本發(fā)明屬于電子器件技術領域，涉及小型家用太陽光綠色照明裝置。

背景技術：

近年來，隨著城市建筑趨向高層化和密集化，僅依靠傳統(tǒng)的采光方式已經不能滿足建筑物內部的采光要求。尤其是較低層建筑、無窗房間和地下室，即使是晴朗天氣，室內也昏暗陰沉，這在無形之中增加了人工照明的電能損耗，而且給長期在此環(huán)境中生活與工作的人身心健康帶來不良影響。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于提供小型家用太陽光綠色照明裝置，解決了現有的建筑采光能耗高，成本高的問題。

為了解決現有技術存在的問題，本發(fā)明采用的技術方案是：小型家用太陽光綠色照明裝置，包括MSP430F149 單片機，MSP430F149 單片機分別連接方位檢測模塊、穩(wěn)壓電路、充放電切換電路和傳動裝置，傳動裝置連接采光裝置，采光裝置連接導光裝置，穩(wěn)壓電路分別連接方位檢測模塊、充放電切換電路，充放電切換電路分別連接LED 照明模塊、開關電源模塊、蓄電池A、蓄電池B、太陽能充電控制器，太陽能充電控制器連接太陽能電池板；所述的太陽能電池板為圓形，其上設有凸透鏡層，所述的凸透鏡層是由焦距不同的六棱形凸透鏡組成的向上拱起的半球狀曲面；或者所述的太陽能電池板為橢圓形，其上設有凸透鏡層，所述的凸透鏡層是由焦距不同的六棱形凸透鏡組成的向上拱起的半橢球狀曲面。

優(yōu)選地，所述凸透鏡層上的六棱凸透鏡的焦點都落在太陽能電池板上。

優(yōu)選地，所述方位檢測模塊包括三端穩(wěn)壓器LM7805，三端穩(wěn)壓器LM7805 的IN 管腳、9V 電壓輸入、電容C1 的一端連接在一起，電容C1 的另一端，三端穩(wěn)壓器LM7805 的GND 管腳、電容C2 的一端連接在一起并接地，電容C2 的另一端、三端穩(wěn)壓器LM7805 的OUT 管腳、第二光敏電阻和光強檢測傳感器一端、第三光敏電阻和光強檢測傳感器一端、電阻R0 的一端連接在一起，第二光敏電阻和光強檢測傳感器另一端、第一光敏電阻和光強檢測傳感器一端、第一LM339 電壓比較器的負極、第二LM339 電壓比較器的正極連接在一起，第一光敏電阻和光強檢測傳感器的另一端接地，第三光敏電阻和光強檢測傳感器的另一端、第四光敏電阻和光強檢測傳感器一端、第三LM339 電壓比較器的負極、第四LM339 電壓比較器的正極連接在一起，第四光敏電阻和光強檢測傳感器的另一端接地，第一LM339 電壓比較器的正極、電阻R0 的另一端、可變電阻R1 的一端、第三LM339 電壓比較器的正極連接在一起，第四LM339 電壓比較器的負極、可變電阻R1 的另一端、電阻R2 的一端、第二LM339 電壓比較器的負極連接在一起，電阻R2 的另一端接地。

優(yōu)選地，所述傳動裝置包括四個1K 的電阻，每個1K 的電阻分別連接一個NPN 三極管的基極，每個NPN 三極管的集電極外接5V 電壓，每個NPN 三極管的發(fā)射級分別連接一個Relay 5V 雙路繼電器模塊，每個Relay 5V 雙路繼電器模塊分別連接一個防堵開關，每個防堵開關外接3.3V 電壓，其中兩個防堵開關與豎直電機連接，另外兩個防堵開關與水平電機連接，防堵開關和Relay 5V 雙路繼電器模塊的接地端接地。

本發(fā)明的有益效果是提供了低成本、零能耗的光纖采光智能照明系統(tǒng)。本發(fā)明的太陽能電池板其上具有向上拱起的半球狀或者半橢球狀的凸透鏡層，一方面凸透鏡具有聚光能力，能夠增加太陽能電池板的光照強度，另一方面向上拱起的半球狀或者半橢球狀曲面能夠增加受光面積，從而也能增加太陽能電池板的光照強度，光照強度增加，太陽能電池板的光電轉化效率也增加。

附圖說明

圖1 是本發(fā)明光纖采光智能照明系統(tǒng)模塊結構示意圖；

圖2 是本發(fā)明方位檢測模塊電路原理圖；

圖3 是本發(fā)明傳動裝置電路連接原理圖；

圖4 是太陽能電池板的具體結構。

圖中，1.MSP430F149 單片機，2. 方位檢測模塊，3. 穩(wěn)壓電路，4. 充放電切換電路，5. 傳動裝置，6. 采光裝置，7. 導光裝置，8.LED 照明模塊，9. 開關電源模塊，10. 蓄電池A，11. 蓄電池B，12. 太陽能充電控制器，13. 太陽能電池板，201. 第一光敏電阻和光強檢測傳感器，202. 第二光敏電阻和光強檢測傳感器，203. 第三光敏電阻和光強檢測傳感器，204.第四光敏電阻和光強檢測傳感器，205. 第一LM339 電壓比較器，206. 第二LM339 電壓比較器，207. 第三LM339 電壓比較器，208. 第四LM339 電壓比較器，131.凸透鏡層，132.凸透鏡。

具體實施方式

本系統(tǒng)以16 位超低功耗MSP430F149 單片機為控制核心。圖1 為本發(fā)明模塊結構示意圖。本發(fā)明系統(tǒng)包括MSP430F149 單片機1，MSP430F149 單片機1 分別連接方位檢測模塊2、穩(wěn)壓電路3、充放電切換電路4 和傳動裝置5，傳動裝置5 連接采光裝置6，采光裝置6 連接導光裝置7，穩(wěn)壓電路3 分別連接方位檢測模塊2、充放電切換電路4，充放電切換電路4 分別連接LED 照明模塊8、開關電源模塊9、蓄電池A10、蓄電池B11、太陽能充電控制器12，太陽能充電控制器12 連接太陽能電池板13 。

如圖4所示，所述的太陽能電池板13為圓形，其上設有凸透鏡層131，所述的凸透鏡層131是由焦距不同的六棱形凸透鏡132組成的向上拱起的半球狀曲面；或者所述的太陽能電池板13為橢圓形，其上設有凸透鏡層131，所述的凸透鏡層131是由焦距不同的六棱形凸透鏡132組成的向上拱起的半橢球狀曲面。

所述凸透鏡層131上的六棱凸透鏡132的焦點都落在太陽能電池板13上。

方位檢測模塊2 檢測出采光裝置6 與太陽光的偏離角度，MSP430F149 單片機1，接收方位檢測模塊2 檢測到的信號，驅動傳動裝置5 的云臺動作，從而保證安裝在傳動裝置5上的采光裝置6 準確對準太陽，之后MSP430F149 單片機1 控制系統(tǒng)進入低功耗模式，每5分鐘喚醒并檢測一次方位，并重新調整位置。同時根據蓄電池A10、蓄電池B11 的電量，控制充放電切換電路4 實現充放電的切換。

如圖2 所示為方位檢測模塊2 電路原理圖，三端穩(wěn)壓器LM7805 的IN 管腳、9V 電壓輸入、電容C1 的一端連接在一起，電容C1 的另一端，三端穩(wěn)壓器LM7805 的GND 管腳、電容C2 的一端連接在一起并接地，電容C2 的另一端、三端穩(wěn)壓器LM7805 的OUT 管腳、第二光敏電阻和光強檢測傳感器202 一端、第三光敏電阻和光強檢測傳感器203 一端、電阻R0 的一端連接在一起，第二光敏電阻和光強檢測傳感器202 另一端、第一光敏電阻和光強檢測傳感器201 一端、第一LM339 電壓比較器205 的負極、第二LM339 電壓比較器206 的正極連接在一起，第一光敏電阻和光強檢測傳感器201 的另一端接地，第三光敏電阻和光強檢測傳感器203 的另一端、第四光敏電阻和光強檢測傳感器204 一端、第三LM339 電壓比較器207的負極、第四LM339 電壓比較器208 的正極連接在一起，第四光敏電阻和光強檢測傳感器204 的另一端接地，第一LM339 電壓比較器205 的正極、電阻R0 的另一端、可變電阻R1 的一端、第三LM339 電壓比較器207 的正極連接在一起，第四LM339 電壓比較器208 的負極、可變電阻R1 的另一端、電阻R2 的一端、第二LM339 電壓比較器206 的負極連接在一起，電阻R2 的另一端接地。第一光敏電阻和光強檢測傳感器201、第二光敏電阻和光強檢測傳感器202、第三光敏電阻和光強檢測傳感器203、第四光敏電阻和光強檢測傳感器204 分別固定在上下左右四個方位，來檢測太陽方位的變化和光強的變化。采用將相對方位的兩個光敏電阻串聯分壓的方式，采集中間點電壓與標準電壓做比較便可得出太陽的大致方位。將四個光敏電阻兩兩串聯構成十字型陣列，通過對兩組數據進行分析、判斷、處理，然后驅動相應電機轉動，達到最大程度聚集太陽光的效果。

如圖3 所示，傳動裝置5 包括四個1K 的電阻，每個1K 的電阻分別連接一個NPN 三極管的基極，每個NPN 三極管的集電極外接5V 電壓，每個NPN 三極管的發(fā)射級分別連接一個Relay 5V 雙路繼電器模塊，每個Relay 5V 雙路繼電器模塊分別連接一個防堵開關501，每個防堵開關501 外接3.3V 電壓，其中兩個防堵開關501 與豎直電機連接，另外兩個防堵開關與水平電機連接，防堵開關501 和Relay 5V 雙路繼電器模塊的接地端接地。由于太陽的位置遍布在天空中一個面積范圍內，所以對太陽跟蹤應當采用雙軸跟蹤的方式。豎直電機與水平電機分別控制每一個軸方向的移動，傳動部分采用雙軸云臺作為執(zhí)行轉動主體，采用12V 減速直流電機和防堵開關501，與方位檢測模塊和單片機共同構成閉環(huán)系統(tǒng)。

太陽光經導光裝置7 的光纖進入采光裝置6，采光裝置6 由8 塊直徑為130mm、焦距為5cm、焦點為3mm 的菲尼爾透鏡成4*2 的陣列組成。導光裝置7 為8 根直徑為3mm、長度為10m 的PMMA 塑料光纖。太陽能電池板13 轉換的能量通過太陽能充電控制器12 儲存在兩塊12V10AH 鉛酸蓄電池即蓄電池A10、蓄電池B11 內。若蓄電池存儲的能量不足時，系統(tǒng)將自動切換到220V 市電供電。蓄電池充放電采用輪流交替的方式。太陽能充電控制器12 選用12V、10A 的太陽能充放電控制器。該控制器采用串聯式PWM 充電主電路，使充電回路的電壓損失較使用二極管的充電電路降低近一半，充電效率較非PWM 高3％ -6％，增加了用電時間；正常的直充、浮充自動控制方式使蓄電池有更長的使用壽命，同時具有高精度溫度補償功能。