CN107883998A - 高精度可定位全自动三维可调太阳辐射测试装置 - Google Patents

高精度可定位全自动三维可调太阳辐射测试装置 Download PDF

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许春峰
张志刚
潘雷
李宪莉
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Abstract

本发明提供一种高精度可定位全自动三维可调太阳辐射测试装置，该装置包括底座、X型钢架、第一液压缸、第一活塞杆、安装底座、万向轮、信号接收器、蓄电池、支撑板、工作面板、第二液压缸、第二活塞杆、数据输出端口、液压油泵、红外线发射器、红外线接收器、显示平台、微控制单元、旋转支座、旋转管、液压油管、光伏电池板、倾角传感器遥控器、人工光源和液压油泵。有益效果是本装置可实现太阳辐射测试实验的全自动化，操作方便，极大的增加了实验的安全性和可实施性，可以将实验误差降低3％‑5％左右。

Description

高精度可定位全自动三维可调太阳辐射测试装置
技术领域
本发明涉及光伏和光热产品测试领域，特别是涉及基于人工光源的光伏产品测试领域的一种高精度可定位全自动三维可调太阳辐射测试装置。
背景技术
光伏产品测试对于研究光伏产品有着重要的意义，其中尤其太阳能电池板、太阳能热水器的光热特性研究需要做大量的设计，其中人工光源在光伏产品测试领域也有着重要的意义。现有的人工光源辐射测试装置存在以下三个缺点：第一，需要人为的去设置每一组高度和太阳能电池板与水平面的倾角，而且误差较大；第二，由于在太阳辐射测试实验时，即使防护措施做得很好，受到辐射伤害的可能性还是很大；第三，在实验过程中，若想要改变测试数据或者记录数据，必须手动设置或记录，增加了实验过程的繁琐；第四，传统的实验装置不能实时的监测和准确记录实验数据的改变，大大增加了实验误差。
发明内容
针对现有测试装置的以上缺陷，本发明的目的是提供一种高精度可定位全自动三维可调太阳辐射测试装置，有利于解决利用人工光源进行太阳辐射测试实验时危险性较高、操作测试装置比较困难和测试数据不精确等问题。
本发明采用的技术方案是提供一种高精度可定位全自动三维可调太阳辐射测试装置，该装置包括底座、X型钢架、第一液压缸、第一活塞杆、安装底座、万向轮、信号接收器、蓄电池、支撑板、工作面板、第二液压缸、第二活塞杆、数据输出端口、液压油泵、红外线发射器、红外线接收器、显示平台、微控制单元、旋转支座、旋转管、液压油管、光伏电池板、倾角传感器遥控器、人工光源和液压油泵。
在所述底座的四个直角处通过螺栓和螺母固定万向轮，所述两副X型钢架对称装设在底座两侧并分为上下两部分，所述X型钢架的下部分一端通过螺栓和螺母与固定在底座上的安装底座Ⅰ铰接，另一端与旋转管Ⅰ铰接；所述X型钢架的上部分一端通过螺栓和螺母与固定在支撑板上的安装底座Ⅱ铰接，另一端与设置于支撑板的中心水平面处的旋转管Ⅱ铰接，在所述支撑板上固定连接有安装底座Ⅴ,所述支撑板上端面平行位置处设置有工作面板，所述工作面板通过螺栓和螺母与安装底座Ⅴ铰接。
所述第一液压缸通过螺栓和螺母铰接于安装底座Ⅲ上，所述X型钢架上半部分的铰接点下侧通过轴承固定有旋转管Ⅲ和人机交互面板。
本发明的效果是该高精度可定位全自动三维可调太阳辐射测试装置有以下特点：
第一，本装置在可以实现对实验的远程操控，现有的一些太阳辐射测试装置每测一组数据均需要进入人工光源的辐射区，而在用本装置实验时测试人员只需在辐射区之外用遥控器操控本装置；第二，本装置采用微控制单元控制液压装置来控制高度和角度的改变，同时采用红外线测距传感器和倾角传感器测量并记录相关数据，可以将实验误差降低3％-5％左右；第三，本装置的操作平台里装设有内置存储单元和数据输出端口，可以定时的将数据储存在内置存储系统或通过数据输出端口输出到外置存储单元。
附图说明
图1是本发明高精度可定位全自动三维可调太阳辐射测试装置主视图；
图2是本发明高精度可定位全自动三维可调太阳辐射测试装置操作平台主视图；
图3是本发明高精度可定位全自动三维可调太阳辐射测试装置支架图；
图4是本发明高精度可定位全自动三维可调太阳辐射测试装置底面图；
图5是本发明高精度可定位全自动三维可调太阳辐射测试装置遥控器主视图；
图6是本发明高精度可定位全自动三维可调太阳辐射测试装置控制系统示意图。
图中：
1、底座 2、X型钢架 3、螺栓 4、螺母 5、第一液压缸
6、第一活塞杆 7、安装底座 8、万向轮 9、信号发射接收器
10、蓄电池 11、支撑板 12、工作面板 13、第二液压缸
14、第二活塞杆 15、数据输出端 16、液压油泵 17、红外线发射口 器
18、人机交互面 19、参数输入键 20、开关键 21、 电子表板 盘
22、结果输出键 23、初始化键 24、微控制单元 25、显示屏
26、旋转支座 27、旋转管 28、液压油管 29、轴承
30、光伏电池板 31、倾角传感器 32、转向电机 33、传动齿轮
34、驱动电机 35、红外线接收 36、操作平台 37、蓄电池充电器 插口
38、检修门 39、红外线测距 40、导线 41、 内置存储传感器 单元
42、方向键 43、复位键 44、启动键 45、遥控器 46、逆变器
47、遥控器显示 48、第一液压油 49、第二液压油屏 泵控制键 泵控制键
50、液压油箱 51、刹车装置 52、遥控器存储 53、人工光源单元
具体实施方式
结合附图对本发明的高精度可定位全自动三维可调太阳辐射测试装置结构加以说明。
如图1所示，本发明的高精度可定位全自动三维可调太阳辐射测试装置结构是，它包括底座1、X型钢架2、螺栓3、螺母4、第一液压缸5、第一活塞杆6、安装底座7、万向轮8、信号接收器9、蓄电池10、支撑板11、工作面板12、第二液压缸13、第二活塞杆14、数据输出端口15、红外线发射器17、旋转管27、液压油管28、轴承29、光伏电池板30和倾角传感器31，所述两副X型钢架对称装设在所述底座1两侧并分为上下两部，进一步,下半部的一端通过所述螺栓3和螺母4与所述安装底座Ⅰ7-1铰接，另一端与所述旋转管Ⅰ27-1铰接，上半部的一端通过所述螺栓3和螺母4与所述安装底座Ⅱ7-2铰接，另一端与所述旋转管Ⅱ27-2铰接。所述安装底座Ⅰ7-1通过焊接固定在所述底座1上，进一步的，所述第一液压缸5通过所述螺栓3和螺母4铰接于所述安装底座Ⅲ7-3上，所述旋转管Ⅲ27-3通过所述轴承29固定于所述X型钢架第二层的铰接点右下侧附近处，具体位置根据实际需求而定。
所述第一活塞6与旋转管Ⅲ27-3铰接。所述安装底座Ⅱ7-2、安装底座Ⅳ7-4和安装底座Ⅴ7-5均焊接于支撑板11上，其安装底座Ⅱ7-2与安装底座Ⅴ7-5所在平面与所述驱动转向万向轮8-1安装平面平行，且两者在同一侧，进一步的，所述安装底座Ⅴ7-5焊接于支撑板11一侧的上端面，安装底座7-2焊接于支撑板11的内侧面；安装底座Ⅳ7-4焊接于支撑板11的另一侧的上端面处，进一步的，所述安装底座Ⅳ7-4与安装底座Ⅴ7-5在同一平面上，相对距离按实际需求而定。所述第二液压缸13通过螺栓3和螺母4铰接于所述安装底座Ⅳ7-4上，所述第二活塞杆14通过所述螺栓3和螺母4与所述旋转管Ⅲ27-3铰接，所述旋转管Ⅳ27-4焊接于所述工作面板12的水平中心线位置处，其中所述旋转管Ⅳ27-4包括两部分并关于所述工作面板12竖直中心线对称，设置于所述工作面板12的两侧。
所述X型钢架2通过所述第一活塞杆的伸缩控制其升高或降低，所述工作面板12通过所述第二活塞杆的伸缩控制其与水平面夹角的改变。所述第一液压缸5与第二液压缸13均通过液压油管28与设置于所述操作平台36的液压油泵Ⅰ16-1和液压油泵Ⅱ16-2连接，所述操作平台36设置于底座1上的上端面，进一步的，其位于所述从动万向轮8-2的安装侧，具体位置按实际需求而定。
如图2所示，本发明的高精度可定位全自动三维可调太阳辐射测试装置的操作平台的主视图，所述人机交互面板18包括参数输入键盘19、开关键20、电子表21、结果输出键22、初始化键23和显示屏25，所述人机交互面板18设置在所述操作平台36的上端面处，所述信号发射接收器Ⅰ9-1设置于所述操作平台36上，各部件具体位置按实际需求而定。所述液压油泵28、蓄电池10和微控制单元Ⅰ24-1设置于所述操作平台36的内部，进一步的，所述液压油泵28、蓄电池10和信号发射接收器9-1分别与微控制单元Ⅰ24-1电气连接。在进行实验时，实验人员在于本装置适当距离的位置，通过遥控器45发出信号，设置于操作平台36的信号发射接收器9-1接收信号，再由微控制单元Ⅰ24-1发出相关指令，进而实现支撑板11高度的和光伏电池板30倾角的改变。所述红外线测距传感器39设置于所述支撑板11的下端面，具体位置按实际需求而定。红外线测距传感器39与所述微控制单元Ⅰ24-1电气连接，进行实验时，红外线测距传感器39将本装置高度变化数据传输给微控制单元Ⅰ24-1，再由微控制单元Ⅰ24-1传输给显示屏25和内置存储单元41。所述液压油箱50和液压油泵16设置于所述操作平台的内部，进一步的，所述液压油箱50和液压油泵16之间通过液压油管28连接，所述液压油泵50与所述微控制单元Ⅰ24-1通过导线40电气连接，实验进行时，所述微控制单元Ⅰ24-1处理由遥控器45发出的信号，进而控制液压系统。所述操作平台侧面设置有所述蓄电池充电插口37，以便随时对蓄电池进行充电。
如图3所示，本发明的高精度可定位全自动三维可调太阳辐射测试装置的整体结构图，其中所述万向轮8分为可转向驱动万向轮8-1和从动万向轮8-2，所述可转向驱动万向轮8-1由所述驱动电机34、转向电机32和传动齿轮33组成。所述驱动电机34和转向电机32与所述微控制单元Ⅰ24-1电气连接，所述微控制单元Ⅰ24-1与所述蓄电池10电气连接；所述从动万向轮8-2通过所述螺栓3和螺母4固定于所述底座1前端两直角处。所述微控制单元Ⅰ24-1通过信号发射接收器9-1接收指令，进而控制所述驱动电机34和转向电机32运作实现本装置的转向和移动。
如图4所示，本发明的高精度可定位全自动三维可调太阳辐射测试装置的底面图，其中所述驱动电机34和转向电机32通过导线40与微控制单元Ⅰ24-1电气连接，所述倾角传感器31设置于所述工作面板12的背光面，进一步的，所述倾角传感器31的中轴线平行于所述工作面板12的中轴线且二者的质心相互重合，通过导线40于微控制单元Ⅰ24-1电气连。实验进行时，所述倾角传感器31将所述工作面板12的倾角数据传输给微控制单元Ⅰ24-1，所述微控制单元Ⅰ24-1又将数据传输给显示屏25和内置存储单元41。
如图5所示，本发明的高精度可定位全自动三维可调太阳辐射测试装置遥控器主视图，所述遥控器45包括方向键42、复位键43、启动键44、信号发射接收器46、遥控器显示屏48、第一液压油泵控制键49、第二液压油泵控制键50，进行实验时，实验人员可通过遥控器45操控本装置运作，所述遥控器45内置有微控制单元Ⅱ24-2，所述遥控器显示屏48和所述信号发射接收器46与为微控制单元Ⅱ24-2电气连接，进行实验时，实验人员操纵遥控器45发出信号，进而操控本装置运作，同时遥控器显示屏48实时显示本装置高度与角度的数据，并同时存储于遥控器存储单元52内。
如图6所示，本发明的高精度可定位全自动三维可调太阳辐射测试装置控制系统图，包括蓄电池10、逆变器47、微控制单元Ⅰ24-1、液压油泵16、红外线发射器17、人机交互平台18、转向电机32、驱动电机34、红外线接收器35和红外线测距传感器39。蓄电池10与逆变器47电气连接，进一步的，逆变器47与微控制单元Ⅰ24-1电气连接。其中，液压油泵16、红外线发射器17、人机交互平台18、转向电机32、驱动电机34、红外线接收器35和红外线测距传感器39与微控制单元Ⅰ24-1电气连接。
本装置可实现实验的远程操控和近距离人工操作，在实验进行之前，通过分别设置于光伏电池板30和人造光源的红外线接收器35和红外线发射器17进行反馈调节以保持光伏电池板30和人造光源的中心直线距离不变。当进行远程操控实验时，由实验人员处于安全区域用所述遥控器45发出信号,包括移动信号和倾角改变信号，当发出移动信号时，由信号发射接收器9-1接收移动信号，进而由微控制单元Ⅰ24-1控制驱动电机34和转向电机32运作实现本试验装置转向和移动；当操作人员按下第一液压油泵控制键49时，本装置的微控制单元控制第一液压油泵Ⅰ16-1控制第一液压缸5进而实现试验装置高度的改变，所述支撑板11下端面搭载的红外线测距传感器39，测出的高度数据传输到微控制单元Ⅰ24-1，进而传输到显示屏25和遥控器显示屏48上，同时分别存储于本装置内置存储单元41和遥控器存储单元52内；当操作人员按下第二液压油泵控制键50时，本装置的微控制单元Ⅰ24-1控制第二液压油泵Ⅰ16-2控制第二液压缸13进而实现工作面板12倾角的改变，设置于工作面板12上的倾角传感器31记录工作面板12倾角，并将测出的倾角数据传输给微控制单元Ⅰ24-1，同时传输到显示屏25和遥控器显示屏48上。当需要近距离实验时，实验人员可以在做好防辐射防护的前提下，通过人机交互面板18实验人员可进行以上操作。
以上所述，仅是本装置的较佳实施例，并非对本装置作任何限制，凡是根据本装置技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本装置技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种高精度可定位全自动三维可调太阳辐射测试装置，其特征是：该装置包括底座(1)、X型钢架(2)、第一液压缸(5)、第一活塞杆(6)、安装底座(7)、万向轮(8)、信号接收器(9)、蓄电池(10)、支撑板(11)、工作面板(12)、第二液压缸(13)、第二活塞杆(14)、数据输出端口(15)、液压油泵(16)、红外线发射器(17)、红外线接收器(32)、显示平台(18)、微控制单元(24-1)、旋转支座(26)、旋转管(27)、液压油管(28)、光伏电池板(30)、倾角传感器(31)遥控器(45)、人工光源(53)和液压油泵(16)；
在所述底座(1)的四个直角处通过螺栓(3)和螺母(4)固定万向轮(8)，所述两副X型钢架(2)对称装设在底座(1)两侧并分为上下两部分，所述X型钢架(2)的下部分一端通过螺栓(3)和螺母(4)与固定在底座(1)上的安装底座Ⅰ(7-1)铰接，另一端与旋转管Ⅰ(27-1)铰接；所述X型钢架(2)的上部分一端通过螺栓(3)和螺母(4)与固定在支撑板(11)上的安装底座Ⅱ(7-2)铰接，另一端与设置于支撑板(11)的中心水平面处的旋转管Ⅱ(27-2)铰接，在所述支撑板(11)上固定连接有安装底座Ⅴ(7-5),所述支撑板(11)上端面平行位置处设置有工作面板(12)，所述工作面板(12)通过螺栓(3)和螺母(4)与安装底座Ⅴ(7-5)铰接；
所述第一液压缸(5)通过螺栓(3)和螺母(4)铰接于安装底座Ⅲ(7-3)上，所述X型钢架(2)上半部分的铰接点下侧通过轴承(29)固定有旋转管Ⅲ(27-3)和人机交互面板(18)。
2.如权利要求1所述高精度可定位全自动三维可调太阳辐射测试装置，其特征是：所述万向轮(8)分为可转向驱动万向轮(8-1)和从动万向轮(8-2)，可转向驱动万向轮(8-1)包括驱动电机(34)、转向电机(32)和传动齿轮(33)，所述驱动电机(34)和转向电机(32)分别与微控制单元(24-1)电连接，所述微控制单元(24-1)与所述蓄电池(10)电连接；所述从动万向轮(8-2)通过螺栓(3)和螺母(4)固定于底座(1)前端两直角处。
3.如权利要求1所述高精度可定位全自动三维可调太阳辐射测试装置，其特征是：所述安装底座Ⅲ(7-2)固定连接在底座(1)靠近转向驱动万向轮(8-1)一侧处，所述第二液压缸(13)通过螺栓(3)和螺母(4)铰接于安装底座Ⅳ(7-4)上，所述第二活塞杆(14)通过螺栓(3)和螺母(4)与旋转管Ⅲ(27-3)铰接，所述旋转管Ⅳ(27-4)固定于工作面板(12)的水平中心线位置处，所述旋转管Ⅳ(27-4)设置于所述工作面板(12)的两侧，与工作面板(12)竖直中心线对称。
4.如权利要求1所述高精度可定位全自动三维可调太阳辐射测试装置，其特征是：所述第一液压缸(5)、第二液压缸(13)通过所述液压油管(28)分别与液压油泵Ⅰ(16-1)和液压油泵Ⅱ(16-2)连接，所述液压油泵Ⅰ(16-1)和液压油泵Ⅱ(16-2)通过液压油管(28)分别与液压油箱Ⅰ(51-1)和液压油箱Ⅱ(51-2)连接，液压油泵(16)与微控制单元(24-1)电连接。
5.如权利要求1所述高精度可定位全自动三维可调太阳辐射测试装置，其特征是：所述红外线发射器(17)设置于所述光伏电池板(30)的中心点位置，所述红外线接收器(35)设置于人工光源(53)的质心位置，所述人工光源(53)不在本实验装置的绘图之内，其架设于距本实验装置适当距离的位置处；所述人机交互面板(18)包括相互连接的参数输入键盘(19)、开关键(20)、电子表(21)、结果输出键(22)、初始化键(23)和显示屏(25)，所述人机交互面板(18)设置在操作平台(36)的上端面，所述信号接收器(9)设置于所述操作平台(36)上。
6.如权利要求1或2所述高精度可定位全自动三维可调太阳辐射测试装置，其特征是：所述倾角传感器(31)设置于工作面板(12)的背光面，所述倾角传感器(31)的中心线平行于工作面板(12)的中心线且二者的质心相互重合,所述红外线测距传感器(39)设置于所述支撑板(11)的下端面，所述微控制单元(24-1)电连接有红外线测距传感器(39)。
7.如权利要求1所述高精度可定位全自动三维可调太阳辐射测试装置，其特征是：所述遥控器(45)包括相互连接的信号发射接收器(46)、方向键(42)、复位键(43)、启动键(44)、遥控器显示屏(48)、第一液压油泵控制键(49)和第二液压油泵控制键(50)，所述遥控器(45)内置有单片机(53)，所述单片机(53)镶嵌于所述遥控器(45)的内部；所述遥控器显示屏(48)和信号发射接收器(46)与单片机(53)电连接。
8.如权利要求2所述高精度可定位全自动三维可调太阳辐射测试装置，其特征是：所述从动万向轮(8-2)为带有刹车装置(52)的轮，利于水平位置固定。
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