CN106873640B - 一种光伏发电太阳能板的自动控制装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏发电太阳能板的自动控制装置及其方法。该装置将太阳能板置于铰接于齿条上的支撑底板上，通过电机驱动齿条上下移动，从而控制太阳能板的展开和回缩。相对于现有技术而言，使太阳能板在有光照时展开并进行发电，在没有光照或天气不佳时，自动回缩。本发明提高了光伏太阳能板的使用寿命，且结构简单，成本低廉，易于推广。

Description

一种光伏发电太阳能板的自动控制装置及其方法

技术领域

本发明属于太阳能光伏设备领域，特别涉及一种能够对光伏太阳能板进行自动收纳和伸展的装置及其方法。

背景技术

目前，太阳能发电被广泛使用，光伏太阳能板在进行使用时需要用到辅助支架，现有的光伏太阳能板支架大都是固定的，且太阳能板被一直暴露在外部环境中，当遇到雨、雪等不良天气状况时，太阳能板会受到外部环境的影响，造成损坏，而现有的能够调节的光伏太阳能板支架，只能对光伏太阳能板的角度进行调节，无法根据环境状况，对太阳能板进行收纳和展开，遇到雨、雪等不良环境时，依然会对太阳能板造成损坏，影响使用寿命，造成一定的经济损失。

发明内容

为了改善上述情况，本发明一种光伏发电太阳能板的自动控制装置提供了一种能够对光伏太阳能板进行自动收纳和伸展的装置。提高了光伏太阳能板的使用寿命。

本发明一种光伏发电太阳能板的自动控制装置是这样实现的：

光伏发电太阳能板的自动控制装置，包括透明护板、信号发射器、数据传输线、光敏传感器、顶板、太阳能板、主体箱、固定轴、压缩弹簧、电源线、安装孔、电机放置架、动力电机、中空管、导向块、齿轮、齿条、固定板、底部支板、支撑板、耐磨垫和密封圈，中空管与主体箱同轴设置且一端连通主体箱内腔底部，电机放置架置于主体箱底部，动力电机置于电机放置架上，齿轮置于动力电机的电机轴上；齿条布设于主体箱的中心轴上，两个导向块分别置于中空管内壁上，且分别位于齿条的两侧，且齿条和齿轮啮合传动，导向块与齿条构成移动副；主体箱上开有安装孔，电源线的一端和动力电机相连接，另一端从安装孔穿出并连接外部电源；齿条的顶部固定透明护板，顶板设置于透明护板下方且两者之间夹持有太阳能板，顶板的外边缘置有密封圈；若干块固定板的一端分别垂直等间距置于齿条上，另一端分别和主体箱内壁相接触；每块固定板上固定放置有一块支撑板，支撑板之间相互平行，每块支撑板在处于主体箱内部时其两端分别和主体箱两侧内壁相接触；每块支撑板上平行置有两排弹簧，每块支撑板上方通过固定轴铰接有两块底部支板，两块底部支板以齿条为轴镜像对称设置，其长度大于支撑板长度的一半，且两块底部支板在自然垂落时分别搭载于支撑板两端；底部支板上铺设有太阳能板，每块太阳能板通过电源线连接至外部储能装置；所述的透明护板上设有通过数据传输线相连的光敏传感器和信号发射器；信号发射器连接至外部控制设备。

作为优选，所述中空管的底部开有排水孔。

作为优选，所述透明护板的面积大于主体箱的顶部开口面积，且密封圈接触地面时其环绕的范围覆盖主体箱的顶部开口。

作为优选，所述主体箱的截面为方形。进一步的，所述顶板的长度略小于主体箱的长度。

作为优选，支撑板的外边缘设有耐磨垫。

本发明的另一目的在于提供一种基于所述装置的光伏发电太阳能板的自动控制方法，步骤如下：

使用时，首先将主体箱和中空管预埋在地下，并且使主体箱箱口和地面保持齐平，将信号发射器和外部的控制设备连接，光敏传感器接通电源开始工作；当光敏传感器检测到光线时，信号发射器将信号传递给外部的控制设备，使动力电机通电开始工作，电机轴正转，电机轴带动齿轮转动，齿轮带动齿条沿着两个导向块向上移动，并且分别通过多个固定轴带动相对应的两个底部支板向上移动，两个底部支板的另一端沿着主体箱7的内壁跟随齿条向上移动，当固定轴移动至主体箱箱口的上方时，固定轴上连接的两个底部支板的另一端失去支撑，在重力的作用下，分别沿着固定轴向下转动，最终搭在下方相对应的支撑板上，并且支撑板上的压缩弹簧被压缩，减少震动；当所有固定轴依次全部离开主体箱时，所有底部支板上的太阳能板都被伸展开，动力电机停止工作；当光敏传感器检测不到光线以及出现不良天气时，使动力电机反向转动，电机轴带动齿条沿着两个导向块向下移动，从而底部支板的一端逐渐向下移动至中空管内，底部支板的另一端沿着主体箱的内壁向下移动并在主体箱内壁的限制下聚拢收缩，直至顶板移动至主体箱箱口上，动力电机停止工作。

本发明相对于现有技术而言，其通过特殊设计的结构，使太阳能板在有光照时展开并进行发电，在没有光照或天气不佳时，自动回缩。本发明提高了光伏太阳能板的使用寿命，且结构简单，成本低廉，易于推广。

附图说明

图1为本发明一种光伏发电太阳能板的自动控制装置的结构示意图。

图2为本发明中太阳能板展开状态示意图；

图3为本发明中太阳能板聚拢收缩状态示意图；

图中附图标记为：透明护板1、信号发射器2、数据传输线3、光敏传感器4、顶板5、太阳能板6、主体箱7、固定轴8、压缩弹簧9、电源线10、安装孔11、电机放置架12、动力电机13、中空管14、导向块15、齿轮16、齿条17、固定板18、底部支板19、支撑板20、耐磨垫21、密封圈22。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

如图1所示，一种光伏发电太阳能板的自动控制装置，装置中包括透明护板1、信号发射器2、数据传输线3、光敏传感器4、顶板5、太阳能板6、主体箱7、固定轴8、压缩弹簧9、电源线10、安装孔11、电机放置架12、动力电机13、中空管14、导向块15、齿轮16、齿条17、固定板18、底部支板19、支撑板20、耐磨垫21和密封圈22。主体箱7的截面为方形，中空管14设置于主体箱7下方，两者同轴设置，且中空管14一端连通主体箱7内腔底部。中空管14的底部开有排水孔。电机放置架12置于主体箱7底部，动力电机13置于电机放置架12上。齿轮16固定于于动力电机13的电机轴上，用于与齿条配合。齿条17布设于主体箱7的中心轴上，中空管14内壁上固定有两个导向块15。两块导向块15分别位于齿条17的两侧，且齿条17和齿轮16啮合传动，导向块15与齿条17构成移动副。电机13运行时，通过齿轮驱动齿条17上下移动。主体箱7底部开有安装孔11，电源线10的一端和动力电机13相连接，另一端从安装孔11穿出并连接外部电源，用于为动力电机13供电。齿条17的顶部固定透明护板1，顶板5设置于透明护板1下方，顶板5和透明护板1之间夹持有太阳能板。太阳光可以穿过透明护板1照射于太阳能板上，进行发电。顶板5的外边缘环绕有密封圈22。齿条17上固定有若干块固定板18，图1中为2块，也可以根据实际情况设置多块。固定板18相互平行，且在齿条上等间距设置，固定板18的一端垂直固定于齿条17上，另一端分别和主体箱7内壁相接触。每块固定板18上固定放置有一块支撑板20，整个齿条上的支撑板20之间相互平行，每块支撑板20在处于主体箱7内部时其两端分别和主体箱7两侧内壁相接触，可以贴内部上下滑动。每块支撑板20上平行置有两排弹簧，作为上方底部支板的缓冲。每块支撑板20上方通过固定轴8铰接有两块底部支板19，两块底部支板19以齿条17为轴镜像对称设置，其长度大于支撑板20长度的一半。由此，如图2所示，两块底部支板19在自然垂落时分别搭载于支撑板20两端，弹簧支撑于底部支板上。底部支板19上铺设有太阳能板6，每块太阳能板6通过电源线10连接至外部储能装置，外部储能装置将太阳能发电收集后再输送给电网或用户。透明护板1上设有通过数据传输线3相连的光敏传感器4和信号发射器2，信号发射器2连接至外部控制设备。外部控制设备可以是单片机、PLC或者直接采用外部物联网平台。外部控制设备可以同时连接动力电机13，从而实现自动化控制。当光敏传感器4感应到光信号，并通过信号发射器2向外部控制设备发送信号，外部控制设备接收到信号后，对动力电机13做出反馈控制，从而控制光伏发电太阳能板的伸展和收缩。

为了保证防雨和密封效果，透明护板1的面积需要大于主体箱7的顶部开口面积，且密封圈22接触地面时其环绕的范围覆盖主体箱7的顶部开口，顶板5的长度略小于主体箱7的长度。当顶盖下沉时，顶板5嵌入主体箱7开口中，密封圈22密闭透明护板1和地面之间的缝隙，防止雨水渗入。另外，为了防止磨损底部支板19，可以在支撑板20的外边缘设有耐磨垫21。

基于上述装置的光伏发电太阳能板的自动控制方法，步骤如下：

使用时，首先将主体箱7和中空管14预埋在地下，并且使主体箱7箱口和地面保持齐平，将信号发射器2和外部的控制设备连接，光敏传感器4接通电源开始工作；当光敏传感器4检测到光线时，信号发射器2将信号传递给外部的控制设备，使动力电机13通电开始工作，电机轴正转，电机轴带动齿轮16转动，齿轮16带动齿条17沿着两个导向块15向上移动，并且分别通过多个固定轴8带动相对应的两个底部支板19向上移动，两个底部支板19的另一端沿着主体箱7的内壁跟随齿条17向上移动，当固定轴8移动至主体箱7箱口的上方时，固定轴8上连接的两个底部支板19的另一端失去支撑，在重力的作用下，分别沿着固定轴8向下转动，最终搭在下方相对应的支撑板20上，此时，两个底部支板和下方对应的支撑板形成一个等腰三角形，从而两个底部支板上的太阳能板被展开，能够接收太阳能进行工作，并且支撑板20上的压缩弹簧9被压缩，减少震动；当所有固定轴8依次全部离开主体箱7时，所有底部支板19上的太阳能板6都被伸展开，动力电机13停止工作；当光敏传感器4检测不到光线以及出现雨、雪等不良天气时，使动力电机13反向转动，电机轴带动齿条17沿着两个导向块15向下移动，从而底部支板19的一端逐渐向下移动至中空管14内，底部支板19的另一端沿着主体箱7的内壁向下移动并在主体箱7内壁的限制下聚拢收缩，直至顶板5移动至主体箱7箱口上，动力电机13停止工作。太阳能板6被收缩于主体箱7中时，其形态如图3所示。

本发明中，密封圈22的设计，能够防止外部污染物进入主体箱7内，保护太阳能板6。耐磨垫21的设计，能够防止底部支板19另一端移动时损坏。透明护板1的设计，能够对顶板5上的太阳能板6进行保护，且不妨碍顶板5上的太阳能板6工作。太阳能板6的长度大于底部支板19的长度，能够节省材料。中空管14在实际应用的时候，中空管14底部的排水孔可以和排水通道连接，便于将深入到主体箱7内的水排出，防止积水对主体箱7内存储的太阳能板6产生影响，达到根据需要，对光伏太阳能板6进行收纳和伸展的目的。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种光伏发电太阳能板的自动控制方法，该方法通过自动控制装置实现，自动控制装置包括透明护板（1）、信号发射器（2）、数据传输线（3）、光敏传感器（4）、顶板（5）、太阳能板（6）、主体箱（7）、固定轴（8）、压缩弹簧（9）、电源线（10）、安装孔（11）、电机放置架（12）、动力电机（13）、中空管（14）、导向块（15）、齿轮（16）、齿条（17）、固定板（18）、底部支板（19）、支撑板（20）、耐磨垫（21）和密封圈（22），中空管（14）与主体箱（7）同轴设置且一端连通主体箱（7）内腔底部，电机放置架（12）置于主体箱（7）底部，动力电机（13）置于电机放置架（12）上，齿轮（16）置于动力电机（13）的电机轴上；齿条（17）布设于主体箱（7）的中心轴上，两个导向块（15）分别置于中空管（14）内壁上，且分别位于齿条（17）的两侧，且齿条（17）和齿轮（16）啮合传动，导向块（15）与齿条（17）构成移动副；主体箱（7）上开有安装孔（11），电源线（10）的一端和动力电机（13）相连接，另一端从安装孔（11）穿出并连接外部电源；齿条（17）的顶部固定透明护板（1），顶板（5）设置于透明护板（1）下方且两者之间夹持有太阳能板，顶板（5）的外边缘置有密封圈（22）；若干块固定板（18）的一端分别垂直等间距置于齿条（17）上，另一端分别和主体箱（7）内壁相接触；每块固定板（18）上固定放置有一块支撑板（20），支撑板（20）之间相互平行，每块支撑板（20）在处于主体箱（7）内部时其两端分别和主体箱（7）两侧内壁相接触；每块支撑板（20）上平行置有两排弹簧，每块支撑板（20）上方通过固定轴（8）铰接有两块底部支板（19），两块底部支板（19）以齿条（17）为轴镜像对称设置，其长度大于支撑板（20）长度的一半，且两块底部支板（19）在自然垂落时分别搭载于支撑板（20）两端；底部支板（19）上铺设有太阳能板（6），每块太阳能板（6）通过电源线（10）连接至外部储能装置；所述的透明护板（1）上设有通过数据传输线（3）相连的光敏传感器（4）和信号发射器（2）；信号发射器（2）连接至外部控制设备；其特征在于，步骤如下：

使用时，首先将主体箱（7）和中空管（14）预埋在地下，并且使主体箱（7）箱口和地面保持齐平，将信号发射器（2）和外部的控制设备连接，光敏传感器（4）接通电源开始工作；当光敏传感器（4）检测到光线时，信号发射器（2）将信号传递给外部的控制设备，使动力电机（13）通电开始工作，电机轴正转，电机轴带动齿轮（16）转动，齿轮（16）带动齿条（17）沿着两个导向块（15）向上移动，并且分别通过多个固定轴（8）带动相对应的两个底部支板（19）向上移动，两个底部支板（19）的另一端沿着主体箱7的内壁跟随齿条（17）向上移动，当固定轴（8）移动至主体箱（7）箱口的上方时，固定轴（8）上连接的两个底部支板（19）的另一端失去支撑，在重力的作用下，分别沿着固定轴（8）向下转动，最终搭在下方相对应的支撑板（20）上，并且支撑板（20）上的压缩弹簧（9）被压缩，减少震动；当所有固定轴（8）依次全部离开主体箱（7）时，所有底部支板（19）上的太阳能板（6）都被伸展开，动力电机（13）停止工作；当光敏传感器（4）检测不到光线以及出现不良天气时，使动力电机（13）反向转动，电机轴带动齿条（17）沿着两个导向块（15）向下移动，从而底部支板（19）的一端逐渐向下移动至中空管（14）内，底部支板（19）的另一端沿着主体箱（7）的内壁向下移动并在主体箱（7）内壁的限制下聚拢收缩，直至顶板（5）移动至主体箱（7）箱口上，动力电机（13）停止工作。

2.根据权利要求1所述的一种光伏发电太阳能板的自动控制方法，其特征在于所述中空管（14）的底部开有排水孔。

3.根据权利要求1所述的一种光伏发电太阳能板的自动控制方法，其特征在于所述透明护板（1）的面积大于主体箱（7）的顶部开口面积，且密封圈（22）接触地面时其环绕的范围覆盖主体箱（7）的顶部开口。

4.根据权利要求1所述的一种光伏发电太阳能板的自动控制方法，其特征在于所述主体箱（7）的截面为方形。

5.根据权利要求1所述的一种光伏发电太阳能板的自动控制方法，其特征在于支撑板（20）的外边缘设有耐磨垫（21）。

6.根据权利要求4所述的一种光伏发电太阳能板的自动控制方法，其特征在于所述顶板（5）的长度略小于主体箱（7）的长度。