專利名稱：自主伺服式太陽(yáng)能照明系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及智能太陽(yáng)能照明系統(tǒng)，尤其涉及一種把太陽(yáng)定向系統(tǒng)、方向伺 服系統(tǒng)和太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)有機(jī)地組合的自主伺服式太陽(yáng)能照明系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能是一種取之不盡用之不絕的可再生能源。它己廣泛用于取暖，照明
等領(lǐng)域。但是，要充分提高光電轉(zhuǎn)換，人們必須考慮二大因素 一是內(nèi)部的光 電轉(zhuǎn)換板，二是外部的太陽(yáng)光有效接收面積。目前，大量創(chuàng)新工作只關(guān)注如何 提高內(nèi)部光電轉(zhuǎn)換板的效率，但是對(duì)于如何確定和維持最大的太陽(yáng)光有效接收 面積卻沒有進(jìn)一步的開發(fā)研究。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種自主伺服式太陽(yáng)能照明系 統(tǒng)，能夠自主地確定和維持最大的太陽(yáng)光有效接收面積。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為 一種自主伺服式太陽(yáng)能系統(tǒng)， 它包括用于將光能轉(zhuǎn)換成電能的太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換裝置，它還包括
方向伺服裝置，用于控制所述太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換裝置的方向；
太陽(yáng)定向裝置，用于自動(dòng)計(jì)算出太陽(yáng)在任何指定區(qū)域內(nèi)和任何年月日時(shí)分 上的方位并記憶這類數(shù)據(jù)，以及控制一臺(tái)或多臺(tái)所述的方向伺服裝置。
所述的太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換裝置包括太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換板、電池和照明電燈，通 過太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換板把光能轉(zhuǎn)換成電能，把電能貯存于電池，把貯存的電能供 應(yīng)給照明電燈。
所述的方向伺服裝置包括微控制器，它接收來自方位數(shù)據(jù)通訊的數(shù)據(jù)， 然后執(zhí)行兩個(gè)位置反饋控制單元，每個(gè)位置反饋控制單元直接控制雙自由度轉(zhuǎn)臺(tái)中的相應(yīng)電才幾；雙自由度轉(zhuǎn)臺(tái)，它由兩個(gè)垂直的自由度組成，其中每個(gè)自由 度帶一個(gè)電機(jī)和角度位置感應(yīng)器，每個(gè)電機(jī)由微控制器的一個(gè)角度位置反饋控 制單元來操作。其中， 一個(gè)角度位置反饋控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換板 的斜度角，另一個(gè)角度位置反饋控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換板的偏航角； 動(dòng)力轉(zhuǎn)輸裝置，它通過齒輪或皮帶輪的組合把雙自由度轉(zhuǎn)臺(tái)和太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換 板相連接。
所述的太陽(yáng)定向裝置包括攝像頭，用于拍攝天空?qǐng)D像作為輸出；計(jì)算機(jī)， 用于讀取攝像頭的輸出，以適當(dāng)?shù)乃惴ㄓ?jì)算出圖像中最大最亮的區(qū)域，然后以 適當(dāng)?shù)姆椒ù_定太陽(yáng)的方位并輸出；方位表，用于讀取計(jì)算機(jī)輸出的太陽(yáng)方位 數(shù)據(jù)并貯存；方位數(shù)據(jù)通訊接口，用于定時(shí)讀出方位表的方位數(shù)據(jù)，并以適當(dāng) 的形式轉(zhuǎn)遞給一臺(tái)或多臺(tái)方向伺服裝置。
所述的攝像頭可采用商用數(shù)碼攝影機(jī)并配備適當(dāng)?shù)膹V角鏡頭，或可自帶由 電才幾驅(qū)動(dòng)的云臺(tái)底座。
所述適當(dāng)?shù)乃惴ò▓D像分割或亮度分析算法。
所述適當(dāng)?shù)姆椒òǜ鶕?jù)攝像頭的參數(shù)來直接計(jì)算，或者通過控制攝像頭 的自帶云臺(tái)來間接測(cè)量。
所述計(jì)算機(jī)輸出的太陽(yáng)方位由斜度角和偏航角組成，并含有年月日時(shí)分時(shí) 間信息。
所述方位表以表格形式貯存時(shí)間信息、斜度角和偏航角。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于本發(fā)明采用了方向伺服裝置和太陽(yáng)定向裝置，因此 能夠自主地確定和維持最大的太陽(yáng)光有效接收面積，充分提高了光電轉(zhuǎn)換效率。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一 步的詳細(xì)說明。 圖1是本發(fā)明的組成連接示意圖。
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)施方式中的太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換裝置1首先通過太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)
換板4把光能轉(zhuǎn)換成電能，太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換板4可采用任何商用產(chǎn)品。然后， 把電能貯存于電池5，電池5可釆用任何商用產(chǎn)品。最后，把貯存的電能供應(yīng)給 照明電燈6或其它用電i殳備。 方向伺服裝置3包括
雙自由度轉(zhuǎn)臺(tái)11，該雙自由度轉(zhuǎn)臺(tái)11由兩個(gè)垂直的自由度組成，其中，每 個(gè)自由度帶一個(gè)電機(jī)和角度位置感應(yīng)器，每個(gè)電機(jī)由微控制器13的一個(gè)角度位 置反饋控制單元來?yè)?作，其中一個(gè)角度位置反饋控制單元負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能光電 轉(zhuǎn)換板4的斜度角，另一個(gè)角度位置反饋控制單元負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換板4 的偏航角。按照本發(fā)明的描述，雙自由度轉(zhuǎn)臺(tái)ll中的機(jī)構(gòu)，電機(jī)和角度位置感 應(yīng)器都可以采用商用產(chǎn)品。
動(dòng)力轉(zhuǎn)輸裝置12,它通過齒輪或皮帶輪的組合把雙自由度轉(zhuǎn)臺(tái)11和太陽(yáng)能 光電轉(zhuǎn)換板4相連接。
微控制器13，它接收來自方位數(shù)據(jù)通訊接口 IO的數(shù)據(jù)，然后它執(zhí)行兩個(gè)位 置反饋控制單元，每個(gè)位置反饋控制單元直接控制雙自由度轉(zhuǎn)臺(tái)11中的相應(yīng)電 機(jī)。
太陽(yáng)定向裝置2包括
攝像頭7，它的作用是拍攝天空?qǐng)D像作為輸出。按照本發(fā)明的描述，攝像頭 7可采用商用數(shù)碼攝影機(jī)，并配備適當(dāng)?shù)膹V角鏡頭。按照本發(fā)明的描述，攝像頭 7可自帶由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的云臺(tái)底座；
計(jì)算機(jī)8，它讀取攝像頭7的輸出，首先計(jì)算機(jī)8以適當(dāng)?shù)乃惴ㄓ?jì)算出圖像 中最大最亮的區(qū)域。按照本發(fā)明的描述，這類算法包括圖像分割，亮度分析等。 然后，計(jì)算機(jī)8以適當(dāng)?shù)姆椒ù_定太陽(yáng)的方位。按照本發(fā)明的描述，這類方法 包括根據(jù)攝像頭7的參數(shù)來直接計(jì)算，或通過控制攝像頭7的自備云臺(tái)來間接 測(cè)量。按照本發(fā)明的描述，計(jì)算機(jī)8輸出的太陽(yáng)方位由斜度角和偏航角組成， 并含有年月日時(shí)分等時(shí)間信息。方位表9，它讀取計(jì)算機(jī)8的輸出，并以表格形式貯存時(shí)間信息，斜度角和 偏航角。按照本發(fā)明的描述，方位表9中的方位和時(shí)間信息也可以通過人工編 程的方式來預(yù)先設(shè)定。
方位數(shù)據(jù)通訊接口 10,它定時(shí)讀出方位表9的方位數(shù)據(jù)，并以適當(dāng)?shù)男问?轉(zhuǎn)遞給一臺(tái)或多臺(tái)方向伺服裝置3。按照本發(fā)明的描述，本發(fā)明中的方位數(shù)據(jù)通 訊10可采用有線通訊接口 ，或無(wú)線通訊接口 。
雖然本發(fā)明以較佳實(shí)施例揭露如上，但并非用以限定本發(fā)明實(shí)施的范圍。 任何本領(lǐng)域的普通人員，在不脫離實(shí)用新型的范圍內(nèi)，作些改進(jìn)，即凡是依照 本發(fā)明所做的同等改進(jìn)，應(yīng)為本發(fā)明的范圍所涵蓋。
權(quán)利要求
1、一種自主伺服式太陽(yáng)能照明系統(tǒng)，它包括用于將光能轉(zhuǎn)換成電能的太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，它還包括方向伺服裝置，用于控制所述太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換裝置的方向；太陽(yáng)定向裝置，用于自動(dòng)計(jì)算出太陽(yáng)在任何指定區(qū)域內(nèi)和任何年月日時(shí)分上的方位并記憶這類數(shù)據(jù)，以及控制一臺(tái)或多臺(tái)所述的方向伺服裝置。
2、 如權(quán)利要求l所述的自主伺服式太陽(yáng)能照明系統(tǒng)，其特征在于，所述的 太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換裝置包括太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換板、電池和照明電燈，通過太陽(yáng)能光 電轉(zhuǎn)換板把光能轉(zhuǎn)換成電能，把電能貯存于電池，把貯存的電能供應(yīng)給照明電 燈。
3、 如權(quán)利要求2所述的自主伺服式太陽(yáng)能照明系統(tǒng)，其特征在于，所述的 方向伺服裝置包括微控制器，它接收來自方位數(shù)據(jù)通訊的數(shù)據(jù)，然后執(zhí)行兩個(gè)位置反饋控制 單元，每個(gè)位置反饋控制單元直接控制雙自由度轉(zhuǎn)臺(tái)中的相應(yīng)電機(jī)；雙自由度轉(zhuǎn)臺(tái)，它由兩個(gè)垂直的自由度組成，其中每個(gè)自由度帶一個(gè)電機(jī) 和角度位置感應(yīng)器，每個(gè)電機(jī)由微控制器的一個(gè)角度位置反饋控制單元來操作。 其中， 一個(gè)角度位置反饋控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換板的斜度角，另一 個(gè)角度位置反饋控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換板的偏航角；動(dòng)力轉(zhuǎn)輸裝置，它通過齒輪或皮帶輪的組合把雙自由度轉(zhuǎn)臺(tái)和太陽(yáng)能光電 轉(zhuǎn)換板相連接。
4、 如權(quán)利要求2所述的自主伺服式太陽(yáng)能照明系統(tǒng)，其特征在于，所述的 太陽(yáng)定向裝置包括攝像頭，用于拍攝天空?qǐng)D像作為輸出；計(jì)算機(jī)，用于讀取攝像頭的輸出，以適當(dāng)?shù)乃惴ㄓ?jì)算出圖像中最大最亮的 區(qū)域，然后以適當(dāng)?shù)姆椒ù_定太陽(yáng)的方位并^r出；方位表，用于讀取計(jì)算機(jī)輸出的太陽(yáng)方位數(shù)據(jù)并貯存；方位數(shù)據(jù)通訊接口 ，用于定時(shí)讀出方位表的方位數(shù)據(jù)，并以適當(dāng)?shù)男问睫D(zhuǎn) 遞給一臺(tái)或多臺(tái)方向伺服裝置。
5、 如權(quán)利要求4所述的自主伺服式太陽(yáng)能照明系統(tǒng)，其特征在于，所述的 攝像頭可采用商用數(shù)碼攝影機(jī)并配備適當(dāng)?shù)膹V角鏡頭，
6、 如權(quán)利要求4所述的自主伺服式太陽(yáng)能照明系統(tǒng)，其特征在于，所述的 攝像頭可自帶由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的云臺(tái)底座。
7、 如權(quán)利要求4所述的自主伺服式太陽(yáng)能照明系統(tǒng)，其特征在于，所述適 當(dāng)?shù)乃惴ò▓D像分割或亮度分析算法。
8、 如權(quán)利要求6所述的自主伺服式太陽(yáng)能照明系統(tǒng)，其特征在于，所述適 當(dāng)?shù)姆椒òǜ鶕?jù)攝像頭的參數(shù)來直接計(jì)算，或者通過控制攝像頭的自帶云臺(tái) 來間接測(cè)量。
9、 如權(quán)利要求4所述的自主伺服式太陽(yáng)能照明系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì) 算機(jī)輸出的太陽(yáng)方位由斜度角和偏航角組成，并含有年月日時(shí)分時(shí)間信息。
10、 如權(quán)利要求9所述的自主伺服式太陽(yáng)能照明系統(tǒng)，其特征在于，所述 方位表以表格形式貯存時(shí)間信息、斜度角和偏航角。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自主伺服式太陽(yáng)能照明系統(tǒng)，它包括用于將光能轉(zhuǎn)換成電能的太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換裝置，它還包括方向伺服裝置，用于控制所述太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換裝置的方向；太陽(yáng)定向裝置，用于自動(dòng)計(jì)算出太陽(yáng)在任何指定區(qū)域內(nèi)和任何年月日時(shí)分上的方位并記憶這類數(shù)據(jù)，以及控制一臺(tái)或多臺(tái)所述的方向伺服裝置。本發(fā)明采用了方向伺服裝置和太陽(yáng)定向裝置，因此能夠自主地確定和維持最大的太陽(yáng)光有效接收面積，充分提高了光電轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號(hào)F21S9/00GK101469822SQ20071003289
公開日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2007年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月26日
發(fā)明者明 謝 申請(qǐng)人:珠海市智汽電子科技有限公司