整太阳能灶的偏转和俯仰角度，跟随太阳转动，始终保持太阳能灶的集光器2正对太阳，灶体3始终位于焦点位置，实现最长时间、最大程度的收集太阳能。
实施例2 一种自动同步太阳运动的向日太阳能灶，包括集光器2和位于集光器2的焦点处并与集光器2相适配的灶体3，所述集光器2通过其底部的俯仰调节杆4和支撑杆5设置于转盘1上，同时灶体3通过灶架9设于转盘1上，所述俯仰调节杆4和转盘1上分别设置步进电机进行俯仰、偏转自动调节；所述转盘1上设置程序控制器13，并与蓄电池14和太阳能光电转换器15连接。所述转盘1上设有偏转自动调节装置，由步进电机控制的齿轮与转盘1上的内齿轮构成，该齿轮与设于转盘1上的内齿轮相匹配。支撑杆5的顶端设于集光器2底部的俯仰滑槽6内，俯仰调节杆4与支撑杆5之间呈“品”字形设置。俯仰调节杆4上设有手动微调的高度微调装置8和利用步进电机进行俯仰自动调节的步进伸缩装置7。其中步进伸缩装置7由通过步进电机控制其伸缩频率及幅度的两段活动连接的伸缩杆构成。高度微调装置8为内壁设有螺纹的管状物，两段俯仰调节杆4通过高度微调装置8螺纹连接，并由一个带摇柄的齿轮控制，可通过摇动齿轮，手动微调俯仰调节杆4的高度，以适应太阳灶在不同经纬度和海拔高差时，进行俯仰微调。包括当自动调节装置发生故障时，亦可进行手动调整。另外，灶架9上设有手动微调装置11和偏转控制器10。所述手动微调装置11为内壁设有螺纹的管状物，两段灶架9通过高度微调装置11螺纹连接，并由带摇柄的齿轮控制。转盘1上还设有偏转手动调节器12，由步进电机控制的齿轮与转盘1上的内齿轮构成，该齿轮与设于转盘1上的内齿轮相匹配，适合太阳灶在不同经纬度和海拔高差时，进行偏转微调，包括当自动调节装置发生故障时，亦可进行手动调整。为方便灶体3移动，在转盘1的底部设置有滚轮16。转盘1上的偏转自动调节装置12为一带步进电机控制的齿轮，并与转盘上的内齿轮相连接。通过步进电机控制齿轮的转速调整集光器2和灶体3的偏转速度，以与太阳光线的偏转速度一致。灶架9上的手动微调装置11为一带摇柄的齿轮，通过摇动齿轮调整灶架9的高度。灶架9上还设有一个实现超时自动偏转的偏转控制器10，当烹饪或加热时间超过设定的时间时，偏转控制器10带动灶架9转动，将灶体3移出集光器2的焦点外，防止食物过熟或煮焦。阳光充足的时候，太阳能光电转换器15将光能转化为电能提供给步进电机以控制转盘1和俯仰调节杆4的步进作业，同时将光能转化为电能储存到蓄电池14中备用。当乌云遮挡太阳或太阳光不足时，可以使用蓄电池14中蓄积的电能继续进行烹饪或加热。其中步进电机对俯仰调节杆4的升降幅度和对偏转自动调节装置的偏转速度都根据当地日照情况设置，并设置在程序控制器13内，由执行程序控制器内程序的步进电机对俯仰调节杆4和转盘1自动进行升降幅度和偏转自动调节，以使得集光器2始终正对太阳，灶体3始终位于集光器2的焦点处。为方便调节灶体3相对于集光器2的位置，可通过手动微调装置11适当微量调节灶体3相对于集光器2焦点的位置，方便调节太阳能灶的灶体3的位置，改变加热物的聚光面积和受热强度，满足做饭、炒菜、煮牛奶、烧水等不同情况对不同温度的需要。针对日照的仰角变化规律，将俯仰调节杆4上的步进伸缩装置7中伸缩杆设置为均匀长度的步进单元，固定时长步进一格，伸缩杆伸至最大长度时，俯仰调节杆4的高度与集光器2的支架相等，集光器2处于水平位置状态，与日中时分太阳位置对应。伸缩杆伸至最大长度后步进电机控制其逐步缩回，到太阳降落时伸缩杆缩至最短长度，每天如此往复循环伸缩。例如，以成都市2009年6月21日(夏至)为例，太阳5:26就从东偏北40°左右的方向照射到地面，太阳光自东经南向西，每小时的偏转变化角度平均为15°，降落时间20:27，太阳刚升起时与地平线的夹角为0°，中午升到天空正中时仰角最大达到83.5°，下午降落时与地平线的夹角又为0°，太阳光线仰角变化率平均为5.39分钟/度。针对太阳光线的偏转规律，将转盘的内齿轮设置为360个单元，每单元为1度，早上太阳灶就从正对太阳升起的东偏北40°方向开始偏转，步进电机控制齿轮的转速，每4分钟偏转一个单元，即每小时偏转15个单元即15°，刚好与太阳光每小时的偏转变化角度一致，至20:27日落时停止偏转，从而就能使得集光器2始终正对太阳。同时，针对日照的仰角变化规律，在俯仰调节杆4上的步进伸缩装置7中，将伸缩杆设置为90个小格的步进单元(以让集光器仰角抬升1度为标准设置小格间隔)，通过固定时长步进或缩短一格，调节伸缩杆的长度进而控制集光器2的仰角上午步进电机控制伸缩杆使其逐步缩短，每5.39分钟缩短一格，让集光器2仰角抬升1度，通过集光器2的仰角逐步抬升，至正午时伸缩杆缩至最短长度时，集光器2处于与地面83.5°的位置状态，与日中时分太阳位置对应，下午步进电机又控制伸缩杆使其逐步延长，至日落时伸缩杆延长至最高，集光器2处于与地面成0°的位置状态。每天如此往复循环伸缩。将太阳每天的升降和偏转等相关数据设置在程序控制器13内后，就能由程序控制器通过步进电机实现自动进行太阳灶集光器升降幅度和偏转自动调节了。
实施例3 一种自动同步太阳运动的向日太阳能灶，包括集光器2和位于集光器2的焦点处并与集光器2相适配的灶体3，所述集光器2通过其底部的俯仰调节杆4和两个支撑杆5设置于转盘1上，同时灶体3通过灶架9也设于同一转盘1上，所述俯仰调节杆4和转盘2上分别设置步进电机以进行俯仰、偏转等自动调节；所述转盘1上设置程序控制器13，并与蓄电池14和太阳能光电转换器15连接。所述转盘1上设有偏转自动调节装置，所述转盘1上设有偏转自动调节装置，由步进电机控制的齿轮与转盘1上的内齿轮构成，该齿轮与设于转盘1上的内齿轮相匹配。支撑杆5的顶端设于集光器2底部的俯仰滑槽6内，俯仰调节杆4与支撑杆5之间呈“品”字形设置。俯仰调节杆4上设有手动微调的高度微调装置8和利用步进电机进行俯仰自动调节的步进伸缩装置7。其中步进伸缩装置7由通过步进电机控制其伸缩频率及幅度的两段活动连接的伸缩杆构成。高度微调装置8为内壁设有螺纹的管状物，两段俯仰调节杆4通过高度微调装置8螺纹连接，并由一个带摇柄的齿轮控制，可通过摇动齿轮，手动微调俯仰调节杆4的高度，以适应太阳灶在不同经纬度和海拔高差时，进行俯仰微调，包括当自动调节装置发生故障时进行手动调整。另外，灶架9上设有手动微调装置11和偏转控制器10。所述手动微调装置11为内壁设有螺纹的管状物，两段灶架9通过手动微调装置11螺纹连接，并由带摇柄的齿轮控制。在转盘1上还设有偏转手动调节器12，手动偏转微调装置为一带摇柄的齿轮，与转盘1上的内齿轮相连接，适应太阳灶在不同经纬度和海拔高差时，进行偏转微调，包括当自动调节装置发生故障时，亦可进行手动调整。为方便灶体3的移动，在转盘1的底部设置有滚轮16。转盘1上的偏转自动调节的装置由步进电机控制的齿轮与转盘1上的内齿轮构成，该齿轮与设于转盘1上的内齿轮相匹配，转盘上的内齿轮相连接。通过步进电机控制齿轮的转速调整灶体3和集光器2的偏转速度，以与太阳光线的偏转速度一致。灶架9上的手动微调装置11为一带摇柄的齿轮，通过摇动齿轮调整灶架9的高度。灶架9上还设有一个控制超时自动偏转的偏转控制器10，当烹饪或加热时间超过设定的时间时，偏转控制器10带动灶架9转动，进一步将灶体3移出到集光器2的焦点外，防止食物过熟或煮焦。阳光充足的时候，太阳能光电转换器15将光能转化为电能提供给步进电机以控制转盘1和俯仰调节杆4的步进作业，同时将光能转化为电能储存到蓄电池14中备用。当乌云遮挡太阳或太阳光不足时，可以使用蓄电池14中蓄积的电能继续进行烹饪或加热。其中步进电机对俯仰调节杆4的升降幅度和转盘1上的偏转自动调节装置的偏转速度都根据当地日照情况设置，并设置在程序控制器13内，由执行程序控制器13内程序的步进电机控制俯仰调节杆和转盘1上的偏转自动调节装置实现自动进行升降和偏转调节，以使得集光器2始终正对太阳，灶体3始终位于集光器2的焦点处。为方便调节灶体3相对于集光器2的位置，可通过手动微调装置11适当微量调节灶架9的高度，进一步调节灶体3相对于集光器2的位置，改变加热物的聚光面积和受热强度，满足做饭、炒菜、煮牛奶、烧水等不同情况对不同温度的需要。针对日照的仰角变化规律，将俯仰调节杆4上的步进伸缩装置中伸缩杆设置为均匀长度的步进单元，固定时长步进一格，伸缩杆伸至最大长度时，俯仰调节杆4的高度与集光器2的支架相等，集光器2处于水平位置状态，与日中时分太阳位置对应。伸缩杆伸至最大长度后步进电机控制其逐步缩回，每天如此往复循环伸缩。为防止阴天没有日照或者日照强度不够的情况下设备因能量不足无法正常工作，本实施例中将整个设备连接外接电源，当乌云遮挡太阳或太阳光不足时，使用外接电源提供电能继续进行烹饪或加热。
权利要求
1.一种自动同步太阳运动的向日太阳能灶，包括集光器(2)和位于集光器(2)的焦点处并与集光器(2)相适配的灶体(3)，其特征在于所述集光器(2)通过其底部的俯仰调节杆(4)和支撑杆(5)设置于转盘(1)上，灶体(3)通过灶架(9)设于转盘(1)上，所述俯仰调节杆(4)和转盘(1)上分别设置步进电机；所述转盘(1)上还设置程序控制器(13)，并与蓄电池(14)和太阳能光电转换器(15)连接。
2.根据权利要求1所述的自动同步太阳运动的向日太阳能灶，其特征在于所述转盘(1)上设有偏转自动调节装置，由步进电机控制的齿轮与转盘(1)上的内齿轮构成，该齿轮与设于转盘(1)上的内齿轮相匹配。
3.根据权利要求1所述的自动同步太阳运动的向日太阳能灶，其特征在于所述支撑杆(5)的顶端设于集光器(2)的底部的俯仰滑槽(6)内，俯仰调节杆(4)与支撑杆(5)之间呈“品”字形设置。
4.根据权利要求1、2或3中任一权利要求所述的自动同步太阳运动的向日太阳能灶，其特征在于所述俯仰调节杆(4)上设有高度微调装置(8)和步进伸缩装置(7)。
5.根据权利要求4所述的自动同步太阳运动的向日太阳能灶，其特征在于所述高度微调装置(8)为内壁设有螺纹的管状物，两段俯仰调节杆(4)与高度微调装置(8)之间螺纹连接，并由带摇柄的齿轮控制。
6.根据权利要求4所述的自动同步太阳运动的向日太阳能灶，其特征在于步进伸缩装置(7)由通过步进电机控制其伸缩频率及幅度的两段活动连接的伸缩杆构成。
7.根据权利要求1所述的自动同步太阳运动的向日太阳能灶，其特征在于所述灶架(9)上设有手动微调装置(11)和偏转控制器(10)。
8.根据权利要求7所述的自动同步太阳运动的向日太阳能灶，其特征在于所述手动微调装置(11)为内壁设有螺纹的管状物，两段灶架(9)与高度微调装置(11)之间分别螺纹连接，并由带摇柄的齿轮控制。
9.根据权利要求1所述的自动同步太阳运动的向日太阳能灶，其特征在于所述转盘(1)上还设有偏转手动调节器(12)。
10.根据权利要求1、2、3、5～8中任意一项权利要求所述的自动同步太阳运动的向日太阳能灶，其特征在于所述转盘(1)的底部设有滚轮(16)。
全文摘要
本发明涉及一种自动同步太阳运动的向日太阳能灶，包括集光器和位于集光器焦点处与集光器相适配的灶体，其特征在于所述集光器通过底部的俯仰调节杆和支撑杆设置于转盘上，灶体通过灶架设于转盘上，所述俯仰调节杆和转盘上分别设置步进电机；所述转盘上设置程序控制器，并与蓄电池和太阳能光电转换器连接。灶架上设有偏转控制器以控制灶体偏离焦点处。在转盘底部还可设置滚轮。本发明能自动跟随太阳转动，同时可方便调节聚光盘的俯仰角度以实现随时最有效的收集太阳能。可准确地跟踪太阳，最大限度地接收阳光；和现有技术相比，具有设计合理、结构简单、易于加工、体积小、功能齐全、使用方便、节能环保、使用寿命长等特点，适于推广应用。
文档编号F24J2/00GK101769601SQ20101002811
公开日2010年7月7日 申请日期2010年1月18日 优先权日2010年1月18日
发明者李博, 张华文 申请人:李博