自动跟踪的光导照明系统

成果简介：
      在对目前国内外太阳跟踪器原理研究的基础上，开发了一套跟踪太阳光的采光照明系统，该系统按东西和南北分别控制调节控制系统跟踪轴，采用光敏电阻采集太阳光收集装置平面与太阳直射的偏差，通过偏差控制单片机发出脉冲，控制步进电机的转动角度，实现对太阳的自动跟踪；利用光导装置将收集的太阳光导入室内（作品展示中的小屋），在室内安装光照度传感器采集室内光照度，在阴雨天以及太阳光较弱，达不到室内要求的照度时，通过光照度传感器采集的信号控制开启室内的电能照明，来达到相应照度要求。

      成果内容提要：
      太阳能具有绿色环保、可持续利用等优点，在解决传统能源危机中，太阳能利用是各国竞相开发和研究的热点。照明能耗是建筑能耗较多的一项，占建筑能耗的30%左右。如果能将外界清洁、健康的太阳光线引入到室内阴暗的地方，不仅能大大减少照明能耗，而且让人足不出户就能沐浴在纯净天然的阳光之下，无疑对人们身心健康都有好处，而且可以提高工作空间的人员工作效率。研究表明，对太阳光线运动的跟踪与非跟踪，太阳能设备能量的接受率相差37.7%，因此釆用太阳跟踪控制系统来提高太阳光照明系统的效率成为人们研究的热点。欧盟己将近十年太阳能供暖研究和发展预算的85%转向了日光照明技术的研究，但是我国在这方面的研究还处于起步阶段。
      我们是在对目前国内外太阳跟踪器原理研究的基础上，开发了一套跟踪太阳光的采光照明系统，该系统按东西和南北分别控制调节控制系统跟踪轴，采用光敏电阻采集太阳光收集装置平面与太阳直射的偏差，通过偏差控制单片机发出脉冲，控制步进电机的转动角度，实现对太阳的自动跟踪；利用光导装置将收集的太阳光导入室内（作品展示中的小屋），在室内安装光照度传感器采集室内光照度，在阴雨天以及太阳光较弱，达不到室内要求的照度时，通过光照度传感器采集的信号控制开启室内的电能照明，来达到相应照度要求。系统硬件方面，主要选用型号为at89s52单片机作为核心控制器，选用两台42hs48-08型步进电机，4个光明电阻及相应硬件电路。系统软件方面，在keil c51编程软件平台上完成了系统的主程序模块、步进电机脉冲控制模块以及其他相关功能模块的软件设计工作。
      最后，对软硬件进行调试，实现了最初的设计构想，证实本文设计的跟踪控制系统的研究思路、控制方法、软硬件设计均是确实可行的。系统具有结构简单、运行平稳、跟踪精度高、稳定性高等特点。
      绿色、节能、环保、健康、高效的设计理念。与传统的人工照明相比本文设计了光导照明系统,将太阳光釆集系统集中采集户外的大自然的太阳光,把清洁健康的阳光导入室内的任何需要光线的角落,代替了部分电力照明,不仅实现了节能环保的特点，而且足不出户,便能充分地沐浴阳光。而且设计了太阳能自动跟踪装置，使太阳光收集装置的接收效率时刻保持最大化，即最大效率的使用了光导照明系统。并且设计了光导照明优先的光导照明与人工电力照明的结合的照明方式，既满足了室内照明要求，同时使节能效果最大化。考虑到光导照明的特点，光导照明系统可以广泛地应用于很多场合,包括:
      （1）地下室、停车场、大型的仓库等地下基础设施的照明。
      （2）火药库、大型油库、巨型天然气等易燃、易爆等危险场合。
      （3）在住宅中把纯自然的太阳光引入到室内,使人足不出户就可以享受到大自然阳光的沐浴,尤其适于行动不便的老人和病人。
      同时，考虑到控制装置的供电，未来我们可以进一步设计，在与太阳光收集面平行的面上安装光伏发电板，在太阳光收集装置的接收效率最大时，光伏发电板转化的太阳能叶达到最大，满足控制装置的供电，剩余的电能可用于大楼的电力照明，最终实现由该系统即可满足室内的照明需求。