專利名稱：自動同步太陽運動的向日太陽能灶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種太陽能的自動跟蹤及能量傳輸裝置，特別是一種全自動同步 太陽運動的向日太陽能灶。屬機(jī)械領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前生活中使用的各種爐灶大都是以電能、煤炭、石油天然氣等作為熱源，這些能 源都是不可再生資源，隨著這些能源的日漸枯竭，人們的生活都將會受到不同程度的影響， 尋求可再生能源迫在眉睫。目前的現(xiàn)有技術(shù)中，太陽能作為一種可持續(xù)使用的資源，已經(jīng) 越來越廣泛的被應(yīng)用到人們的生活中。太陽能灶以其清潔、無污染的獨特優(yōu)勢日益普遍的 進(jìn)入人們的日常生活中。由于地球圍繞太陽公轉(zhuǎn)和地球的自轉(zhuǎn)，同一地點太陽光線照射的 時間、方向和角度都是不斷變化的。一是起落時間在發(fā)生不斷變化，夏天升起早降落晚，冬 天升起晚降落早；二是太陽光線在不斷偏轉(zhuǎn)以北半球的中國為例，在一天中，太陽剛升起 時，太陽光線從東偏北方向升起，然后太陽光線逐漸向東偏，越過正東方偏向南，下午越過 正南方偏向西，直至降落；四是太陽光線與地平線的夾角也是逐漸變化的在一天中，太陽 剛升起時與地平線的夾角為0°，中午升到天空正中時夾角最大，降落時與地平線的夾角又 為0°。為此，為適應(yīng)太陽的運動，需要從偏轉(zhuǎn)和仰角兩個方向，隨時調(diào)整太陽灶凹面采光 面，才能確保太陽能的利用效果。多次的人力操作不但費時費力，不熟悉操作的人和婦女、 兒童更難以準(zhǔn)確對準(zhǔn)焦距，而且影響煮飯、燒水速度，容易打翻灶具和打翻食物，特別是經(jīng) 常人力操作還容易損壞太陽能灶具的配件，影響灶具使用壽命。另外，現(xiàn)有技術(shù)中聚光板與 灶體的相對位置恒定，無法調(diào)整聚光面積和受熱強(qiáng)度，這也給實際生活中做飯、炒菜、煮牛 奶、燒水等不同情況需要不同的溫度不相適應(yīng)。2008. 12. 31，中國專利局公開了一種名為 “簡易太陽能灶”的實用新型專利(公告號CN201173603)，其結(jié)構(gòu)包括太陽能罩，太陽能罩 的底部與下托環(huán)固定安裝在一起，下托環(huán)的通過下調(diào)節(jié)支架和下固定支架與底座連接在一 起；太陽能罩的上表面固定上調(diào)節(jié)支架和上固定支架，上調(diào)節(jié)支架和上固定支架的頂部與 上托環(huán)安裝在一起。該裝置需人力操作，未能解決太陽灶位置固定難以有效收集太陽能，且 都不能調(diào)整聚光面積和受熱強(qiáng)度。同時，當(dāng)烏云遮擋太陽或太陽光不足時，正在煮飯、炒菜 時，就只有停下來等太陽出來或換成其它炊具，造成不方便。在忘記時間的情況下，超時烹 飪可能煮焦食物造成浪費等，不適宜推廣應(yīng)用。

實用新型內(nèi)容為解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本實用新型提供一種自動同步太陽運動的向日太 陽能灶，本實用新型能按照太陽光線偏轉(zhuǎn)和仰角變化情況，自動調(diào)整太陽能灶偏轉(zhuǎn)和俯仰 角度，跟隨太陽轉(zhuǎn)動，始終保持太陽能灶的集光裝置正對太陽，灶體始終位于太陽灶的焦點 位置，實現(xiàn)最長時間、最大程度的收集太陽能。同時，當(dāng)烏云遮擋太陽或太陽光不足時，利用 蓄電池的電能繼續(xù)進(jìn)行烹飪或加熱，不至中斷烹飪，并在煮飯、燉菜超時時，自動偏轉(zhuǎn)，防止 煮焦食物，造成浪費。
3[0004]為實現(xiàn)上述技術(shù)效果，本實用新型采用如下技術(shù)方案一種自動同步太陽運動的向日太陽能灶，包括集光器和位于集光器焦點處與集光 器相適配的灶體，其特征在于所述集光器通過底部的俯仰調(diào)節(jié)桿和支撐桿設(shè)置于轉(zhuǎn)盤上， 灶體通過灶架設(shè)于轉(zhuǎn)盤上，所述俯仰調(diào)節(jié)桿和轉(zhuǎn)盤上分別設(shè)置步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行俯仰、偏轉(zhuǎn)等 自動調(diào)節(jié)；所述轉(zhuǎn)盤上設(shè)置程序控制器，并與蓄電池和太陽能光電轉(zhuǎn)換器連接。所述轉(zhuǎn)盤上設(shè)有偏轉(zhuǎn)自動調(diào)節(jié)裝置，所述偏轉(zhuǎn)自動調(diào)節(jié)的裝置由步進(jìn)電機(jī)控制的 齒輪與轉(zhuǎn)盤上的內(nèi)齒輪構(gòu)成，該齒輪與設(shè)于轉(zhuǎn)盤上的內(nèi)齒輪相匹配。所述支撐桿頂端設(shè)于集光器底部的俯仰滑槽內(nèi)，俯仰調(diào)節(jié)桿與支撐桿之間呈“品，， 字形設(shè)置。所述俯仰調(diào)節(jié)桿上設(shè)有手動微調(diào)的高度微調(diào)裝置和利用步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行俯仰自動 調(diào)節(jié)的步進(jìn)伸縮裝置。步進(jìn)伸縮裝置由通過步進(jìn)電機(jī)控制其伸縮頻率及幅度的兩段活動連接的伸縮桿 構(gòu)成。俯仰調(diào)節(jié)桿上的高度微調(diào)裝置為內(nèi)壁設(shè)有螺紋的管狀物，兩段俯仰調(diào)節(jié)桿通過高 度微調(diào)裝置螺紋連接，并由一個帶搖柄的齒輪控制，可通過搖動齒輪，手動微調(diào)俯仰調(diào)節(jié)桿 的高度，適合太陽灶在不同經(jīng)緯度和海拔高差時，進(jìn)行俯仰微調(diào)。包括當(dāng)自動調(diào)節(jié)裝置發(fā)生 故障時，亦可進(jìn)行手動調(diào)整。所述灶架上設(shè)有手動微調(diào)裝置和偏轉(zhuǎn)控制器。所述高度微調(diào)裝置為內(nèi)壁設(shè)有螺紋的管狀物，兩段灶架通過高度微調(diào)裝置螺紋連 接，并由帶搖柄的齒輪控制。所述轉(zhuǎn)盤上還設(shè)有偏轉(zhuǎn)手動調(diào)節(jié)器。轉(zhuǎn)盤上的手動偏轉(zhuǎn)微調(diào)裝置為一帶搖柄的齒 輪，與轉(zhuǎn)盤上的內(nèi)齒輪相連接，適合太陽灶在不同經(jīng)緯度和海拔高差時，進(jìn)行偏轉(zhuǎn)微調(diào)。包 括當(dāng)自動調(diào)節(jié)裝置發(fā)生故障時，亦可進(jìn)行手動調(diào)整。所述轉(zhuǎn)盤底部還可以設(shè)置滾輪，以方便灶體移動。轉(zhuǎn)盤上的偏轉(zhuǎn)自動調(diào)節(jié)的裝置為一帶步進(jìn)電機(jī)控制的齒輪，并與轉(zhuǎn)盤上的內(nèi)齒輪 相連接。通過步進(jìn)電機(jī)控制齒輪的轉(zhuǎn)速調(diào)整灶體的偏轉(zhuǎn)速度，以與太陽光線的偏轉(zhuǎn)速度一致。所述灶架上的手動微調(diào)裝置為一帶搖柄的齒輪，通過搖動齒輪調(diào)整灶架的高度， 以調(diào)整聚光面積和受熱強(qiáng)度，以適應(yīng)實際生活中做飯、炒菜、煮牛奶、燒水等不同情況需要 不同溫度的要求。灶架頂部設(shè)有超時自動偏轉(zhuǎn)電機(jī)，當(dāng)烹飪或加熱時間超過設(shè)定的時間時， 電機(jī)帶動灶架臂轉(zhuǎn)動，將灶移出到太陽灶的焦點外，防止食物過熟或煮焦。所述電源可采用太陽能蓄電池或外接電源。當(dāng)烏云遮擋太陽或太陽光不足時，可 接通電源，利用電阻絲或紅外線等方式，繼續(xù)進(jìn)行烹飪或加熱。根據(jù)當(dāng)?shù)氐娜照涨闆r，將俯仰調(diào)節(jié)桿上的步進(jìn)伸縮裝置中伸縮桿設(shè)置為均勻長度 的步進(jìn)單元，固定時長步進(jìn)一格，伸縮桿伸至最大長度時，俯仰調(diào)節(jié)桿高度與集光器的支架 相等，集光器處于水平位置狀態(tài)，與日中時分太陽位置對應(yīng)。伸縮桿伸至最大長度后步進(jìn)電 機(jī)控制其逐步縮回，到太陽降落時伸縮桿縮至最短長度，每天如此往復(fù)循環(huán)伸縮。同理，轉(zhuǎn) 盤也由步進(jìn)電機(jī)控制，在固定時長后偏轉(zhuǎn)一齒。程序控制器設(shè)定轉(zhuǎn)盤偏轉(zhuǎn)及集光器俯仰的 幅度及頻率，并與步進(jìn)電機(jī)相一致，自動進(jìn)行升降幅度和偏轉(zhuǎn)方向調(diào)節(jié)，以使得集光器始終正對太陽，灶體始終位于集光器的焦點處。下面以成都市日照為例說明本實用新型的工作原理。以成都市2009年6月21日 (夏至)為例，太陽5:26就從東偏北40°左右的方向照射到地面，太陽光自東經(jīng)南向西，每 小時的偏轉(zhuǎn)變化角度平均為15°，降落時間20:27，太陽剛升起時與地平線的夾角為0°， 中午升到天空正中時仰角最大達(dá)到83. 5°，下午降落時與地平線的夾角又為0°，太陽光 線仰角變化率平均為5. 39分鐘/度。針對太陽光線的偏轉(zhuǎn)規(guī)律，將轉(zhuǎn)盤的內(nèi)齒輪設(shè)置為 360個單元，每單元為1度，早上太陽灶就從正對太陽升起的東偏北40°方向開始偏轉(zhuǎn)，步 進(jìn)電機(jī)控制齒輪的轉(zhuǎn)速，每4分鐘偏轉(zhuǎn)一個單元，即每小時偏轉(zhuǎn)15個單元即15°，剛好與太 陽光每小時的偏轉(zhuǎn)變化角度一致，至20:27日落時停止偏轉(zhuǎn)，從而就能使得集光器始終正 對太陽。同時，針對日照的仰角變化規(guī)律，在俯仰調(diào)節(jié)桿上的步進(jìn)伸縮裝置中，將伸縮桿設(shè) 置為90個小格的步進(jìn)單元(以讓集光器仰角抬升1度為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置小格間隔，90度即太陽 正午最大仰角接近90度)，通過步進(jìn)或縮短一格，調(diào)節(jié)伸縮桿的長度進(jìn)而控制集光器仰角 上午步進(jìn)電機(jī)控制伸縮桿使其逐步縮短，每5. 39分鐘縮短一格，讓集光器仰角每5. 39分鐘 抬升1度，使集光器仰角逐步抬升，至正午時伸縮桿縮至最短長度時，集光器處于與地面成 83.5°的位置狀態(tài)，與成都市日中時分太陽仰角位置對應(yīng)，下午步進(jìn)電機(jī)又控制伸縮桿使 其逐步延長，至日落時伸縮桿延長至最高，集光器處于與地面成0°的位置狀態(tài)。以此為例， 將太陽每天的升降和偏轉(zhuǎn)等相關(guān)數(shù)據(jù)設(shè)置在程序控制器內(nèi)后，就能由程序控制器控制步進(jìn) 電機(jī)，每天如此往復(fù)循環(huán)，自動進(jìn)行太陽灶集光器升降幅度和偏轉(zhuǎn)方向自動調(diào)節(jié)了。本實用新型的有益效果表現(xiàn)在如下幾個方面1、集光器以及支架都設(shè)置在受步進(jìn)電機(jī)控制其偏轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤上，轉(zhuǎn)盤的偏轉(zhuǎn)改變集 光器方向，保證集光器隨著太陽偏轉(zhuǎn)都始終面對太陽光；2、集光器與支架之間設(shè)置集光器俯仰調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)集光器俯仰程度，保證從日 出到日落集光器都正面迎接太陽光，保證集光器隨著太陽升降都始終面對太陽光；3、灶體支架上設(shè)有可調(diào)節(jié)灶體支架長度的伸縮桿，可方便調(diào)節(jié)太陽能灶的灶具支 架高度，改變加熱物的聚光面積和受熱強(qiáng)度，滿足做飯、炒菜、煮牛奶、燒水等不同情況對不 同溫度的需要；4、集光器俯仰調(diào)節(jié)和偏轉(zhuǎn)自動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，由程序控制器自動進(jìn)行升降幅 度和偏轉(zhuǎn)自動調(diào)節(jié)，并可進(jìn)行手動微調(diào)，操作方便，方便婦女、兒童等操作，減少人工反復(fù)調(diào) 整灶體支架造成的灶體支架損壞和打翻灶具及食物。并延長太陽灶使用時間。5、當(dāng)烏云遮擋太陽或太陽光不足時，利用蓄電池的電能繼續(xù)進(jìn)行烹飪或加熱，不 至中斷烹飪。6、程序控制器預(yù)先設(shè)定轉(zhuǎn)盤的偏轉(zhuǎn)幅度和頻率，以及集光器底部的俯仰調(diào)節(jié)桿伸 縮幅度及頻率，保證集光器正對太陽，灶體始終位于集光器的焦點位置，整個運行過程自動 完成。7、灶架上設(shè)置超時自動偏轉(zhuǎn)電機(jī)，當(dāng)烹飪或加熱時間超過設(shè)定的時間時，電機(jī)帶 動灶架臂轉(zhuǎn)動，將灶移出到太陽灶的焦點外，防止食物過熟或煮焦及損傷灶體。8、本實用新型由于采用上述結(jié)構(gòu)，可準(zhǔn)確地跟蹤太陽，最大限度地接收陽光；本 實用新型的太陽能灶和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有設(shè)計合理、操作簡單、易于加工、體積小、使用方 便、節(jié)能環(huán)保等特點。[0029]9、本實用新型由于采用上述結(jié)構(gòu)，可準(zhǔn)確地跟蹤太陽，最大限度地接收陽光，和現(xiàn) 有技術(shù)相比，具有對太陽能利用率高，設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)簡單、易于加工、體積小、操作簡單，使 用方便、功能齊全、節(jié)能環(huán)保、使用壽命長等特點，適于推廣應(yīng)用。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型的電路圖。其中1-轉(zhuǎn)盤、2-集光器、3-灶體、4-俯仰調(diào)節(jié)桿、5-支撐桿、6_滑槽、7_步進(jìn)伸縮 裝置、8-高度微調(diào)裝置、9-灶架、10-偏轉(zhuǎn)控制器、11-手動微調(diào)裝置、12-偏轉(zhuǎn)手動調(diào)節(jié)器、 13-程序控制器、14-蓄電池、15-光電轉(zhuǎn)換器、16-滾輪。
具體實施方式
實施例1一種自動同步太陽運動的向日太陽能灶，包括集光器2和位于集光器2焦點處并 與集光器2相適配的灶體3，所述集光器2通過底部的俯仰調(diào)節(jié)桿4和兩個支撐桿5設(shè)置 于轉(zhuǎn)盤1上，同時灶體3通過灶架9設(shè)于轉(zhuǎn)盤1上，所述俯仰調(diào)節(jié)桿4和轉(zhuǎn)盤1上分別設(shè)置 步進(jìn)電機(jī)以進(jìn)行俯仰和偏轉(zhuǎn)的自動調(diào)節(jié)。轉(zhuǎn)盤1上設(shè)置程序控制器13，并與蓄電池14和 太陽能光電轉(zhuǎn)換器15連接。所述轉(zhuǎn)盤1上設(shè)有偏轉(zhuǎn)自動調(diào)節(jié)裝置，由步進(jìn)電機(jī)控制的齒輪 與轉(zhuǎn)盤1上的內(nèi)齒輪構(gòu)成，該齒輪與設(shè)于轉(zhuǎn)盤1上的內(nèi)齒輪相匹配。支撐桿5的頂端設(shè)于 集光器2底部的俯仰滑槽6內(nèi)，俯仰調(diào)節(jié)桿4與支撐桿5之間呈“品”字形設(shè)置。俯仰調(diào)節(jié) 桿4上設(shè)有手動微調(diào)的高度微調(diào)裝置8和利用步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行俯仰自動調(diào)節(jié)的步進(jìn)伸縮裝 置7。其中步進(jìn)伸縮裝置7由通過步進(jìn)電機(jī)控制其伸縮頻率及幅度的兩段活動連接的伸縮 桿構(gòu)成。高度微調(diào)裝置8為內(nèi)壁設(shè)有螺紋的管狀物，兩段俯仰調(diào)節(jié)桿4通過高度微調(diào)裝置 8螺紋連接，并由一個帶搖柄的齒輪控制，可通過搖動齒輪，手動微調(diào)俯仰調(diào)節(jié)桿4的高度， 以適應(yīng)太陽灶在不同經(jīng)緯度和海拔高差時，進(jìn)行俯仰微調(diào)，當(dāng)自動調(diào)節(jié)裝置發(fā)生故障時，亦 可進(jìn)行手動調(diào)整。另外，灶架9上設(shè)有手動微調(diào)裝置11和偏轉(zhuǎn)控制器10。所述手動微調(diào)裝 置11為內(nèi)壁設(shè)有螺紋的管狀物，兩段灶架9通過高度微調(diào)裝置11螺紋連接，并由帶搖柄的 齒輪控制。轉(zhuǎn)盤1上還設(shè)有偏轉(zhuǎn)手動調(diào)節(jié)器12。手動偏轉(zhuǎn)微調(diào)裝置12為一帶搖柄的齒輪， 與轉(zhuǎn)盤1上的內(nèi)齒輪相連接，以適應(yīng)太陽灶在不同經(jīng)緯度和海拔高差時，進(jìn)行偏轉(zhuǎn)微調(diào)，當(dāng) 自動調(diào)節(jié)裝置發(fā)生故障時，亦可進(jìn)行手動調(diào)整。轉(zhuǎn)盤1上的偏轉(zhuǎn)自動調(diào)節(jié)裝置為一帶步進(jìn) 電機(jī)控制的齒輪，并與轉(zhuǎn)盤1上的內(nèi)齒輪相連接。通過步進(jìn)電機(jī)控制齒輪的轉(zhuǎn)速調(diào)整灶體 的偏轉(zhuǎn)速度，以與太陽光線的偏轉(zhuǎn)速度一致。灶架9上的手動微調(diào)裝置11為一帶搖柄的齒 輪，通過搖動齒輪調(diào)整灶架9的高度。灶架9的頂部設(shè)有超時自動偏轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)控制器10， 當(dāng)烹飪或加熱時間超過設(shè)定的時間時，偏轉(zhuǎn)控制器10帶動灶架9轉(zhuǎn)動，將灶體3移出到集 光器2的焦點外，防止食物過熟或煮焦。陽光充足的時候，太陽能光電轉(zhuǎn)換器15將光能轉(zhuǎn) 化為電能提供給步進(jìn)電機(jī)以控制轉(zhuǎn)盤1和俯仰調(diào)節(jié)桿4的步進(jìn)作業(yè)，同時將光能轉(zhuǎn)化為電 能儲存到蓄電池14中備用。當(dāng)烏云遮擋太陽或太陽光不足時，可以使用蓄電池14中蓄積 的電能繼續(xù)進(jìn)行烹飪或加熱。其中步進(jìn)電機(jī)對俯仰調(diào)節(jié)桿4的升降幅度和偏轉(zhuǎn)自動調(diào)節(jié)裝 置的偏轉(zhuǎn)速度都根據(jù)當(dāng)?shù)厝照涨闆r設(shè)置，并設(shè)置在程序控制器13內(nèi)，由與程序控制器13相一致的步進(jìn)電機(jī)控制俯仰調(diào)節(jié)桿4和轉(zhuǎn)盤5自動進(jìn)行升降幅度和偏轉(zhuǎn)自動調(diào)節(jié)，以使得集 光器2始終正對太陽，灶體9始終位于集光器2的焦點處。根據(jù)當(dāng)?shù)氐娜照涨闆r，將俯仰調(diào) 節(jié)桿4上的步進(jìn)伸縮裝置7中伸縮桿設(shè)置為均勻長度的步進(jìn)單元，固定時長步進(jìn)一格，伸縮 桿伸至最大長度時，俯仰調(diào)節(jié)桿4的高度與集光器2的支架相等，集光器2處于水平位置狀 態(tài)，與日中時分太陽位置對應(yīng)。伸縮桿伸至最大長度后步進(jìn)電機(jī)控制其逐步縮回，到太陽降 落時伸縮桿縮至最短長度，每天如此往復(fù)循環(huán)伸縮。將轉(zhuǎn)盤1的偏轉(zhuǎn)設(shè)置為288個單元，每 單元1. 4度，每5分鐘步進(jìn)偏轉(zhuǎn)一個單元，一天24小時剛好完成一個偏轉(zhuǎn)周期。該裝置能 按照太陽光線偏轉(zhuǎn)和仰角變化情況，自動調(diào)整太陽能灶的偏轉(zhuǎn)和俯仰角度，跟隨太陽轉(zhuǎn)動， 始終保持太陽能灶的集光器2正對太陽，灶體3始終位于焦點位置，實現(xiàn)最長時間、最大程 度的收集太陽能。實施例2一種自動同步太陽運動的向日太陽能灶，包括集光器2和位于集光器2的焦點處 并與集光器2相適配的灶體3，所述集光器2通過其底部的俯仰調(diào)節(jié)桿4和支撐桿5設(shè)置于 轉(zhuǎn)盤1上，同時灶體3通過灶架9設(shè)于轉(zhuǎn)盤1上，所述俯仰調(diào)節(jié)桿4和轉(zhuǎn)盤1上分別設(shè)置步 進(jìn)電機(jī)進(jìn)行俯仰、偏轉(zhuǎn)自動調(diào)節(jié)；所述轉(zhuǎn)盤1上設(shè)置程序控制器13，并與蓄電池14和太陽 能光電轉(zhuǎn)換器15連接。所述轉(zhuǎn)盤1上設(shè)有偏轉(zhuǎn)自動調(diào)節(jié)裝置，由步進(jìn)電機(jī)控制的齒輪與轉(zhuǎn) 盤1上的內(nèi)齒輪構(gòu)成，該齒輪與設(shè)于轉(zhuǎn)盤1上的內(nèi)齒輪相匹配。支撐桿5的頂端設(shè)于集光器 2底部的俯仰滑槽6內(nèi)，俯仰調(diào)節(jié)桿4與支撐桿5之間呈“品”字形設(shè)置。俯仰調(diào)節(jié)桿4上設(shè) 有手動微調(diào)的高度微調(diào)裝置8和利用步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行俯仰自動調(diào)節(jié)的步進(jìn)伸縮裝置7。其中 步進(jìn)伸縮裝置7由通過步進(jìn)電機(jī)控制其伸縮頻率及幅度的兩段活動連接的伸縮桿構(gòu)成。高 度微調(diào)裝置8為內(nèi)壁設(shè)有螺紋的管狀物，兩段俯仰調(diào)節(jié)桿4通過高度微調(diào)裝置8螺紋連接， 并由一個帶搖柄的齒輪控制，可通過搖動齒輪，手動微調(diào)俯仰調(diào)節(jié)桿4的高度，以適應(yīng)太陽 灶在不同經(jīng)緯度和海拔高差時，進(jìn)行俯仰微調(diào)。包括當(dāng)自動調(diào)節(jié)裝置發(fā)生故障時，亦可進(jìn)行 手動調(diào)整。另外，灶架9上設(shè)有手動微調(diào)裝置11和偏轉(zhuǎn)控制器10。所述手動微調(diào)裝置11 為內(nèi)壁設(shè)有螺紋的管狀物，兩段灶架9通過高度微調(diào)裝置11螺紋連接，并由帶搖柄的齒輪 控制。轉(zhuǎn)盤1上還設(shè)有偏轉(zhuǎn)手動調(diào)節(jié)器12，由步進(jìn)電機(jī)控制的齒輪與轉(zhuǎn)盤1上的內(nèi)齒輪構(gòu) 成，該齒輪與設(shè)于轉(zhuǎn)盤1上的內(nèi)齒輪相匹配，適合太陽灶在不同經(jīng)緯度和海拔高差時，進(jìn)行 偏轉(zhuǎn)微調(diào)，包括當(dāng)自動調(diào)節(jié)裝置發(fā)生故障時，亦可進(jìn)行手動調(diào)整。為方便灶體3移動，在轉(zhuǎn) 盤1的底部設(shè)置有滾輪16。轉(zhuǎn)盤1上的偏轉(zhuǎn)自動調(diào)節(jié)裝置12為一帶步進(jìn)電機(jī)控制的齒輪， 并與轉(zhuǎn)盤上的內(nèi)齒輪相連接。通過步進(jìn)電機(jī)控制齒輪的轉(zhuǎn)速調(diào)整集光器2和灶體3的偏轉(zhuǎn) 速度，以與太陽光線的偏轉(zhuǎn)速度一致。灶架9上的手動微調(diào)裝置11為一帶搖柄的齒輪，通 過搖動齒輪調(diào)整灶架9的高度。灶架9上還設(shè)有一個實現(xiàn)超時自動偏轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)控制器10， 當(dāng)烹飪或加熱時間超過設(shè)定的時間時，偏轉(zhuǎn)控制器10帶動灶架9轉(zhuǎn)動，將灶體3移出集光 器2的焦點外，防止食物過熟或煮焦。陽光充足的時候，太陽能光電轉(zhuǎn)換器15將光能轉(zhuǎn)化 為電能提供給步進(jìn)電機(jī)以控制轉(zhuǎn)盤1和俯仰調(diào)節(jié)桿4的步進(jìn)作業(yè)，同時將光能轉(zhuǎn)化為電能 儲存到蓄電池14中備用。當(dāng)烏云遮擋太陽或太陽光不足時，可以使用蓄電池14中蓄積的 電能繼續(xù)進(jìn)行烹飪或加熱。其中步進(jìn)電機(jī)對俯仰調(diào)節(jié)桿4的升降幅度和對偏轉(zhuǎn)自動調(diào)節(jié)裝 置的偏轉(zhuǎn)速度都根據(jù)當(dāng)?shù)厝照涨闆r設(shè)置，并設(shè)置在程序控制器13內(nèi)，由執(zhí)行程序控制器內(nèi) 程序的步進(jìn)電機(jī)對俯仰調(diào)節(jié)桿4和轉(zhuǎn)盤1自動進(jìn)行升降幅度和偏轉(zhuǎn)自動調(diào)節(jié)，以使得集光
7器2始終正對太陽，灶體3始終位于集光器2的焦點處。為方便調(diào)節(jié)灶體3相對于集光器2 的位置，可通過手動微調(diào)裝置11適當(dāng)微量調(diào)節(jié)灶體3相對于集光器2焦點的位置，方便調(diào) 節(jié)太陽能灶的灶體3的位置，改變加熱物的聚光面積和受熱強(qiáng)度，滿足做飯、炒菜、煮牛奶、 燒水等不同情況對不同溫度的需要。針對日照的仰角變化規(guī)律，將俯仰調(diào)節(jié)桿4上的步進(jìn) 伸縮裝置7中伸縮桿設(shè)置為均勻長度的步進(jìn)單元，固定時長步進(jìn)一格，伸縮桿伸至最大長 度時，俯仰調(diào)節(jié)桿4的高度與集光器2的支架相等，集光器2處于水平位置狀態(tài)，與日中時 分太陽位置對應(yīng)。伸縮桿伸至最大長度后步進(jìn)電機(jī)控制其逐步縮回，到太陽降落時伸縮桿 縮至最短長度，每天如此往復(fù)循環(huán)伸縮。例如，以成都市2009年6月21日(夏至)為例， 太陽5:26就從東偏北40°左右的方向照射到地面，太陽光自東經(jīng)南向西，每小時的偏轉(zhuǎn)變 化角度平均為15°，降落時間20:27，太陽剛升起時與地平線的夾角為0°，中午升到天空 正中時仰角最大達(dá)到83. 5°，下午降落時與地平線的夾角又為0°，太陽光線仰角變化率 平均為5. 39分鐘/度。針對太陽光線的偏轉(zhuǎn)規(guī)律，將轉(zhuǎn)盤的內(nèi)齒輪設(shè)置為360個單元，每 單元為1度，早上太陽灶就從正對太陽升起的東偏北40°方向開始偏轉(zhuǎn)，步進(jìn)電機(jī)控制齒 輪的轉(zhuǎn)速，每4分鐘偏轉(zhuǎn)一個單元，即每小時偏轉(zhuǎn)15個單元即15°，剛好與太陽光每小時 的偏轉(zhuǎn)變化角度一致，至20:27日落時停止偏轉(zhuǎn)，從而就能使得集光器2始終正對太陽。同 時，針對日照的仰角變化規(guī)律，在俯仰調(diào)節(jié)桿4上的步進(jìn)伸縮裝置7中，將伸縮桿設(shè)置為90 個小格的步進(jìn)單元(以讓集光器仰角抬升1度為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置小格間隔)，通過固定時長步進(jìn)或 縮短一格，調(diào)節(jié)伸縮桿的長度進(jìn)而控制集光器2的仰角上午步進(jìn)電機(jī)控制伸縮桿使其逐 步縮短，每5. 39分鐘縮短一格，讓集光器2仰角抬升1度，通過集光器2的仰角逐步抬升， 至正午時伸縮桿縮至最短長度時，集光器2處于與地面83. 5°的位置狀態(tài)，與日中時分太 陽位置對應(yīng)，下午步進(jìn)電機(jī)又控制伸縮桿使其逐步延長，至日落時伸縮桿延長至最高，集光 器2處于與地面成0°的位置狀態(tài)。每天如此往復(fù)循環(huán)伸縮。將太陽每天的升降和偏轉(zhuǎn)等 相關(guān)數(shù)據(jù)設(shè)置在程序控制器13內(nèi)后，就能由程序控制器通過步進(jìn)電機(jī)實現(xiàn)自動進(jìn)行太陽 灶集光器升降幅度和偏轉(zhuǎn)自動調(diào)節(jié)了。實施例3一種自動同步太陽運動的向日太陽能灶，包括集光器2和位于集光器2的焦點處 并與集光器2相適配的灶體3，所述集光器2通過其底部的俯仰調(diào)節(jié)桿4和兩個支撐桿5 設(shè)置于轉(zhuǎn)盤1上，同時灶體3通過灶架9也設(shè)于同一轉(zhuǎn)盤1上，所述俯仰調(diào)節(jié)桿4和轉(zhuǎn)盤2 上分別設(shè)置步進(jìn)電機(jī)以進(jìn)行俯仰、偏轉(zhuǎn)等自動調(diào)節(jié)；所述轉(zhuǎn)盤1上設(shè)置程序控制器13，并與 蓄電池14和太陽能光電轉(zhuǎn)換器15連接。所述轉(zhuǎn)盤1上設(shè)有偏轉(zhuǎn)自動調(diào)節(jié)裝置，所述轉(zhuǎn)盤 1上設(shè)有偏轉(zhuǎn)自動調(diào)節(jié)裝置，由步進(jìn)電機(jī)控制的齒輪與轉(zhuǎn)盤1上的內(nèi)齒輪構(gòu)成，該齒輪與設(shè) 于轉(zhuǎn)盤1上的內(nèi)齒輪相匹配。支撐桿5的頂端設(shè)于集光器2底部的俯仰滑槽6內(nèi)，俯仰調(diào)節(jié) 桿4與支撐桿5之間呈“品”字形設(shè)置。俯仰調(diào)節(jié)桿4上設(shè)有手動微調(diào)的高度微調(diào)裝置8和 利用步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行俯仰自動調(diào)節(jié)的步進(jìn)伸縮裝置7。其中步進(jìn)伸縮裝置7由通過步進(jìn)電機(jī) 控制其伸縮頻率及幅度的兩段活動連接的伸縮桿構(gòu)成。高度微調(diào)裝置8為內(nèi)壁設(shè)有螺紋的 管狀物，兩段俯仰調(diào)節(jié)桿4通過高度微調(diào)裝置8螺紋連接，并由一個帶搖柄的齒輪控制，可 通過搖動齒輪，手動微調(diào)俯仰調(diào)節(jié)桿4的高度，以適應(yīng)太陽灶在不同經(jīng)緯度和海拔高差時， 進(jìn)行俯仰微調(diào)，包括當(dāng)自動調(diào)節(jié)裝置發(fā)生故障時進(jìn)行手動調(diào)整。另外，灶架9上設(shè)有手動微 調(diào)裝置11和偏轉(zhuǎn)控制器10。所述手動微調(diào)裝置11為內(nèi)壁設(shè)有螺紋的管狀物，兩段灶架9通過手動微調(diào)裝置11螺紋連接，并由帶搖柄的齒輪控制。在轉(zhuǎn)盤1上還設(shè)有偏轉(zhuǎn)手動調(diào)節(jié) 器12，手動偏轉(zhuǎn)微調(diào)裝置為一帶搖柄的齒輪，與轉(zhuǎn)盤1上的內(nèi)齒輪相連接，適應(yīng)太陽灶在不 同經(jīng)緯度和海拔高差時，進(jìn)行偏轉(zhuǎn)微調(diào)，包括當(dāng)自動調(diào)節(jié)裝置發(fā)生故障時，亦可進(jìn)行手動調(diào) 整。為方便灶體3的移動，在轉(zhuǎn)盤1的底部設(shè)置有滾輪16。轉(zhuǎn)盤1上的偏轉(zhuǎn)自動調(diào)節(jié)的裝 置由步進(jìn)電機(jī)控制的齒輪與轉(zhuǎn)盤1上的內(nèi)齒輪構(gòu)成，該齒輪與設(shè)于轉(zhuǎn)盤1上的內(nèi)齒輪相匹 配，轉(zhuǎn)盤上的內(nèi)齒輪相連接。通過步進(jìn)電機(jī)控制齒輪的轉(zhuǎn)速調(diào)整灶體3和集光器2的偏轉(zhuǎn)速 度，以與太陽光線的偏轉(zhuǎn)速度一致。灶架9上的手動微調(diào)裝置11為一帶搖柄的齒輪，通過 搖動齒輪調(diào)整灶架9的高度。灶架9上還設(shè)有一個控制超時自動偏轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)控制器10，當(dāng) 烹飪或加熱時間超過設(shè)定的時間時，偏轉(zhuǎn)控制器10帶動灶架9轉(zhuǎn)動，進(jìn)一步將灶體3移出 到集光器2的焦點外，防止食物過熟或煮焦。陽光充足的時候，太陽能光電轉(zhuǎn)換器15將光 能轉(zhuǎn)化為電能提供給步進(jìn)電機(jī)以控制轉(zhuǎn)盤1和俯仰調(diào)節(jié)桿4的步進(jìn)作業(yè)，同時將光能轉(zhuǎn)化 為電能儲存到蓄電池14中備用。當(dāng)烏云遮擋太陽或太陽光不足時，可以使用蓄電池14中 蓄積的電能繼續(xù)進(jìn)行烹飪或加熱。其中步進(jìn)電機(jī)對俯仰調(diào)節(jié)桿4的升降幅度和轉(zhuǎn)盤1上的 偏轉(zhuǎn)自動調(diào)節(jié)裝置的偏轉(zhuǎn)速度都根據(jù)當(dāng)?shù)厝照涨闆r設(shè)置，并設(shè)置在程序控制器13內(nèi)，由執(zhí) 行程序控制器13內(nèi)程序的步進(jìn)電機(jī)控制俯仰調(diào)節(jié)桿和轉(zhuǎn)盤1上的偏轉(zhuǎn)自動調(diào)節(jié)裝置實現(xiàn) 自動進(jìn)行升降和偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)，以使得集光器2始終正對太陽，灶體3始終位于集光器2的焦點 處。為方便調(diào)節(jié)灶體3相對于集光器2的位置，可通過手動微調(diào)裝置11適當(dāng)微量調(diào)節(jié)灶架 9的高度，進(jìn)一步調(diào)節(jié)灶體3相對于集光器2的位置，改變加熱物的聚光面積和受熱強(qiáng)度，滿 足做飯、炒菜、煮牛奶、燒水等不同情況對不同溫度的需要。針對日照的仰角變化規(guī)律，將俯 仰調(diào)節(jié)桿4上的步進(jìn)伸縮裝置中伸縮桿設(shè)置為均勻長度的步進(jìn)單元，固定時長步進(jìn)一格， 伸縮桿伸至最大長度時，俯仰調(diào)節(jié)桿4的高度與集光器2的支架相等，集光器2處于水平位 置狀態(tài)，與日中時分太陽位置對應(yīng)。伸縮桿伸至最大長度后步進(jìn)電機(jī)控制其逐步縮回，每天 如此往復(fù)循環(huán)伸縮。為防止陰天沒有日照或者日照強(qiáng)度不夠的情況下設(shè)備因能量不足無法 正常工作，本實施例中將整個設(shè)備連接外接電源，當(dāng)烏云遮擋太陽或太陽光不足時，使用外 接電源提供電能繼續(xù)進(jìn)行烹飪或加熱。
權(quán)利要求一種自動同步太陽運動的向日太陽能灶，包括集光器(2)和位于集光器(2)的焦點處并與集光器(2)相適配的灶體(3)，其特征在于所述集光器(2)通過底部的俯仰調(diào)節(jié)桿(4)和支撐桿(5)設(shè)置于轉(zhuǎn)盤(1)上，灶體(3)通過灶架(9)設(shè)于轉(zhuǎn)盤(1)上，所述俯仰調(diào)節(jié)桿(4)和轉(zhuǎn)盤(1)上分別設(shè)置步進(jìn)電機(jī)；所述轉(zhuǎn)盤(1)上還設(shè)置程序控制器(13)，并與蓄電池(14)和太陽能光電轉(zhuǎn)換器(15)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動同步太陽運動的向日太陽能灶，其特征在于所述轉(zhuǎn)盤 (1)上設(shè)有偏轉(zhuǎn)自動調(diào)節(jié)裝置，由步進(jìn)電機(jī)控制的齒輪與轉(zhuǎn)盤(1)上的內(nèi)齒輪構(gòu)成，該齒輪 與設(shè)于轉(zhuǎn)盤(1)上的內(nèi)齒輪相匹配。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動同步太陽運動的向日太陽能灶，其特征在于所述支撐 桿(5)的頂端設(shè)于集光器(2)的底部的俯仰滑槽(6)內(nèi)，俯仰調(diào)節(jié)桿(4)與支撐桿(5)之 間呈“品”字形設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3中任一權(quán)利要求所述的自動同步太陽運動的向日太陽能灶， 其特征在于所述俯仰調(diào)節(jié)桿(4)上設(shè)有高度微調(diào)裝置(8)和步進(jìn)伸縮裝置(7)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自動同步太陽運動的向日太陽能灶，其特征在于所述高度 微調(diào)裝置(8)為內(nèi)壁設(shè)有螺紋的管狀物，兩段俯仰調(diào)節(jié)桿(4)與高度微調(diào)裝置(8)之間螺 紋連接，并由帶搖柄的齒輪控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自動同步太陽運動的向日太陽能灶，其特征在于步進(jìn)伸縮 裝置(7)由通過步進(jìn)電機(jī)控制其伸縮頻率及幅度的兩段活動連接的伸縮桿構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動同步太陽運動的向日太陽能灶，其特征在于所述灶架 (9)上設(shè)有手動微調(diào)裝置(11)和偏轉(zhuǎn)控制器(10)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自動同步太陽運動的向日太陽能灶，其特征在于所述手動 微調(diào)裝置(11)為內(nèi)壁設(shè)有螺紋的管狀物，兩段灶架(9)與高度微調(diào)裝置(11)之間分別螺 紋連接，并由帶搖柄的齒輪控制。
9 .根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動同步太陽運動的向日太陽能灶，其特征在于所述轉(zhuǎn)盤 (1)上還設(shè)有偏轉(zhuǎn)手動調(diào)節(jié)器(12)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、5 8中任意一項權(quán)利要求所述的自動同步太陽運動的向日 太陽能灶，其特征在于所述轉(zhuǎn)盤(1)的底部設(shè)有滾輪(16)。
專利摘要本實用新型涉及一種自動同步太陽運動的向日太陽能灶，包括集光器和位于集光器焦點處與集光器相適配的灶體，其特征在于所述集光器通過底部的俯仰調(diào)節(jié)桿和支撐桿設(shè)置于轉(zhuǎn)盤上，灶體通過灶架設(shè)于轉(zhuǎn)盤上，所述俯仰調(diào)節(jié)桿和轉(zhuǎn)盤上分別設(shè)置步進(jìn)電機(jī)；所述轉(zhuǎn)盤上設(shè)置程序控制器，并與蓄電池和太陽能光電轉(zhuǎn)換器連接。灶架上設(shè)有偏轉(zhuǎn)控制器以控制灶體偏離焦點處。在轉(zhuǎn)盤底部還可設(shè)置滾輪。本實用新型能自動跟隨太陽轉(zhuǎn)動，同時可方便調(diào)節(jié)聚光盤的俯仰角度以實現(xiàn)隨時最有效的收集太陽能?？蓽?zhǔn)確地跟蹤太陽，最大限度地接收陽光；和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)簡單、易于加工、體積小、功能齊全、使用方便、節(jié)能環(huán)保、使用壽命長等特點，適于推廣應(yīng)用。
文檔編號F24J2/54GK201583004SQ20102003775
公開日2010年9月15日 申請日期2010年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月18日
發(fā)明者張華文, 李博 申請人:李博