CN107947710A - 一种智能太阳能供电设备及其控制方法 - Google Patents

一种智能太阳能供电设备及其控制方法 Download PDF

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张雷
李家春
邹中妃
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Abstract

本发明公开了一种智能太阳能供电设备及其控制方法，太阳能板架底部具有与转动轴固定连接的两支撑臂，转动轴转动连接在竖向设置在托盘上的两侧板之间，转动轴的一端通过传动元件与第一驱动电机连接；托盘套接在底盘上端面的竖向轴上，在托盘上竖向设置有第二驱动电机，第二驱动电机的输出轴与水平设置在托盘底部的行星齿轮连接，行星齿轮与固定设置在底盘上的太阳齿轮啮合连接；在太阳能板架四边侧的中部对称设置有感光面与太阳能板架板面垂直的4个感光元件，4个感光元件均与控制器的输入端连接，控制器的输出端分别与第一驱动电机和第二驱动电机的控制端口连接；本发明可保证光线与太阳能板架时刻垂直，将太阳能的利用率发挥到最大。

Description

一种智能太阳能供电设备及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种智能太阳能供电设备及其控制方法，属于太阳能板智能控制技术领域。
背景技术
太阳能电池板是通过吸收太阳光，将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能的装置。但现有的太阳能电池板多采用固定安装的方式，不能自由的根据太阳光线的移动而调节角度，其仅能吸收很少一部分的太阳能，无法将太阳能发挥出最大效率，利用率较为低下。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种智能太阳能供电设备及其控制方法，以解决上述背景技术中提出的技术问题。
本发明的技术方案是：一种智能太阳能供电设备，包括太阳能板架、两侧板、托盘和底盘，太阳能板架底部具有与转动轴固定连接的两支撑臂，转动轴转动连接在竖向设置在托盘上的两侧板之间，转动轴的一端通过传动元件与第一驱动电机连接；托盘套接在底盘上端面的竖向轴上，在托盘上竖向设置有第二驱动电机，第二驱动电机的输出轴与水平设置在托盘底部的行星齿轮连接，行星齿轮与固定设置在底盘上的太阳齿轮啮合连接；在太阳能板架四边侧的中部对称设置有感光面与太阳能板架板面垂直的4个感光元件，4个感光元件均与控制器的输入端连接，控制器的输出端分别与第一驱动电机和第二驱动电机的控制端口连接。
在所述侧板的前后端面上均设置有限位开关，限位开关与控制器导线连接。
在所述托盘上设置有用于安装第二驱动电机、控制器和蓄电池的挡雨罩。
所述挡雨罩的上端面设置有进线口。
所述竖向轴上设置有圆锥滚子轴承和推力轴承，其中推力轴承安装在太阳齿轮与托盘之间，圆锥滚子轴承安装在托盘上端面的台阶槽上，并使托盘与竖向轴表面不接触，在圆锥滚子轴承的上方的竖向轴上安装有锁紧螺母和防松垫圈。
所述竖向轴为中空轴，在其上端开口处设置有旋转接线器。
所述太阳齿轮通过垫块固定连接在底盘的上端面
本发明还提供一种智能太阳能供电设备的控制方法，当太阳光线不垂直于太阳能板架时，根据安装在太阳能板架上下侧面的两个感光元件检测到的光的强度不同，控制器驱动第一驱动电机转动，带动太阳能板架朝向这两个感光元件光的强度差减小的方向摆动，直至强度差为零；根据安装在太阳能板架左右侧面的两个感光元件检测到的光的强度不同，控制器驱动第二驱动电机转动，带动太阳能板架朝向这两个感光元件光的强度差减小的方向摆动，直至强度差为零。
本发明的有益效果是：本发明通过四个感光元件感受光线的移动，并通过第一驱动电机和第二驱动电机的配合使太阳能板架追踪太阳能光线，保证光线与太阳能板架时刻垂直，将太阳能的利用率发挥到最大。本发明具有结构简单，安装方便，自动化程度较高，实用性强等优点。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明的后视图；
图3为图2中托盘和底盘的纵向剖视图；
图4为本发明的控制结构图；
附图标记说明：1、太阳能板架，2、侧板，3、支撑臂，4、转动轴，5、从动齿轮，6、主动齿轮，7、感光元件，8、旋转接线器，9、限位开关，10、进线口，11、太阳齿轮，12、行星齿轮，13、托盘，14、垫块，15、底盘，16、挡雨罩，17、第一驱动电机，18、第二驱动电机，19、蓄电池，20、控制器，21、推力轴承，22、锁紧螺母，23、圆锥滚子轴承，24、竖向轴。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对发明进行进一步介绍：
参考图1至图4，本实施例一种智能太阳能供电设备，包括太阳能板架1、两侧板2、托盘13和底盘15，太阳能板架1底部具有与转动轴4固定连接的两支撑臂3，转动轴4转动连接在竖向设置在托盘13上的两侧板2之间，转动轴4的一端通过传动元件与第一驱动电机17连接；托盘13套接在底盘15上端面的竖向轴24上，在托盘13上竖向设置有第二驱动电机18，第二驱动电机18的输出轴与水平设置在托盘13底部的行星齿轮12连接，行星齿轮12与固定设置在底盘15上的太阳齿轮11啮合连接；在太阳能板架1四边侧的中部对称安装有感光面与太阳能板架1板面垂直的4个感光元件7，4个感光元件7均与控制器20的输入端连接，控制器20的输出端分别与第一驱动电机17和第二驱动电机18的控制端口连接。
以上结构是本装置的核心构件，其工作原理是：通过四个感光元件7检测到太阳光的强度，控制器20计算安装在上下侧面的两个感光元件7检测到的光的强度差，控制器20驱动第一驱动电机17转动，带动太阳能板架1朝向这两个感光元件7光的强度差减小的方向摆动，直至强度差为零；同时控制器20计算安装在太阳能板架1左右侧面的两个感光元件7检测到的光的强度差，控制器20驱动第二驱动电机18转动，带动太阳能板架1朝向这两个感光元件7光的强度差减小的方向摆动，直至强度差为零
在所述侧板2的前后端面上均设置有限位开关9，限位开关9与控制器20导线连接，这种结构设计的思路在于，当太阳能板架1触碰限位开关9时，一般是傍晚或清晨，此时光强较弱，控制器20无需再向该方向调节，只能反方向调节，但一旦太阳能板架1离开限位开关9，控制器20恢复双向调节。
所述传动元件包括主动齿轮6和从动齿轮5，其中从动齿轮5安装在转动轴4的一端，主动齿轮6与安装在侧板2上的第一驱动电力的输出轴连接，主动齿轮6和从动齿轮5啮合连接。
在托盘13上布置有用于安装第二驱动电机18、控制器20和蓄电池19的挡雨罩16，以避免雨水淋湿第二驱动电机18、控制器20和蓄电池19等元器件，挡雨罩16通过螺钉固定连接在托盘13上端面上，便于拆卸检修。
所述两侧板2通过螺栓、螺母连接在托盘13的上端面上，便于拆卸组装。
在挡雨罩16的上端面设置有进线口10，第一驱动电机17、感光元件7由蓄电池19通过该进线口10引出导线供电，由于托盘13与太阳能板架1是同时转动的，因此不会发生线缆缠绕的问题。
在竖向轴24上设置有圆锥滚子轴承23和推力轴承21，其中推力轴承21安装在太阳齿轮11与托盘13之间，圆锥滚子轴承23安装在托盘13上端面的台阶槽上，并使托盘13与竖向轴24表面不接触，在圆锥滚子轴承23的上方的竖向轴24上安装有锁紧螺母22和防松垫圈，以对圆锥滚子轴承23和推力轴承21等零部件起到压紧作用。该种结构的优点在于，轴向力（设备自重）由推力轴承21承受，侧向力（主要是太阳能板受风力作用）由圆锥滚子轴承23承受，受力结构合理，保证了设备的正常运转。
所述竖向轴24为中空轴，在其上端开口处设置有旋转接线器8，此时太阳能板产生的电通过旋转接线器8引出，可避免托盘13相对底盘15转动导致线缆缠绕问题的发生。为了便于线缆引出，可在竖向轴24上开设一径向通孔，由于太阳齿轮11通过垫块14固定连接在底盘15的上端面，为了不影响其他零部件的正常工作，径向通孔也可以设置在垫块14上。
本发明实施例中驱动电机优选步进电机，感光元件7可选择光线传感器。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种智能太阳能供电设备，包括太阳能板架（1）、两侧板（2）、托盘（13）和底盘（15），其特征在于：太阳能板架（1）底部具有与转动轴（4）固定连接的两支撑臂（3），转动轴（4）转动连接在竖向设置在托盘（13）上的两侧板（2）之间，转动轴（4）的一端通过传动元件与第一驱动电机（17）连接；托盘（13）套接在底盘（15）上端面的竖向轴（24）上，在托盘（13）上竖向设置有第二驱动电机（18），第二驱动电机（18）的输出轴与水平设置在托盘（13）底部的行星齿轮（12）连接，行星齿轮（12）与固定设置在底盘（15）上的太阳齿轮（11）啮合连接；在太阳能板架（1）四边侧的中部对称设置有感光面与太阳能板架（1）板面垂直的4个感光元件（7），4个感光元件（7）均与控制器（20）的输入端连接，控制器（20）的输出端分别与第一驱动电机（17）和第二驱动电机（18）的控制端口连接。
2.根据权利要求1所述的智能太阳能供电设备，其特征在于：在所述侧板（2）的前后端面上均设置有限位开关（9），限位开关（9）与控制器（20）导线连接。
3.根据权利要求1所述的智能太阳能供电设备，其特征在于：在所述托盘（13）上设置有用于安装第二驱动电机（18）、控制器（20）和蓄电池（19）的挡雨罩（16）。
4.根据权利要求1所述的智能太阳能供电设备，其特征在于：所述挡雨罩（16）的上端面设置有进线口（10）。
5.根据权利要求1所述的智能太阳能供电设备，其特征在于：所述竖向轴（24）上设置有圆锥滚子轴承（23）和推力轴承（21），其中推力轴承（21）安装在太阳齿轮（11）与托盘（13）之间，圆锥滚子轴承（23）安装在托盘（13）上端面的台阶槽上，并使托盘（13）与竖向轴（24）表面不接触，在圆锥滚子轴承（23）的上方的竖向轴（24）上安装有锁紧螺母（22）和防松垫圈。
6.根据权利要求1所述的智能太阳能供电设备，其特征在于：所述竖向轴（24）为中空轴，在其上端开口处设置有旋转接线器（8）。
7.根据权利要求1所述的智能太阳能供电设备，其特征在于：所述太阳齿轮（11）通过垫块（14）固定连接在底盘（15）的上端面。
8.如权利要求1至7任一所述智能太阳能供电设备的控制方法，其特征在于：当太阳光线不垂直于太阳能板架（1）时，根据安装在太阳能板架（1）上下侧面的两个感光元件（7）检测到的光的强度不同，控制器（20）驱动第一驱动电机（17）转动，带动太阳能板架（1）朝向这两个感光元件（7）光的强度差减小的方向摆动，直至强度差为零；根据安装在太阳能板架（1）左右侧面的两个感光元件（7）检测到的光的强度不同，控制器（20）驱动第二驱动电机（18）转动，带动太阳能板架（1）朝向这两个感光元件（7）光的强度差减小的方向摆动，直至强度差为零。
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