本发明属于光学技术领域，尤其涉及一种分时追光的室内阳光沐浴系统控制方法及系统。
背景技术
目前，业内常用的现有技术是这样的：
目前，业内常用的现有技术是这样的：设计出阳光输送系统，采用大芯径塑料导光光纤pof或者聚合物导光光纤pmmf进行光传输，加上采光装置和执行机构等，应用于隧道照明和图书馆阅览空间等，但采用光敏传感器和遮光板进行光强大小比对，通过比较器控制传感器电流大小，从而改变电流方向实现跟踪旋转功能，采用3d打印空心锥体精准定位凸透镜焦点位置，并采用手机app软件实现远程控制的未见报道。
现在的楼房居住环境中，阴面房间终年得不到阳光，而阳光对人体的健康非常重要，怎样把室外阳光引入房间是本作品想解决的主要问题。一天之中，太阳不断变换位置，而向日葵可以跟光旋转，能否设计一种装置，可以采集阳光，将阳光传输到室内，并且此装置可以像向日葵一样，跟光转动，实现阴面房间最大限度得到阳光。目前物联网很热门，能否用手机远程控制也是要考虑的重要问题，但目前手机app程序开发困难且繁琐，可以采用以下方法解决，运用手机匹配软件进行控制模块配对，在已有软件平台基础上进行二次开发，添加远程控制需要的功能，实现便捷智能手机远程控制。
综上所述，现有技术存在的主要问题是：
(1)现有技术中，没有结合手机app远程控制相关的控制模块进行装置跟光进行旋转。
(2)现有技术中，没有采用3d打印空心锥体，精准定位透镜焦点位置，从而消除透镜焦点漂移问题。
(3)现有技术中，没有根据电流比较器输出确定传感器安装处光强大小，从而确定流入直流电机的电流方向的有效方法。
解决上述技术问题的难度和意义：
生活中的向日葵可以跟光旋转，最大限度获得光照，想设计能跟光旋转的装置是本系统要解决的核心问题，也是技术难点；
通过在不同位置安装感光传感器实现光强的辨别，并将比较信号送给专用控制电路控制电机转向，实现装置跟光功能，从设想上和原理上都具有可行性。通过手机远程控制也是目前应用比较广泛的技术，可以借鉴相关的控制模块和软件进行二次开发，应用到本系统中，实现系统的智能化改造。
技术实现要素：
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种分时追光的室内阳光沐浴系统控制方法及系统。
本发明是这样实现的，一种分时追光的室内阳光沐浴系统控制方法，其包括以下内容：
导光光纤是一种利用光在玻璃制成的纤维中的全反射原理而做成的光传导工具，可实现光线的无损耗全反射传输。本发明中，采光装置利用凸透镜的聚焦原理进行采光，采用3d打印技术制作三维空心锥体，锥体与透镜固定连接，锥体末端恰好是透镜焦点位置，将导光光纤一端连接到焦点位置上，另一端连接到室内，导光光纤利用光的全反射原理将阳光引入房间，再通过凹透镜将光进行发散，提高房间照射覆盖面积。
采用两个光敏传感器检测外界光的强度，光敏传感器将检测到的光强信号转换成电流信号送给控制电路板，控制电路板对输入端电流大小进行比较和计算，控制电路板输出信号控制电机电流的方向，实现直流电机正反转的控制，电机输出轴与联轴器固定连接，从而带动和联轴器固连的“向日葵”装置，实现跟光旋转功能。
远程控制模块装有2个继电器，采用安卓系统智能手机下载iot匹配和远程控制app软件并进行二次开发，利用iot软件实现远程模块与智能手机的匹配，匹配完成后，对控制软件进行二次开发，这里添加两个按钮，分别为系统打开和系统关闭按钮，对应的命令分别为play和stop,将其中一个远程继电器的常开触点接入电机电路中，通过单击二次开发的系统打开和系统关闭按钮命令即可实现系统通断功能。
本发明的另一目的在于提供一种分时追光的室内阳光沐浴系统控制系统，
设置有木板：
木板上固定有光敏传感器，与控制电路板连接；用于比较光强；
控制电路板，用于根据光强大小驱动直流电机；
三维空心锥体，用于确定焦点位置；
手机app，与远程控制模块无线连接；用于控制继电器。
进一步，所述分时追光的室内阳光沐浴系统控制系统还包括木板制作的房屋模型；木板制作的房屋模型内安装有凹透镜；凹透镜通过导光光纤与三维空心锥体连接。
进一步，光敏传感器为两个，上部覆盖有遮光板。
进一步，直流电机通过连接的减速齿轮箱连接支架；支架上固定有采光器；三维空心锥体位于采光器下部；并固定在支架上；采光器通过光线连接三维空心锥体。木板固定在支架上。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：
相比现有技术，本设计采用电流比较器输出确定传感器安装处的光强大小，并根据光强大小确定电机转向，实现装置追光旋转功能，方法简单，成本降低，相比于用单片机进行控制，成本降低70％。采用三维空心锥体精准定位透镜焦点位置，解决了焦点漂移问题，获得更高的采光效率，阳光综合利用率提高35％以上。采用手机app进行远程控制，当房间不需要阳光时，即使出差在外，只要有网络存在的地方，可随时随地用手机app软件关闭跟光旋转功能，从而节约能源消耗，并延长电机使用寿命。
本发明采用两个光敏传感器比较光强，控制电路板根据光强大小驱动直流电机，实现对电机转向的控制，从而带动采光装置像向日葵一样跟光旋转。采光装置利用凸透镜的聚焦原理进行采光，导光光纤一端固定到凸透镜的焦点上，另一端连接到室内，从而将阳光引入房间，再通过凹透镜将光进行发散。通过手机上的app软件控制远程继电器模块，实现对系统的通断处理。
本发明用两个光敏传感器对光强进行比较，通过控制电路实现对电机转向的控制，从而实现了跟光旋转功能。通过透镜和导光光纤组合实现了光的聚焦、发散和光的全反射传输。
此系统对于实现阴面房间的阳光照射具有理论和实践应用意义，技术完全成熟的情况下，可以进行产品试制，进行商业推广。同时此系统的向日葵部分可用于太阳能光伏发电中，实现分时追光，获得更高的能量转换效率，对于新能源开发与应用具有较高的应用推广价值。
同类查新情况：在室外阳光引入室内系统中，还没有采取双光敏传感器进行比较驱动旋转装置，并通过手机app进行远程控制的系统，检索中，未见与本发明相同的报道。
与本发明相关的查新报告有：
报告编号：201805370134；省级科技查新咨询单位。
科技查新报告
项目名称：可远程控制的“向日葵”式室内日光浴系统
委托人：济宁市第一中学
委托时间：2018、03、27
查新结构：济宁市科学技术情报研究所
查新完成时间：2018、03、29。
附图说明
图1是本发明实施例提供的分时追光的室内阳光沐浴系统控制系统示意图。
图中：1、房屋模型；2、凹透镜；3、导光光纤；4、三维空心锥体；5、采光器；6、支架；7、遮光板；8、光敏传感器；9、螺栓；10、紧固螺母；11、联轴器；12、减速器；13、直流电机；14、远程控制模块；15、控制电路板；16、电源。
图2是本发明实施例提供的远程控制模块电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供的分时追光的室内阳光沐浴系统控制方法，包括：
采用两个光敏传感器比较光强，控制电路板根据光强大小驱动直流电机，实现对电机转向的控制，带动采光装置跟光旋转；
采光器利用凸透镜的聚焦原理进行采光，采用3d打印技术制作三维空心锥体，确定焦点位置，将导光光纤一端固定到焦点位置上，另一端连接到室内，将阳光引入房间，再通过凹透镜将光进行发散；
通过手机上app控制远程继电器，进行远程控制。
如图1所示，本发明的提供的分时追光的室内阳光沐浴系统控制系统，
设置有木板：
木板上固定有光敏传感器8，与控制电路板连接；用于比较光强；
控制电路板15，用于根据光强大小驱动直流电机；
三维空心锥体4，用于确定焦点位置；
手机app，与远程控制模块14无线连接；用于控制继电器。
所述分时追光的室内阳光沐浴系统控制系统还包括木板制作的房屋模型1；木板制作的房屋模型内安装有凹透镜2；凹透镜2通过导光光纤3与三维空心锥体4连接。
光敏传感器8为两个，上部覆盖有遮光板7。
直流电机通过连接的减速齿轮箱连接支架6；支架6上固定有采光器5；三维空心锥体4位于采光器5下部；并固定在支架上；采光器5通过光线连接三维空心锥体4。减速齿轮箱包括减速器、与减速器连接的联轴器11，联轴器11通过螺栓9、紧固螺母10与支架6连接。远程控制模块14集成在控制电路板15上。控制电路板15连接电源16。木板固定在支架上。
下面结合具体分析对本发明作进一步描述。
本发明按照系统制作要求，采用了光敏传感器、驱动电机、控制电路板、透镜、制作工具和板材等原材料，在木板上安装两个光强传感器，传感器上部安装遮光板，以区分不同方向光强大小，将传感器与控制电路板连接，控制电路再与直流电机相连，电机输出轴旋转，带动整个向日葵装置跟光旋转。
采用木板制作了房屋模型，采用导光光纤将“向日葵”模型和房屋模型连接，房屋里面安装凹透镜实现光线发散功能。
薄木板做的向日葵模型不够稳定，透镜焦点不好定位，为此采用铝板进行结构改造优化，通过3d打印模型，精确定位透镜焦点位置，解决了透镜焦点漂移问题。
为实现系统的远程控制功能，从淘宝网购买远程控制模块，模块自带2个远程控制继电器，利用家有的智能手机安装app软件进行控制调试。下载控制软件iot和贝壳物联软件，将智能手机连接家用wifi，利用iot软件实现远程模块与智能手机的匹配，匹配完成后，利用贝壳物联软件实现远程控制，这里添加两个按钮，分别为系统打开和系统关闭按钮，对应的命令分别为play和stop,将其中一个远程继电器的常开触点接入电机电路中，通过单击系统打开和系统关闭按钮命令即可实现系统通断功能。
通过手机app实现了远程控制，只要有网络存在的地方即可通过智能手机打开或关断系统。将整套装置放置在窗口，由于窗口亮度相对较高，手机app打开系统后，可观察到“向日葵”向着窗口方向转动，也通过手电筒进行了跟光实验，发现“向日葵”会跟着手电筒光的方向转动，实现跟光功能，验证了所设计系统的可行性和实用性。
手机app集成的远程控制模块电路图如图2。图2(a)为电源接入模块，microusb是5v电压接入端，mic5219是一种高峰值输出电流性能，极低脱落电压，输出电压精度优于1％的高效率线性电压调节器，此处通过mic5219将5v电压转换成3.3v电压，并经过0.1uf和10uf电容进行滤波处理。图2(b)为远程继电器模块。led4为指示灯，继电器动作时，指示灯亮。d2为稳压二极管，三极管起到开关左右，当io14提供偏值电压时，三极管导通，继电器线圈得电。j2为接线端口，2为公共端，1、2为常开触点，2、3为常闭触点，继电器线圈得电时，常闭触点断开，常开触点闭合。图2(c)为通信模块，tx为信号发送端，rx为信号接收端，rst为复位端，adc为模数转换输出端，gnd为接地端，vcc为电源输出端，输出3.3v电压。io2、io4、io5、io12、io13、io14、io15为信号输入端。图2(d)为模块上的另一个远程继电器模块，其原理与(b)图相同。图2(e)图左为电源接口模块，1、2、3为电源接口，4为信号io16接口，5为接地信号，6为复位端。图2(e)图右图为信号接口模块，1为信号接口io2，2为接地端，3为io0信号端，4为模数转换器输出接口，5为信号接收端，6为信号发送端。图2(f)为信号接入和指示电路。第一行为io15信号接入显示电路，第二行为信号io14接入电路，第三行为信号io13接入电路，第四行为电源显示电路，第五行为信号io5接入电路。
下面结合具体分析对本发明作进一步描述
手机连接网络后，先通过iot软件进行手机与远程模块匹配，匹配完成后，通过二次开发的手机远程控制app开通系统。当光敏传感器安装位置处光强不同时，传感器将光强信号转换为电流信号，给电流比较器电路处理后控制电机转动，实现自动追光功能。装置放于室外，一天中阳光不断变换位置，本装置可跟随阳关转动，通过三维空心锥体精准捕捉采光器焦点，通过全反射导光光纤将阳光导入到房间，通过凹透镜进行光线发散，实现了房间阳光沐浴效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。