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宿舍在一楼,采光相当差,要是能把窗户外的太阳光引入室内照明就好了。

网上一查发现,这种方案国外早就有了,就是价格太贵,都是好几万了,根本买不起啊。不过既然这种方法能行,那就自己DIY一个吧。

Step 1: 步骤1:制作原理图

通过菲涅尔透镜,将太阳光汇聚到一点,用塑料光纤将光直接传导,导入室内进行照明。

系统主要分为两个部分,一部分为光路传输模块,另一部分为传感器跟踪控制模块。
其中光路传输模块由菲涅尔透镜、红外滤光片、光纤以及末端散光装置组成。透镜是500mm直径的菲涅尔透镜,由塑料制成的,红外滤光片是从废弃的投影仪上面拆下来的,作为滤光装置,因为汇聚后的太阳光特别强烈,会是使光纤断面烧坏,而其中的能量有近一半的是红外部分,将这一部分发热的红光滤掉以后能明显减少发热,让整套装置稳定工作。 光纤选用的是内径14mm的黑皮尾光光纤长度为5米,整套系统安装完成以后测试光的传输效率在50%左右,透镜收集器的固定装置是一个路灯用的铝制外壳,轻巧又导热。 传感器跟踪控制模块主要是由光敏电阻做的光敏传感器、arduino主控板,以及二手的24v交流电机的监控云台。

Step 2: 步骤2:制作过程

由于云台的限位开光的作用,导致其最大仰角不能达到90度,需要调整收集器的初始仰角,使得云台最大仰角时,透镜能够达到90度的仰角。

透镜、云台位置调整好以后就可以安装传感器了,传感器安装在侧面,安装的时候通过实际工作状态来调整倾斜位置,使得聚光的光点能够刚好照到光纤端面,然后将其固定。
传感器的制作 采用光敏电阻作为感光元件,考虑到强光下光敏电阻会达到饱和,需要在传感器前端加一个滤光镜片,对光线进行衰减。夏天晴天的时候正午光强在100000~200000Lux之间,而光敏电阻的饱和光强在3000Lux左右,因此必须要使光强衰减到1%左右才行,本来打算买一个专业的光学滤光片,后来发现电焊用的黑玻璃也能达到滤光效果,关键是价格便宜,于是就选它了。另外还有一点是,光线衰减厉害的话可以避免杂散光的干扰,提高整体工作的稳定性,而且在环境光线比较弱的时候能自动判别,从而整套装置停止跟踪。

控制器使用开源的arduino,通过采集到的各个光敏电阻的电压数据,获得各个方向的光照强度,输出控制信号,通过一个L298N来驱动控制继电器的通断,从而能够控制云台的转动方向。
将加工好的灯具的罩子固定到云台上,菲涅尔透镜用的是文具店买的那种小夹子固定到前端,后端做了一个固定装置,将光纤固定起来。

Step 3: 效果图

安装完成,在阳光充足的时候测试,效果是这样的。

在光纤的光出射端用塑料瓶装些配有漂白粉的溶液做一个散光装置,照明效果会更好一些,光线散射较为均匀,效果是这样的

<p>成本多少啊?</p>
Nubia
<p>室内整体的效果怎么样呢?图上感觉光比较聚集,照明范围比较有限啊</p>

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