基于太陽(yáng)能陰面采光系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

江山 董章京子 朱翔

摘 要：太陽(yáng)能是最簡(jiǎn)單直接的能源。本文從采集，傳導(dǎo)，運(yùn)用三個(gè)方面進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在控制系統(tǒng)方向提出了單片機(jī)的控制思路及策略，以期能為新型采光系統(tǒng)方向的設(shè)計(jì)者提供參考。

關(guān)鍵詞：光纖；單片機(jī)；步進(jìn)電機(jī)；平凸鏡

近年來(lái)，由于經(jīng)濟(jì)的水平的提高，物質(zhì)財(cái)富的聚集，大量的商品房應(yīng)運(yùn)而生，由于土地資源的匱乏，致使很多的房間即使在白天陽(yáng)光充足的情況下也存在陰暗的現(xiàn)象，而同時(shí)，節(jié)能減排的生活理念深入人心，因此太陽(yáng)能的運(yùn)用解決生活問(wèn)題具有非常重要的意義。

1 系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)構(gòu)原理

本系統(tǒng)從下圖可見(jiàn)，由采光裝置，傳導(dǎo)線(xiàn)路，運(yùn)用系統(tǒng)，控制部分組成。完成了光的收集，傳輸，釋放的整個(gè)過(guò)程，以期達(dá)到光的運(yùn)用，解決實(shí)際問(wèn)題。

2 采光系統(tǒng)

在光源選擇自然光的情況下，自然光的聚集成了首要問(wèn)題。圖3所示，光線(xiàn)在經(jīng)過(guò)凸透鏡后會(huì)發(fā)生聚焦，可達(dá)到光線(xiàn)匯集的目的。采用多個(gè)平凸鏡收集光線(xiàn)以便達(dá)到解決單個(gè)光照強(qiáng)度不夠的現(xiàn)象，可根據(jù)對(duì)不同的亮度的需求選擇不同的數(shù)量的平凸鏡滿(mǎn)足不同亮度的需求。

3 控制系統(tǒng)

3.1 實(shí)現(xiàn)原理

選擇四個(gè)感光元件分布采光裝置四周，以單片機(jī)和步進(jìn)電機(jī)為控制元件和控制對(duì)象，當(dāng)上下兩個(gè)感光元件的感光程度不同時(shí)，一號(hào)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，向著感光程度弱的一方運(yùn)動(dòng)，當(dāng)兩個(gè)的差值在允許范圍內(nèi)，停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

同樣道理，由左右兩個(gè)元件控制二號(hào)電機(jī)完成左右方向的運(yùn)動(dòng)。在這種模式下，采光裝置可隨著太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)位置的改變而改變，始終保持滿(mǎn)足要求的光照強(qiáng)度，達(dá)到理想的光照亮度。

3.2 單片機(jī)控制過(guò)程

包括單片機(jī)內(nèi)部反饋程序的編寫(xiě)和輸入/輸出接口儀器驅(qū)動(dòng)兩部分，采用有效而簡(jiǎn)單的程序控制，以確?？梢匝杆賹?duì)外來(lái)信號(hào)進(jìn)行處理。硅光電池板受光照不同，電位出現(xiàn)高低偏差，通過(guò)電壓比較系統(tǒng)將系統(tǒng)偏離信息傳送至單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)此信號(hào)做出反應(yīng)，將反饋信號(hào)傳至步進(jìn)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械操作。

4 運(yùn)用系統(tǒng)

采用金屬光澤強(qiáng)的金屬薄片作為反光裝置，以及耐高溫的燈罩使光線(xiàn)柔和，更利于生活的利用。

5 結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)的主要核心技術(shù)在太陽(yáng)光的跟蹤設(shè)計(jì)，在選擇光敏器件的時(shí)候可參考不同地區(qū)的光照強(qiáng)度進(jìn)行不同型號(hào)的選擇，減少資本的投入，同是根據(jù)不同的光度亮度的控制可選擇對(duì)正角都以維持功率的恒定。

其次，在以太陽(yáng)光為光源，保證身體和眼睛的健康的同時(shí)，需注意在使用過(guò)程光的亮度的以及燈罩的選擇，防止光度太集中導(dǎo)致刺傷眼睛以及引發(fā)火災(zāi)，在安全的前提下，為生活水平的提高做出貢獻(xiàn)。

作者簡(jiǎn)介：

江山（1995-），男，漢族，湖北宜都人，本科，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化。

董章京子（1996-），女，漢族，寧夏銀川人，本科，研究方向：應(yīng)用物理。

朱翔（1996-），男，漢族，寧夏中衛(wèi)人，本科，研究方向：應(yīng)用物理。