專利名稱：高效率低成本高精度自動跟蹤太陽灶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種能使太陽灶在全天候搜尋太陽位置并能精確自動跟蹤的太陽灶裝置。
背景技術(shù)：
目前，主導市場主流的太陽灶都需人工實時調(diào)節(jié)來保證因太陽位置的變化而偏離被加熱物體的焦點重新回到被加熱物體上以達到目的，但是這不僅需要人工來實現(xiàn)，而且其效率和精度都很低。目前，也有通過其它方式來實現(xiàn)自動跟蹤的太陽灶裝置，但都因成本過高或精度和效率不夠高而沒有推廣開來，正如《中國太陽灶網(wǎng)》太陽灶攻關(guān)小組的要求太陽灶“配套的自動跟蹤裝置是必不可少的，所以應加快太陽灶自動跟蹤裝置的研制，并注意其經(jīng)濟實用性，提高應用價值?！卑l(fā)明內(nèi)容太陽灶市場主要面向經(jīng)濟較為落后的西部地區(qū)及廣大的農(nóng)村地區(qū)，本實用新型不僅能解放人力實現(xiàn)自動化，而且能以低成本實現(xiàn)高精度自動跟蹤，能使其有效聚光鏡面面積達到100％利用。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的方案是在底座上樹一豎直主柱，其可在底座上橫向自由轉(zhuǎn)動。為了使聚光鏡與加熱物體的重力在橫軸上盡可能平衡，在聚光鏡正面用兩個吊架將聚光鏡與主柱上的橫軸相鉸接。聚光鏡可繞橫軸隨太陽高度角的變化在縱向范圍內(nèi)90度轉(zhuǎn)動。主柱與底座以軸承連接轉(zhuǎn)動，可繞底座在橫向范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動。主柱上安裝有橫向放置，且方向可調(diào)的微型直流電動機，它可帶動聚光鏡在太陽高度角變化時實現(xiàn)自動跟蹤。豎向放置的微型直流電動機與固定在底座上端且與主柱同心的齒輪嚙合，在該電動機通以極性可調(diào)的低壓直流電流時，該電機可帶動主柱連同聚光鏡在水平面上縱向轉(zhuǎn)動。通入兩個電動機的電流是通過磁控電路和感溫元件控制的。放置在焦點周圍的感溫元件上下左右各一個，每個感溫元件分別與一個磁控接觸器線圈及電源相串聯(lián)。當焦點偏移后落在感溫元件上時，由感溫元件來通斷各自的磁控接觸器線圈，進而由磁控接觸器控制要求較大電流的電動機，并使電動機帶動聚光鏡將焦點重新調(diào)回到被加熱物體上。本實用新型在主柱與底座連接處安置一轉(zhuǎn)動性行程開關(guān)，它可控制豎向放置的電動機完成當太陽西落后(無加熱能力時)使聚光鏡轉(zhuǎn)回到日出的方向。同時該實用新型在鍋架支架處采用了一平行四邊形機構(gòu)，這一機構(gòu)不僅可使聚光鏡縱向轉(zhuǎn)動時鍋架始終保持水平，還可使支架始終與聚光鏡垂直。即保證入射光線始終與聚光鏡有效面垂直，并使太陽灶聚光鏡的有效面積在使用過程中保持最大，從而進一步提高太陽灶的效率。
日出后，當太陽光強度因聚光鏡聚焦而足以加熱物體時，調(diào)回到大至指向日出方向的聚光鏡的聚焦焦點落在加熱物體周圍的四個感溫元件之一上，感溫元件通過對與各自相連的磁控接觸器線圈的控制，從而無矛盾的控制兩個電動機帶動聚光鏡重復調(diào)整，使焦點落在被加熱物體上。調(diào)整完成后，便進入了加熱工作狀態(tài)。在加熱過程中，太陽移動還會再次引起焦點的偏移，利用同樣的方法可完成調(diào)整，使焦點重新回到加熱物體上。為了校正云雨天氣后大幅偏移的焦點，在因太陽偏西而引起焦點偏東方向的感溫開關(guān)上并聯(lián)一個或二個感溫開關(guān)，這樣即使四個基本的感溫開關(guān)因焦點偏移范圍過大同時失效時，也可使焦點重新調(diào)回到四個基本開關(guān)作用范圍內(nèi)，從而實現(xiàn)全天候自動跟蹤。
本實用新型的有益效果是本實用新型在第一次人工調(diào)試后，可以在晴天及時準確跟蹤，而且在遇云雨過后焦點溫度達到足以加熱物體時可以重新自動調(diào)整跟蹤，從而實現(xiàn)全天候自動跟蹤。而其所采用的平行四邊形機構(gòu)以較低的成本就可使聚光鏡有效面積利用率達到100％，即可使太陽灶實現(xiàn)全自動高效率精確跟蹤太陽的目的。


下面是結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖2是本實用新型加熱處感溫元件分布及工作原理圖。
圖3是本實用新型自動跟蹤及復原控制線路圖。
圖中，1.底座，2.主柱，3.橫軸，4.聚光鏡，5.鍋架支桿，6.鍋架，7.鍋架拉桿8.主柱橫桿，9.吊架，10.齒輪，11.微型直流電動機，12.半環(huán)齒輪，13.微型直流電動機，14.行程開關(guān)，15輔助支桿，16，17，18，19金屬環(huán)導規(guī)。
具體實施方式
在圖1的實施例中，底座(1)與主柱(2)用一對軸承連接，豎直主柱可在底座上橫向自由轉(zhuǎn)動。固定在底座上端的齒輪(10)與經(jīng)減速后的微型直流電動機(11)上的齒輪嚙合，當電動機通以經(jīng)由感溫開關(guān)(K1)和(K2)和磁控電路控制放大的電流而正反轉(zhuǎn)動時，便可帶動主柱(2)及其上部分在橫向范圍轉(zhuǎn)動。主柱(2)中部固定的橫軸(3)與固定在聚光鏡(4)正面的兩個吊架(9)鉸連接，聚光鏡(4)可繞橫軸(3)在太陽高度角變化范圍內(nèi)縱向轉(zhuǎn)動。在聚光鏡(4)背面按置一個與橫軸(3)同心的半環(huán)齒輪(12)并與經(jīng)減速后的微型直流電動機(13)上的齒輪嚙合，當電動機通以經(jīng)由感溫開關(guān)和磁控電路控制放大的電流而正反轉(zhuǎn)動時，便可帶動聚光鏡(4)及其上部分在太陽高度角變化范圍內(nèi)縱向轉(zhuǎn)動。在平行四邊形鍋架支架機構(gòu)中，由鍋架支桿(5)，鍋架(6)，拉桿(7)和主柱上端的平桿(8)首尾依次以銷軸鉸連接，而構(gòu)成平行四邊形機構(gòu)，并用輔助支桿(15)將鍋架支桿(5)固定于聚光鏡(4)上，從而使太陽灶聚光鏡在縱向轉(zhuǎn)動時可始終保證鍋架支桿(5)與聚光鏡(4)的垂直和鍋架的水平。在圖2的感溫開關(guān)分布及工作圖中，與鍋架(6)同心并分布在鍋架周圍絕緣放置四段不銹金屬環(huán)(16)，(17)，(18)，(19)與鍋架(6)組成感溫開關(guān)的導規(guī)，四個感溫開關(guān)(k1).(k2).(k3).(k4)的兩端分別與四段不銹金屬圓環(huán)和鍋架接觸，組成開關(guān)電路。四個感溫開關(guān)可以在導規(guī)上自由滑動。四段不銹金屬圓環(huán)分別用導線連接至圖3中的磁控接觸器(KM1，KM2，KM3，KM4)的磁鐵線圈的一端，線圈另一端與電源的正極相接。電源的負極與太陽灶金屬機體相接，使各段不銹金屬圓環(huán)，感溫開關(guān)，鍋架，磁控接觸器線圈，電源與導線及太陽灶金屬機體構(gòu)成閉合回路。在感溫開關(guān)K3右面并聯(lián)一至二個感溫開關(guān)，用于遇云雨等天氣后焦點大幅偏移的調(diào)整。在圖3的自動跟蹤及復原控制線路圖中，220v交流電源經(jīng)變壓器降壓，再經(jīng)過鎮(zhèn)流部分后變?yōu)榈蛪褐绷麟娫?，也可直接使用低壓直流電源。四個磁控接觸器(KM1，KM2，KM3，KM4)都是由一個線圈和一個雙觸點開關(guān)組成。感溫開關(guān)(K1，K2，K3，K4)分別與磁控接觸器(KM1，KM2，KM3，KM4)的線圈串聯(lián)后接入低壓直流電源中，四個磁控接觸器的線圈分別控制四個雙觸點開關(guān)，其中每個雙觸點開關(guān)由一個常開開關(guān)和一個常閉開關(guān)組成。每個雙觸點開關(guān)的常閉觸點與電源一極相連，常開觸點與電源另一極相連。低壓直流電動機M1連通磁控接觸器(KM2)和(KM4)的觸頭，電動機(M2)連通雙觸頭開關(guān)(KM1)和(KM3)的觸頭。當感溫開關(guān)(K1)閉合時，磁控接觸器(KM1)，斷開常開觸點，電動機(M1)正轉(zhuǎn)；當感溫開關(guān)(K3)閉合時，磁控接觸器(KM3)斷開常閉觸點，接通常開觸點，電動機(M1)反轉(zhuǎn)。同理，當感溫開關(guān)(K2)閉合時，電動機(M2)正轉(zhuǎn)；當感溫開關(guān)(K4)閉合時，電動機(M2)反轉(zhuǎn)。在磁控接觸器(KM3)的常開觸點上并聯(lián)一行程開關(guān)(ST)，當太陽灶聚光鏡轉(zhuǎn)至一定位置(比如對著太陽西落的地方)，行程開關(guān)(ST)接通，電動機(M1)反轉(zhuǎn)，帶動聚光鏡及其上部分東轉(zhuǎn)。當太陽灶聚光鏡轉(zhuǎn)至太陽東出的位置時，行程開關(guān)(ST)斷開，電動機(M1)停止轉(zhuǎn)動，這樣一個工作日結(jié)束。
權(quán)利要求1.一種太陽灶，在底座上有一豎直主柱，豎直主柱可在底座上橫向自由轉(zhuǎn)動，聚光鏡通過一固定在主柱上的橫軸相連，并可繞其在縱向范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動，通過對聚光鏡橫向和縱向的調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)焦點的位置，通過聚光鏡的聚焦作用來加熱鍋架上的物體，其特征是豎向固定在主柱下端上的經(jīng)減速的微型直流電動機齒輪與固定在底座上端且與主柱同心的齒輪嚙合；水平固定在主柱上端的經(jīng)減速的微型直流電動機齒輪與固定在聚光鏡背面且與橫軸同心的半環(huán)齒嚙合，并由平行四邊形鍋架機構(gòu)，感溫開關(guān)，磁控接觸器等組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽灶，其特征是鍋架，支桿，主柱上端的橫桿，拉桿依次順序首尾用銷軸鉸連接，組成平行四邊形機構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽灶，其特征是在鍋架周圍分別絕緣安裝四段不銹金屬圓環(huán)與鍋架組成感溫開關(guān)的導規(guī)，四個感溫開關(guān)的兩端分別與四段不銹金屬圓環(huán)和鍋架接觸，組成開關(guān)電路，并在左端感溫開關(guān)并聯(lián)一至兩個同樣的感溫開關(guān)，感溫開關(guān)用雙金屬材料組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽灶，其特征是在聚光鏡正面用兩個吊架將聚光鏡與主柱上的橫軸相鉸接，使聚光鏡重力與被加熱物體盡可能保持平衡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽灶，其特征是鍋架的平行四邊形機構(gòu)支架上的拉桿用空心管，用來裝放跟蹤控制電路的四根導線。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽灶，其特征是可用220V的交流電源供電，也可用低壓直流電源直接供電，220V交流電源經(jīng)一較大功率變壓器后由四個二極管組成的橋路鎮(zhèn)流為直流電流，其控制部分由感溫開關(guān)，行程開關(guān)和磁控接觸器組成，工作部分由兩個電動機組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽灶，其特征是主柱與底座連接處的上端安置一個轉(zhuǎn)動性行程開關(guān)，行程開關(guān)在一定角度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動作用時。該范圍可以調(diào)整。在該范圍內(nèi)行程開關(guān)要處于常開狀態(tài)，也可處于常閉狀態(tài)，當開關(guān)轉(zhuǎn)至極限位置時其狀態(tài)可由一種改變?yōu)榱硪环N。
專利摘要一種全自動高效率精確跟蹤的太陽灶。它是通過磁控電路對電動機的控制用縱橫兩軸來調(diào)節(jié)而實現(xiàn)精確跟蹤太陽，并使用了一個平行四邊形機構(gòu)支架，該支架可保證太陽入射光線始終垂直于聚光鏡有效面。即對太陽灶聚光鏡的有效面積利用率始終為100％，能較高的提高效率，而且采用的行程開關(guān)可在太陽落后自動轉(zhuǎn)到日出的方向等待第二個工作日的到來。從而實現(xiàn)全自動高效率，高精度跟蹤太陽的目的。
文檔編號F24J2/38GK2699194SQ20042005109
公開日2005年5月11日 申請日期2004年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月25日
發(fā)明者李躍盛, 韓桐, 楊發(fā)禮 申請人:李躍盛, 韓桐, 楊發(fā)禮